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HDR為何還沒普及？這個(gè)話題三言兩語說不清，今天我們就來聊聊這個(gè)東西。這次要說的不是手機(jī)相機(jī)拍“HDR”的功能，而是顯示器的功能，他們存在著本質(zhì)上的不同，前者是記錄，后者是展現(xiàn)。 ▌什么是HDR全稱High-Dynamic Range意思是高動(dòng)態(tài)范圍，亮的夠亮，暗的夠暗，但都有細(xì)節(jié)看的清楚，色彩更加豐富。  相對(duì)的，自然也有SDR標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)范圍（Standard Dynamic Range）的概念，也就是我們平時(shí)接觸到的顯示設(shè)備符合的規(guī)范，這個(gè)規(guī)范是從CRT大屁股（顯像管）時(shí)代沿用下來，比如BT.709和sRGB色域，  傳統(tǒng)EOTF曲線，6檔動(dòng)態(tài)范圍；影視節(jié)目制作的100nits最高亮度標(biāo)準(zhǔn)，以及常見的8bit色深（即1670萬色，256級(jí)灰度）。 其實(shí)我們小時(shí)候或多或少已經(jīng)知道了有HDR這個(gè)東西，但早期都是群龍無首、各做各的，因?yàn)闆]法衡量誰家做的好，大多是在炒作概念、魚目混珠。 ▌業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)HDR10出現(xiàn)真正誕生還是得從2015年8月27日說起，因?yàn)檫@一天，美國消費(fèi)者技術(shù)協(xié)會(huì)（CTA）制定公布了HDR10標(biāo)準(zhǔn)，免費(fèi)使用、所有HDR電視都可以免費(fèi)解碼，這時(shí)候大家才有了統(tǒng)一的競(jìng)爭(zhēng)方向。它成為了HDR的基礎(chǔ)，主要特性如下： 1.能提供17.6檔動(dòng)態(tài)范圍 2.建議4K（3840x2160）10bit / 8K（7680x4320）12bit分辨率和色深 3.采用16:9畫面比例，支持4:2:0壓縮 4.在EOTF方面SMPTEST 2084代替了Gamma2.2 5.在色域方面BT.2020代替了BT.7096.引入了Perceptual Quantizer概念（PQ，感知量化） 7.終于取消隔行掃描，畫面將更流暢 8.免費(fèi)  除了電視機(jī)和一部分顯示器外，XBOX ONE、PS4pro、Apple TV 4K支持的也是HDR10標(biāo)準(zhǔn)。而亮度方面，300~1000 nits都可以支持HDR10，其實(shí)并沒有明確的規(guī)定，網(wǎng)上傳聞的所謂1000nits其實(shí)是和之后要說的HDR1000搞混了。 ▌孿生兄弟Dolby Vision其實(shí)DolbyVIsion杜比視界比HDR10標(biāo)準(zhǔn)更早，早在2009年就已經(jīng)展出過原型機(jī)，2014年就有了硬件級(jí)支持的電視，機(jī)制也頗為相同，本質(zhì)上可以看作是“滿血版HDR10”，要求非常高，  1.支持10000 nits峰值亮度（目前限制為4000） 2.最低0.007 nits黑場(chǎng)亮度 3.要求Rec.2020色域，12bit色深 4.PG感知量化（ST2084） 5.逐幀動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù) 6.收費(fèi) 前面HDR10提到的Perceptual Quantizer感知量化其實(shí)就是指SMTPEST2084，由杜比開發(fā)的HDR轉(zhuǎn)換方式，按照人眼靈敏度設(shè)計(jì)，把亮度等級(jí)以絕對(duì)數(shù)值進(jìn)行記錄。