自9月去日本東京參加索尼BRAVIA電視活動后，我在心中就有一個疑問。為何每次的技術革新都會引發(fā)不同標準間的格式之爭，比如當年的VHS與Betamax，藍光與HD DVD，再如TD-LTE與LTE-FDD。人們總是樂于創(chuàng)造互相無法兼容的標準，然后交給市場去檢驗，而作為消費者的我們卻往往不會從中得到任何好處。

　　目前HDR共有四種標準，Dolby Vision、HDR10、HLG和SL-HDR1，其中前三個討論最為激烈。電影和流媒體運營商大多支持Dolby Vision與HDR10，而以BBC、NHK為代表的電視臺則選擇站在HLG這邊。有趣的是，同屬一個技術原理的Dolby Vision與HDR10也開始出現(xiàn)嫌隙，電視廠商的站隊更是亂作一團。有Dolby Vision、HDR10全支持的，也有僅支持HDR10而明確表示不支持Dolby Vision的，一場好戲正在上演。但這回我們消費者完全可以作壁上觀，不站任何的隊，所謂的格式戰(zhàn)根本不存在。我們唯一想要弄清的是究竟為何會有如此多的HDR標準，這些HDR標準各自又有什么特點？

　　如果你覺得《干貨滿滿 索尼東京電視部門大本營內的三小時》這篇文章里對HDR的講解還不夠全面，那么這次就來更深入地來了解HDR吧。

　　首先，你真的明白什么是HDR嗎？

　　HDR這個詞逐漸有濫用的趨勢。拍照有HDR，攝影也有HDR，視頻也有HDR，顯示也有HDR，那這些HDR都是指同一種技術嗎？還真不是。

　　手機上所配備的HDR其實是一種多幀合成技術，無論是拍照片也好、錄制視頻也好，手機在一幀內同時拍攝多張畫面，然后利用算法處理將不同畫面的明暗部分合成在一起，以達到同時保留高光細節(jié)與暗部細節(jié)的目的。這確實符合HDR高動態(tài)范圍的宗旨，但由于是人工參與，不同手機間的效果層次不齊。而且有時存在矯正過度，對比度不自然的問題。因此嚴格來說，這種經過HDR處理的照片或視頻依然屬于SDR的范疇。

基于多幀合成的HDR照片，其實叫“色調映射”

　　那么真正的HDR究竟是什么呢？以技術定義而言，HDR遵循自己獨有的一套光電轉換機制，即光信號與電信號之間的轉換。我們拍照時，將真實的場景以數字信號保存為照片，這就是光信號轉換為電信號的一個過程。顯然，手機拍照的所謂HDR只是一種軟件處理，不涉及光電的轉換，因此它們并不能算是真正的HDR，技術上這叫“色調映射”。

HDR可以帶來更寬廣的動態(tài)范圍

　　那么HDR與SDR的不同之處在哪里？首先還是技術方面，兩者的伽馬曲線不同。伽馬曲線定義了影像系統(tǒng)中光線輝度的一種非線性變化。SDR與HDR使用了不同的伽瑪曲線，這決定了我們在看HDR片源，能夠看到更多的亮度信息。那么最終表現(xiàn)在實際效果上時，HDR就擁有更高的色深、更廣的動態(tài)范圍和更強的色彩表現(xiàn)力。但因為HDR與SDR兩個不同的伽瑪曲線，所以也造成了兩者在相互兼容性上的問題存在。

　　對CRT時代的徹底告別

　　你或許會感到驚訝，我們現(xiàn)在所沿用的很多標準依然是CRT時代制定下來的。比如BT.709、sRGB色域、100nits最高亮度等，包括SDR也是。基于CRT的一些特性，當時的人們?yōu)槠淞可矶ㄖ屏艘惶讟藴剩S后內容制作者們均按照這一標準來制作內容。這一套標準被沿用至今，比如藍光所采用的色域依然是BT.709，最高亮度100nits，8bit的色深，而SDR則提供6檔的動態(tài)范圍。但液晶電視的能力早已超過了這一水平，業(yè)界迫切需要訂立一套符合現(xiàn)代的新標準。

