▌什么是HDR
全称High-Dynamic Range意思是高动态范围,亮的够亮,暗的够暗,但都有细节看的清楚,色彩更加丰富。
相对的,自然也有SDR标准动态范围(Standard Dynamic Range)的观点,也便是我们平时打仗到的显示设备符合的规范,这个规范是从CRT大屁股(显像管)时期沿用下来,比如BT.709和sRGB色域,

传统EOTF曲线,6档动态范围;影视节目制作的100nits最高亮度标准,以及常见的8bit色深(即1670万色,256级灰度)。
实在我们小时候或多或少已经知道了有HDR这个东西,但早期都是群龙无首、各做各的,由于没法衡量谁家做的好,大多是在炒作观点、鱼目混珠。
▌业界标准HDR10涌现
真正出身还是得从2015年8月27日提及,由于这一天,美国消费者技能协会(CTA)制订公布了HDR10标准,免费利用、所有HDR电视都可以免费解码,这时候大家才有了统一的竞争方向。它成为了HDR的根本,紧张特性如下:
1.能供应17.6档动态范围
2.建议4K(3840x2160)10bit / 8K(7680x4320)12bit分辨率和色深
3.采取16:9画面比例,支持4:2:0压缩
4.在EOTF方面SMPTEST 2084代替了Gamma2.2
5.在色域方面BT.2020代替了BT.709
6.引入了Perceptual Quantizer观点(PQ,感知量化)
7.终于取消隔行扫描,画面将更流畅
8.免费
除了电视机和一部分显示器外,XBOX ONE、PS4pro、Apple TV 4K支持的也是HDR10标准。而亮度方面,300~1000 nits都可以支持HDR10,实在并没有明确的规定,网优势闻的所谓1000nits实在是和之后要说的HDR1000搞混了。
▌孪生兄弟Dolby Vision
实在DolbyVIsion杜比视界比HDR10标准更早,早在2009年就已经展出过原型机,2014年就有了硬件级支持的电视,机制也颇为相同,实质上可以看作是“满血版HDR10”,哀求非常高,
1.支持10000 nits峰值亮度(目前限定为4000)
2.最低0.007 nits黑场亮度
3.哀求Rec.2020色域,12bit色深
4.PG感知量化(ST2084)
5.逐帧动态元数据
6.收费
前面HDR10提到的Perceptual Quantizer感知量化实在便是指SMTPEST2084,由杜比开拓的HDR转换办法,按照人眼灵敏度设计,把亮度等级以绝对数值进行记录。我们常用的Power Gamma会根据显示器设置的亮度影响亮部和暗部的不雅观看细节,
而ST2084是绝对曲线,如果100%是10000 nits,那么75%大概是1000 nits,50%是100 nits,无论你怎么调比拟度都不会看到更多细节,超出最高亮度的部分并不会被溢出切掉,兼容各种最高亮度的显示设备。(这里涉及的EOTF非常繁芜,建议大家有兴趣自行找文献)
同时,杜比也参与了HDR标准制订,Dolby Vision母带可以轻松转化成HDR10。不同的是,它有SDR和HDR双层编码技能,通过在SDR的根本上增加HDR增强层,实现兼容SDR设备,但须要芯片支持。
逐帧动态元数据可以根据你每一帧的画面亮度变革、时候改变,而HDR10只有整条视频的静态元数据。但实现DolbyVision须要专用办理方案,显示设备、播放器、片源全都符合DolbyVision硬件级认证,以及一定的版权用度,因此运用并不广泛。
▌再度改进HDR10+
而我们现在所知的HDR10+并不是CTA的提出的,而是2017年三星在原有根本上提出的增强版,和Dolby Vision一样支持动态元数据,可以逐帧调度亮度,峰值亮度最高4000 nits。
同时它依然是免费开放标准,任何厂商都可以无偿利用,Amazon与之互助,可以在环球Prime Video上利用HDR10+,同时宣告互助的还有松下、飞利浦、福克斯、华纳兄弟等等。
▌稠浊的结果HLG
HLG可能用微单拍视频的小伙伴们比较熟习,全称Hybrid Log Gamma即稠浊对数伽马,它是BBC和NHK两家广播公司互助开拓的,将SDR和HDR合二为一,在SDR显示器上也能正常播放。
从OETF曲线上来看,在旗子暗记强度0.5之前为Gamma曲线,之后为Log曲线,得到1200%的亮度范围,采取YUV编码(PG为RGB编码),特色如下:
1.支持VP-9和HEVC压缩
2.可以通过HDMI利用
3.节省带宽资源
4.支持10bit色深
5.免费
只不过HLG并不是直面消费者的需求,而是对付HDR事情流程的创作者来说,有更好的空间。比起PG系统的繁芜,HLG相称大略,目的在于简化HDR流程,在相机内完成HDR编码,乃至兼容远古的CRT黑白电视,非常用户群体弘大的电视台。
▌硬件标准UHD Premium
2016年初成立的UHD Alliance同盟也推出了干系标准,叫做Ultra HD Premium,哀求物理分辨率必须达到3840x2160(4K)、10bit色深、兼容BT.2020、色域超过90% PCI-P3,支持SMPTE ST2084 EOTF,亮度方面有两种标准:一种是画面亮度超过1000nits、黑位低于0.05 nits(LED);第二种是画面亮度超过540nits、黑位低于0.0005 nits(OLED)。
UHD Premium是历史上第一个针对消费级HDR显示设备的硬件标准,对付LCD+LED和OLED不同特性做出了不同指标,虽然比较人性化,但哀求其实不低,也算是高端设备的门槛吧。