我們常用的Power Gamma會(huì)根據(jù)顯示器設(shè)置的亮度影響亮部和暗部的觀看細(xì)節(jié)，  而ST2084是絕對(duì)曲線，如果100%是10000 nits，那么75%大概是1000 nits，50%是100 nits，無論你怎么調(diào)對(duì)比度都不會(huì)看到更多細(xì)節(jié)，超出最高亮度的部分并不會(huì)被溢出切掉，兼容各種最高亮度的顯示設(shè)備。（這里涉及的EOTF非常復(fù)雜，建議大家有興趣自行找文獻(xiàn)） 同時(shí)，杜比也參與了HDR標(biāo)準(zhǔn)制定，Dolby Vision母帶可以輕松轉(zhuǎn)化成HDR10。不同的是，它有SDR和HDR雙層編碼技術(shù)，通過在SDR的基礎(chǔ)上增加HDR增強(qiáng)層，實(shí)現(xiàn)兼容SDR設(shè)備，但需要芯片支持。  逐幀動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)可以根據(jù)你每一幀的畫面亮度變化、時(shí)刻改變，而HDR10只有整條視頻的靜態(tài)元數(shù)據(jù)。但實(shí)現(xiàn)DolbyVision需要專用解決方案，顯示設(shè)備、播放器、片源全都符合DolbyVision硬件級(jí)認(rèn)證，以及一定的版權(quán)費(fèi)用，因此應(yīng)用并不廣泛。 ▌再度改進(jìn)HDR10+而我們現(xiàn)在所知的HDR10+并不是CTA的提出的，而是2017年三星在原有基礎(chǔ)上提出的增強(qiáng)版，和Dolby Vision一樣支持動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)，可以逐幀調(diào)整亮度，峰值亮度最高4000 nits。  同時(shí)它依然是免費(fèi)開放標(biāo)準(zhǔn)，任何廠商都可以無償使用，Amazon與之合作，可以在全球Prime Video上使用HDR10+，同時(shí)宣布合作的還有松下、飛利浦、?？怂埂⑷A納兄弟等等。 ▌混合的結(jié)果HLGHLG可能用微單拍視頻的小伙伴們比較熟悉，全稱Hybrid Log Gamma即混合對(duì)數(shù)伽馬，它是BBC和NHK兩家廣播公司合作開發(fā)的，將SDR和HDR合二為一，在SDR顯示器上也能正常播放。  從OETF曲線上來看，在信號(hào)強(qiáng)度0.5之前為Gamma曲線，之后為Log曲線，得到1200%的亮度范圍，采用YUV編碼（PG為RGB編碼），特征如下： 2.可以通過HDMI使用 3.節(jié)省帶寬資源 4.支持10bit色深 5.免費(fèi) 只不過HLG并不是直面消費(fèi)者的需求，而是對(duì)于HDR工作流程的創(chuàng)作者來說，有更好的空間。比起PG系統(tǒng)的復(fù)雜，HLG相當(dāng)簡(jiǎn)單，目的在于簡(jiǎn)化HDR流程，在相機(jī)內(nèi)完成HDR編碼，甚至兼容遠(yuǎn)古的CRT黑白電視，非常用戶群體龐大的電視臺(tái)。 ▌硬件標(biāo)準(zhǔn)UHD Premium2016年初成立的UHD Alliance聯(lián)盟也推出了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，叫做Ultra HD Premium，要求物理分辨率必須達(dá)到3840x2160（4K）、10bit色深、兼容BT.2020、色域超過90% PCI-P3，支持SMPTE ST2084 EOTF，亮度方面有兩種標(biāo)準(zhǔn)：一種是畫面亮度超過1000nits、黑位低于0.05 nits（LED）；第二種是畫面亮度超過540nits、黑位低于0.0005 nits（OLED）。  