　　在這一段等待期內，由于新標準尚未確立，內容依然還是以舊標準制作。于是電視廠商為了彌補畫面表現(xiàn)上的不足，開發(fā)了各種畫質增強技術，比如廣色域顯示技術、新廣色域標準（例如x.v.Color）以及動態(tài)背光調節(jié)。其中值得一說的是動態(tài)背光調節(jié)，廠商做出了“遇到黑色就關閉背光燈，遇到高光就加強背光燈”這一取巧的方式來提升畫面的動態(tài)范圍，這可以被稱為是“模擬HDR”，比如索尼的精銳光控技術和夏普的煌彩技術，都是這一原理。

　　通過調節(jié)背光亮度來加強SDR畫面的動態(tài)范圍，這可以被視為“模擬HDR”

　　真正的HDR要等到2015年8月27日才算誕生，那一天美國消費者技術協(xié)會（Consumer Technology Association）公布了HDR10標準，提供17.6檔的動態(tài)范圍。今天，所有的HDR電視均支持這一標準。長久以來，電視技術大幅超前于內容標準的怪象終于得以改善，也意味著對CRT時代的徹底告別。

　　PQ陣營的“分裂”

　　雖然HDR10是第一個達到普世目的的HDR標準，但它卻不是第一個HDR標準，Dolby Vision才是。有趣的是，Dolby Vision與HDR10基于同一套HDR機制，結果卻“分道揚鑣”走了完全不同的兩條路。

　　Perceptual Quantizer感知量化，是由杜比設立的HDR轉換方式。其本質是將亮度等級以絕對的數值進行記錄，用杜比實驗室多屏視頻副總裁Roland Vlaicu的話來說“這能體現(xiàn)內容創(chuàng)作者的創(chuàng)作意圖”。與Perceptual Quantizer相對應的是HLG，我待會會說。

使用PQ系統(tǒng)制作的HDR畫面（HDR10）

SDR畫面，HDR展現(xiàn)了壓倒性的高亮度

　　我們都知道HDR10相當于Dolby Vision的低配版，但很多人并不知道為什么會存在高配版與低配版這樣的“分裂”。Roland Vlaicu告訴愛活，Perceptual Quantizer（也叫SMTPE ST2084）是由杜比開發(fā)的，包括隨后的HDR標準也由杜比參與制定。但最后我們看到的HDR10標準在規(guī)格上低于Dolby Vision，這有兩點好處：

　　1。更高規(guī)格的標準意味著消費者可以體驗到更高的品質；

　　2。若有需要，Dolby Vision所提供的調色母版可以很輕易地生成包括HDR10在內的其他格式。

　　言下之意，Dolby Vision與HDR10之間更像是標準版與低配版的關系。從HDR10版本中無法生成Dolby Vision版本，反過來卻可以。HDR10顯然是標準制定者們?yōu)榱藵M足大部分設備的平均性能而做出的妥協(xié)產物，它是免費的，但卻是最低限度的免費。而代價是HDR10不兼容SDR，色深僅有10bit；使用靜態(tài)元數據，對不同設備性能間的映射能力不足。在舍棄了這些后，HDR10于是便成為免費授權的通用HDR標準。

　　但這個通用HDR標準是存在明顯短板的，無法兼容SDR使得HDR10內容無法在非HDR電視上播放。雖然4K藍光播放機會提供HDR轉SDR的功能，但這顯然有損于畫質，且最終效果視廠商的調教能力而有所不同。原因很簡單，PQ屬于“絕對”的轉換系統(tǒng)，它的每一份信息都有一個對應的、絕對的值，因此會產生與SDR電視在信號匹配上的問題。Dolby Vision為了解決這一問題，因此采用了雙層編碼技術，即我不需要各自準備一份HDR內容和一份SDR內容，而是在SDR內容的基本層上再增加支持HDR的增強層，從而達到兼容SDR的目的。

