高動態(tài)范圍深度解析，HDR果然名不虛傳

近些年以來，HDR成為了電視和投影機(jī)廠商宣傳的一個(gè)新噱頭，曝光率越來越高。但是作為一個(gè)新興的技術(shù)，很多人其實(shí)對它還知之甚少，今天我們就來科普一下，HDR技術(shù)到底是什么？

1、高動態(tài)范圍技術(shù)深度解析

HDR既是HighDynamicRange的縮寫，翻譯成中文就是高動態(tài)范圍。高這個(gè)詞大家都知道是什么意思，所以要解釋HDR是什么，我們應(yīng)該明確的就是DR，也就是動態(tài)范圍的概念。

其實(shí)動態(tài)范圍是一種用數(shù)學(xué)方式來描述某個(gè)給定場景的亮度層次范圍的技術(shù)術(shù)語，直白的說就是指一個(gè)圖像中最亮處和最暗處之間的比值。HDR技術(shù)就是讓圖像明亮的地方更亮，而黑色的地方更黑暗。

HDR技術(shù)的應(yīng)用

人眼所能感受的亮度范圍大概為10-3—106nit，所能感受的瞬時(shí)對比度范圍可達(dá)10000：1，而目前消費(fèi)級液晶顯示器的亮度一般在300—400nit左右，其亮度范圍一般為2000：1。因此，人眼的亮度分辨能力遠(yuǎn)高于當(dāng)前主流的顯示設(shè)備。而HDR顯示技術(shù)就是要提升顯示的亮度范圍，讓我們看到的圖像色彩更加絢麗。

人眼的亮度分辨能力遠(yuǎn)高于當(dāng)前的顯示設(shè)備

HDR技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是通過與原來不同的伽馬曲線來完成的，另外目前關(guān)于HDR的轉(zhuǎn)換函數(shù)有兩種，一種是電影電視工程師協(xié)會主導(dǎo)的感知量化技術(shù)，也就是ST2084，使用該技術(shù)的就是DolbyVision，轉(zhuǎn)換方式為電信號轉(zhuǎn)換為光信號（EOFT）。另一種是國際電信聯(lián)盟主導(dǎo)的HLG，使用的轉(zhuǎn)換方式為光信號轉(zhuǎn)換為電信號(OETF)。

2、關(guān)于HDR的格式之爭 或許根本就不存在

其實(shí)HDR的誕生并不是很久以前的事，2015年8月27日美國消費(fèi)者技術(shù)協(xié)會公布了HDR10標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格意義上來說從那一天開始HDR才真正走進(jìn)了我們的生活，就像今天所有的HDR電視都支持這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

HDR畫面

但是HDR10并不是唯一的標(biāo)準(zhǔn)，HDR的標(biāo)準(zhǔn)有四個(gè)：DolbyVision、HDR10、HLG和Prime/SL-HDR1。關(guān)于這四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)也有過一番唇槍舌戰(zhàn)。

今天我們就來聊聊之前吵得火熱的格式之爭。首先Prime/SL-HDR1是Technicolor公司與飛利浦合作的一套標(biāo)準(zhǔn)，屬于傳輸定義，我們就不做過多討論了。今天我們主要聊得就是DolbyVision、HDR10、HLG這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)于這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)區(qū)別大家可以看下圖。

關(guān)于HDR三種標(biāo)準(zhǔn)的對比

我們先來說HLG，其實(shí)HLG的推出目的很簡單，就是簡化HDR的制作流程。DolbyVision和HDR10遵循的都是電信號轉(zhuǎn)換為光信號，所以后期需要進(jìn)行內(nèi)容再制作。但是對于24小時(shí)播放的電視臺節(jié)目來說，如果把所有的信號都進(jìn)行HDR編碼，那將會是無比巨大的工作量，顯然這是不現(xiàn)實(shí)的。

而相對于DolbyVision和HDR10，HLG的轉(zhuǎn)換方式為光信號轉(zhuǎn)換為電信號，也就是在拍攝的時(shí)候就可以直接完成HDR的編碼，后期不再需要耗費(fèi)大量的精力。因此HLG對于電視節(jié)目來說是非常合適的。

另外從上圖我們可以看到，HLG沒有明確標(biāo)識亮度范圍，而是采用彈性的百分比，它所提供的動態(tài)范圍為1200%。正是因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn)，它對于舊電視或新電視都非常使用。綜上所述，HLG在未來很可能成為HDR電視廣播信號的主流格式。

HLG未來可能成為電視廣播信號的主流格式

關(guān)于DolbyVision和HDR10，首先我們要知道的是，它們都遵循ST2084，因此兩者其實(shí)可說是同門師兄弟。但是DolbyVision版本可以生成HDR10版本，反過來卻不行。而HDR10是免費(fèi)授權(quán)的通用版本，它的色深為10bits，使用靜態(tài)元數(shù)據(jù)，不兼容SDR。