▌电脑玩家专属DisplayHDR
这标准相信大家早有耳闻,由于它很随意马虎和HDR10标准混为一谈。2017年VESA推出DP 1.4规范,次年在DP 1.4a推出时制订了针对电脑显示器的DisplayHDR标准:HDR 400、HDR 600、HDR 1000。
名字一看就知道,哀求的峰值亮度是多少。最低的HDR400标准中,哀求达到峰值亮度400 nits,持续亮度320 nits,黑位哀求通道亮度达到0.4 nits和角亮度0.1 nits,色域达到95% BT.709,色深达到8bit,还细分出了面板色彩精度和处理色彩精度哀求,与其说是HDR标准倒不如说是非常变态的显示器品控哀求。
而HDR600算是能和普通显示器拉开较大差距了,哀求峰值亮度600 nits,黑位必须低于0.1 nits(也便是说必须动态分区背光),达到99% BT.709色域、大于90% PCI-P3色域,10bit色深,黑白亮度相应韶光≤8帧,能符合HDR600的显示器显然是非常出色了。
至于HDR1000的哀求就太高,有点类似前面的UHD Premium,显示器要能支持...老张我肯定买不起。比如PG27UQ、UP2718Q、PA32UC、CG3145,价格都是五位数起步,告辞。
▌我们得到了什么
通过HDR,我们得到了什么呢?当然是更好的画面:
宽广的色域能展示更多的色彩,让画面更加真实、靠近人眼看到的效果,灰的够灰,艳的够艳,
而色深看似只是加了个“2”,实际上每1bit代表2的1次方,以是8bit的1670万色间隔12bit的680亿色可相差太多了,它可以在有限的色域中细分出更多更精确的色彩,过渡更细腻,画面不随意马虎断色阶。
为了更好的画面表现,在标准推出之前不少厂商已经动手开拓了很多画质增强技能,比如动态背光调节,当“识别到画面暗的时候就降落背光亮度,画面亮的时候提高背光亮度”,提高画面的明暗表现,
索尼的精锐光控和夏普的煌彩都是如此,但单一背光下比拟度提升有限,做的不好的可能还会给你忽亮忽暗的觉得。为了达到HDR的高指标,后来就逐步演化出了分区背光技能,可以实时剖析这帧画面“哪里亮、哪里暗”,亮的地方背光更亮,暗的地方更暗,让每一帧的亮度比拟度都大幅度提高
以索尼65寸为例,Z9D有600多个分区,9000f只有64个,而9000e只有48个。而墙内着花墙外喷鼻香的海信,在美国推出的U9D,有5376个背光分区,非常恐怖。
当然,分区背光只是针对LCD而言(量子点背光是LED背光变种),比较新颖的OLED有着先天上风,由于每一个像素点都是自发光的,理论比拟度险些是无限,还有着出色的功耗和体积上风...二者却也都有各自的问题:LCD+LED比拟度不足高,OLED最大亮度上不去。
等你用上了HDR,回过分来看SDR,一定会以为“画面好灰啊”,正犹如用上了144Hz就回不去60Hz一样。
▌总结
每一种标准都有各自针对的群体,比如由于HDR10元数据是静态的,和SDR TV内容不能兼容,以是我们熟习的广播公司大多没有引用HDR10。电影和流媒体(类似YouTube)比较亲睐DolbyVision和HDR10。电视台(比如BBC、NHK)则选择了HLG。
但目的是一样的,都是为了呈现更好的画质。受限的紧张缘故原由,相信还是本钱问题。硬件本钱不但是显示设备,更多的还是拍摄设备和创作设备,须要支持HDR流程的摄像机、录制/转播设备、做事器、专业监视器、调色软件和调色台等等,这些都是我们消费者看不到的隐形本钱。
另一个限定的缘故原由还是片源问题,没有HDR片源能看,我们买了也不能完美发挥HDR的效果啊。相信对付普通人来说,SDR已经知足了我们的基本需求,不太乐意花高本钱去提升效果。
至于效果,一定要实际体验才能感想熏染到HDR的震荡,虽然网上有各种比拟图,但事实上,我们通过普通显示器或者手机,是完备不能感想熏染到HDR带来的震荡的,这是硬件决定的。(你都不能显示HDR,拿什么比拟?比拟图依然是SDR的)
HDR毫无疑问是更棒的,是显示历史进步的新高度,老张以为,HDR显示设备要遍及至少做到两点:便宜的够便宜,让大多数人都能用上;贵的足够好,进一步提高极致体验。
但现在离人们最近的设备——手机,已经有不少支持了HDR功能,比如索尼Xperia 1,LG G6,iPhone X及往后OLED机型等等,手机或许是最有可能遍及HDR的设备,本钱低、用户广,或许等到手机大幅度支持HDR了往后,HDR才能真正开始遍及吧。
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我们下期再见啦!
参考出处:
(EOTF曲线)https://www.hdavchina.com/show.php?contentid=31927
(标准比拟)https://www.studiodaily.com/2018/12/ready-hdr-delivery/
https://www.jdbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=8292472
https://www.studiodaily.com/2018/12/ready-hdr-delivery/
https://www.evolife.cn/av/25976.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/38837135