Dolby Vision使用基本層+增強層來實現(xiàn)向下的兼容性

　　同時為了確保HDR內容能夠在不同的顯示設備上都有著一致的畫面精度，Dolby Vision使用動態(tài)元數據來描述所有的場景。一方面，這確保Dolby Vision內容回放在任何支持Dolby Vision的設備上都能有著最佳的畫面準確度，而不會因為廠商的不同調教出現(xiàn)巨大的畫面差異。另一方面，正如上面所說的，Dolby Vision可以很輕易地輸出其他標準的畫面，比如HDR10、SDR或是Rec.709色域的內容，簡化對多格式內容制作的流程。

　　我們可以這樣認為，HDR10是Dolby Vision的一個子集，后者在前者的基礎上提供了更多的功能，因此Dolby Vision是付費授權的。目前已經有包括Vizio、LG、TCL、創(chuàng)維等在內的一些電視廠商表示支持Dolby Vision，而像三星、索尼這樣的大廠則依然堅持HDR10。盡管很多媒體都添油加醋，稱這是一場HDR的格式大戰(zhàn)，但我認為這純粹是聽風就是雨。杜比已明確表示，所有支持Dolby Vision的設備均同時支持HDR10，不存在多HDR格式之間的兼容性問題，格式戰(zhàn)的言論可以休矣。

Dolby Vision實拍畫面

　　對于我們消費者來說，需要考慮的就只有“你是否愿意為HDR買單”這一個問題而已。無論Dolby Vision，還是HDR10，都是時代發(fā)展的產物，它們均肩負起了未來HDR內容的推廣責任。目前Dolby Vision的內容主要流通于電影和流媒體領域，杜比聲稱搭載Dolby Vision內容的4K藍光盤有望在2017年上市。在此我不想主觀評價Dolby Vision與HDR10的優(yōu)劣，就目前而言也不具備太大的意義。

　　BBC的疑慮

　　“他們展示了非常震撼的畫面……但這（指Dolby Vision）需要為SDR和HDR制作兩套復雜的編碼系統(tǒng)以及兩種單獨的色彩等級。我們不明白該如何向我們的觀眾提供這種技術，電視臺的預算有限，而且無法在同一信號上提供兩種色彩等級?！?/span>

　?。ㄔ挘骸癟hey showed spectacular TV pictures…but it would have required a complicated encoding system to deliver to both standard dynamic range [today’s TVs] as well as HDR displays。 And it would have needed two separate color grades [for each version]。 We just couldn’t see how we could deliver that type of experience to our audiences。 TV is run on a shoestring budget and can’t afford two color grades?！保?/span>

　　當BBC的R&D廣播和連接系統(tǒng)部首席技術專家Andrew Cotton在2013年觀看了Dolby Vision的技術演示后，他發(fā)表了上述的言論。

HLG伽馬曲線中，亮度與信號關系的示意圖

　　眾所周知，不同于PQ系統(tǒng)，BBC與NHK合作開發(fā)了另一項HDR技術HLG（Hybrid Log-Gamma），并認為這是針對電視廣播信號的最佳HDR技術。HLG的推出基于一個非常簡單的目的，就是簡化HDR的制作流程。它與PQ系統(tǒng)的不同之處在于，HLG可以在攝像機內直接完成HDR的編碼，這被稱為“場景參考”；而PQ需要在之后對信號進行處理，以適配監(jiān)視器的亮度等級，這叫“顯示參考”。通常，場景參考不包含創(chuàng)作意圖，顯示參考則包含創(chuàng)作意圖。這也很容易理解，在HLG系統(tǒng)中攝像機基于傳感器的響應曲線對不同的曝光環(huán)境進行信息采集，那么最終呈現(xiàn)出來的畫面亮度變化是取決于曝光水平，而非制作者的想法。但在PQ系統(tǒng)中制作者直接參與內容的處理，以監(jiān)視器的亮度等級作為參考來對內容進行編碼與調色，最終反映出來的就是制作者所想表達的創(chuàng)作意圖，最簡單的例子就是電影拍攝后的后期處理。

　　但正如Andrew所說，電視臺的預算與精力有限，無法像電影公司那樣投入大量的人力進行內容再制作。而且電視臺的節(jié)目信號都是24小時播放的，也不可能花費大量的時間去進行HDR的編碼。