因此可以說HDR10就是制定標(biāo)準(zhǔn)得人為了照顧大部分設(shè)備的性能而得出的一個(gè)妥協(xié)產(chǎn)物。而DolbyVision采用了雙層編碼技術(shù)，在SDR內(nèi)容的基本層上再增加支持HDR的增強(qiáng)層，從而達(dá)到兼容SDR的目的。因此在這里我們可以說HDR10就是包含在DolbyVision里面的一個(gè)子集。DolbyVision相對于HDR10提供了更多的功能。

在這里我們就可以得出結(jié)論了，所有支持DolbyVision的設(shè)備均可以支持HDR10，不存在多HDR格式之間的兼容性問題。而相對于DolbyVision和HDR10，HLG則更加適用于電視信號領(lǐng)域。因此之前吵得火熱的格式之爭或許根本就不存在。

3、實(shí)際體驗(yàn) HDR技術(shù)果然名不虛傳

關(guān)于HDR技術(shù)，前面我們已經(jīng)聊得夠多了，那么他在實(shí)際表現(xiàn)中究竟怎樣呢？經(jīng)常光臨中關(guān)村在線投影機(jī)頻道的小伙伴們應(yīng)該還記得，就在前不久，我們對索尼的VPL-VZ1000激光電視進(jìn)行了一次全面體驗(yàn)。

這款產(chǎn)品就帶有HDR功能，在現(xiàn)場展示中，我們看到HDR的畫面確實(shí)在亮度和色彩表現(xiàn)方面相較于普通湖面有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。大家可以看下圖。

現(xiàn)場展示中增加了HDR技術(shù)的畫面效果有了質(zhì)的飛躍

當(dāng)然，我們的現(xiàn)場體驗(yàn)可不僅僅是看看他的現(xiàn)場展示。我們對VPL-VZ1000激光電視的HDR畫面效果進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)拍。從下圖中我們可以看到，左面是HDR功能開啟后的畫面表現(xiàn)，右面則是沒有開啟HDR功能的效果。

從圖中可以看出，HDR功能開啟后畫面的對比度更強(qiáng)，亮部細(xì)節(jié)更加突出，而暗部的表現(xiàn)則是更加黑暗，同時(shí)畫面也更加有感染力。

HDR功能開啟和關(guān)閉效果對比（上為開啟）

另外還想在這里和大家分享一下我自己對于HDR的觀影體驗(yàn)。前一段時(shí)間，筆者在杜比影院觀看了《蜘蛛俠：英雄歸來》。

實(shí)際的觀影中，首先DolbyVision的畫面確實(shí)比普通3D要亮的多，另外不得不說的就是，在融合了HDR技術(shù)之后，對比度的確有了一個(gè)很明顯的進(jìn)步，顏色對鮮明，整個(gè)畫面非常絢麗多彩。

4、亮度和色彩 HDR未來發(fā)展的重點(diǎn)

未來，HDR肯定將會成為電視與投影機(jī)廠商的新賣點(diǎn)，但是如果僅僅是在技術(shù)上兼容HDR，而不能在亮度和色域方面達(dá)到HDR的要求，實(shí)際效果的提升也是微不足道的。

HDR畫面效果的關(guān)鍵點(diǎn)還是亮度和色彩

科技的發(fā)展讓我們的生活更加美好

從本質(zhì)而言，HDR其實(shí)就是畫面整體亮度范圍的大幅度擴(kuò)展，而這里面不僅只局限于白色的亮度，還需要牽扯到其他的色彩。就像我們經(jīng)常提到的色域，它其實(shí)是一個(gè)立體空間，當(dāng)所有色彩的亮度都得到提升之后，整個(gè)色彩空間就能大幅度增加，但是如果僅僅是提升某一點(diǎn)色彩的亮度，是不足以帶動這個(gè)空間亮度增加的。

這就是所謂牽一發(fā)而動全身的道理。未來無論是電視還是投影機(jī)，想要獲得好的HDR畫面效果，最關(guān)鍵的點(diǎn)還是是亮度輸出與色彩表現(xiàn)。色域范圍越廣，亮度越高，就能充分地釋放出HDR高動態(tài)畫面的真正的潛力。

HDR作為一個(gè)新崛起的黑科技，大幅的提升了圖像的亮度層次范圍，確實(shí)為我們帶來了更加絢麗多彩的畫面，目前這項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于電影電視等領(lǐng)域，未來在亮度和色域方面取得突破，HDR一定會為我們重新定義電視畫面的。

好了，關(guān)于HDR今天就和大家科普到這里，不得不說的是，今天的我們都是幸運(yùn)的，飛速發(fā)展的科技為我們帶來了過去想象不到的完美觀影體驗(yàn)。未來，一定會更美好。