　　“并且我也看不到PQ系統(tǒng)在電視節(jié)目制作流程上的實際應用性，我們必須保持不間斷的信號播出?！?/span>

　　（原話：“Also I can not see how you can realistically use PQ for TV workflows where you have to have a continuous output。”）

　　Andrew明確表示他的態(tài)度。但更重要的，可能還不止這些。

　　“杜比雖然展示了他們的技術，但他們并不能代表電視行業(yè)，這里所面臨的挑戰(zhàn)十分復雜。”

　?。ㄔ挘骸癉olby has shown demos of PQ … but they don’t fully represent the complexity of TV’s challenges?！保?/span>

　　這句話的隱藏含義是，電視廣播領域所需解決的問題遠比杜比想象得要多。畢竟電視臺面向全球所有的電視用戶，而用戶家里的電視更是五花八門，甚至還有人在使用等離子或是更老的CRT電視。要想讓HDR信號同時適配成千上萬不同的電視，杜比的方案顯然是難以滿足的。

　　舉一個大多數人都不知道的例子，我們的電視所接受的圖像信號其實并不是RGB三色編碼，而是YUV編碼。其中Y是指明度，U和V是指彩度，三個信號圖像疊加后就看到了彩色畫面。之所以不使用RGB編碼是因為YUV信號所需的帶寬較少，另外更重要的是YUV能夠完美兼容黑白電視。因為黑白電視的圖像只能顯示明度，那么只需要顯示Y部分的信號就可以了，而RGB編碼就不能兼容黑白電視。

HLG技術演示

　　道理是相通的，Dolby Vision的內容只能在支持Dolby Vision的設備上播放，它依然沒有解決如何為全球絕大多數電視實現(xiàn)廣泛兼容性的問題。而HLG則不同，除了可以在拍攝階段直接完成HDR的編碼，它所采用的“相對”亮度等級可以適配所有不同性能的電視。HLG并不像PQ系統(tǒng)那樣有明確標識的亮度范圍，而是采用彈性的百分比，它所提供的動態(tài)范圍為1200%。正因為是具有彈性的動態(tài)范圍，所以它可以在任何電視的動態(tài)范圍內實現(xiàn)這一彈性，這使其無論在舊電視還是新電視，SDR電視還是HDR電視，都有著絕佳的兼容性。可以說，兼容性是HLG的一大利器。相比之下，HDR10不兼容SDR，而Dolby Vision兼容SDR，卻要求專用的芯片支持。HLG是完全免費授權的，可以通過固件升級的方式加以支持。

　　不同于Dolby Vision與HDR10，HLG并不是4K藍光標準的一部分，未來它可能只會使用在電視廣播信號上，而不是電影、電視劇或是流媒體領域。另外，HLG雖然能兼容所有電視，但是否都能擁有高質量的畫面效果也尚未可知，畢竟亮度信號的拉升也可能造成渲染質量的下降。但作為標準的制定者，NHK已經在測試8K HLG信號廣播的實用化，一些電視廠商也表態(tài)將來會支持HLG技術。未來HLG被納入4K藍光標準，也只是時間問題吧。

　　不存在的HDR格式戰(zhàn)

　　看到這里相信你能明白，為什么說不存在所謂的HDR格式戰(zhàn)了，Dolby Vision、HDR10、HLG都有各自的使命。HDR10是目前流通最廣的HDR標準，Dolby Vision則在電影、電視劇領域大放異彩，使用Dolby Vision技術的Dolby Cinema更是向IMAX發(fā)起挑戰(zhàn)。HLG相信會成為未來HDR電視廣播信號的主流格式，在直播、UCG領域得到廣泛采用。因此，你能評價哪種HDR格式更好嗎？不能，因為它們都有各自擅長的領域。依不同的使用場景，有各自的優(yōu)點。我也很期待由意法半導體、飛利浦主導的SL-HDR1，目前這個市場不存在敵人，大家都只是用不同的方式來實現(xiàn)不同的目的而已。愿那你死我活的格式戰(zhàn)，再也不會發(fā)生。

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