UHD Premium是歷史上第一個(gè)針對(duì)消費(fèi)級(jí)HDR顯示設(shè)備的硬件標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于LCD+LED和OLED不同特性做出了不同指標(biāo)，雖然比較人性化，但要求著實(shí)不低，也算是高端設(shè)備的門檻吧。 ▌電腦玩家專屬DisplayHDR這標(biāo)準(zhǔn)相信大家早有耳聞，因?yàn)樗苋菀缀虷DR10標(biāo)準(zhǔn)混為一談。2017年VESA推出DP 1.4規(guī)范，次年在DP 1.4a推出時(shí)制定了針對(duì)電腦顯示器的DisplayHDR標(biāo)準(zhǔn)：HDR 400、HDR 600、HDR 1000。  名字一看就知道，要求的峰值亮度是多少。最低的HDR400標(biāo)準(zhǔn)中，要求達(dá)到峰值亮度400 nits，持續(xù)亮度320 nits，黑位要求通道亮度達(dá)到0.4 nits和角亮度0.1 nits，色域達(dá)到95% BT.709，色深達(dá)到8bit，還細(xì)分出了面板色彩精度和處理色彩精度要求，與其說是HDR標(biāo)準(zhǔn)倒不如說是非常變態(tài)的顯示器品控要求。  而HDR600算是能和普通顯示器拉開較大差距了，要求峰值亮度600 nits，黑位必須低于0.1 nits（也就是說必須動(dòng)態(tài)分區(qū)背光），達(dá)到99% BT.709色域、大于90% PCI-P3色域，10bit色深，黑白亮度響應(yīng)時(shí)間≤8幀，能符合HDR600的顯示器顯然是非常出色了。 至于HDR1000的要求就太高，有點(diǎn)類似前面的UHD Premium，顯示器要能支持...老張我肯定買不起。比如PG27UQ、UP2718Q、PA32UC、CG3145，價(jià)格都是五位數(shù)起步，告辭。 ▌我們得到了什么通過HDR，我們得到了什么呢？當(dāng)然是更好的畫面： 寬廣的色域能展示更多的色彩，讓畫面更加真實(shí)、接近人眼看到的效果，灰的夠灰，艷的夠艷， 而色深看似只是加了個(gè)“2”，實(shí)際上每1bit代表2的1次方，所以8bit的1670萬色距離12bit的680億色可相差太多了，它可以在有限的色域中細(xì)分出更多更精確的色彩，過渡更細(xì)膩，畫面不容易斷色階。 為了更好的畫面表現(xiàn)，在標(biāo)準(zhǔn)推出之前不少廠商已經(jīng)著手開發(fā)了很多畫質(zhì)增強(qiáng)技術(shù)，比如動(dòng)態(tài)背光調(diào)節(jié)，當(dāng)“識(shí)別到畫面暗的時(shí)候就降低背光亮度，畫面亮的時(shí)候提高背光亮度”，提高畫面的明暗表現(xiàn)， 索尼的精銳光控和夏普的煌彩都是如此，但單一背光下對(duì)比度提升有限，做的不好的可能還會(huì)給你忽亮忽暗的感覺。為了達(dá)到HDR的高指標(biāo)，后來就慢慢演變出了分區(qū)背光技術(shù)，可以實(shí)時(shí)分析這幀畫面“哪里亮、哪里暗”，亮的地方背光更亮，暗的地方更暗，讓每一幀的亮度對(duì)比度都大幅度提高。 以索尼65寸為例，Z9D有600多個(gè)分區(qū)，9000f只有64個(gè)，而9000e只有48個(gè)。而墻內(nèi)開花墻外香的海信，在美國推出的U9D，有5376個(gè)背光分區(qū)，非?？膳隆?/p> 當(dāng)然，分區(qū)背光只是針對(duì)LCD而言（量子點(diǎn)背光是LED背光變種），比較新穎的OLED有著先天優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槊恳粋€(gè)像素點(diǎn)都是自發(fā)光的，理論對(duì)比度幾乎是無限，還有著出色的功耗和體積優(yōu)勢(shì)...二者卻也都有各自的問題：LCD+LED對(duì)比度不夠高，OLED最大亮度上不去。 等你用上了HDR，回過頭來看SDR，一定會(huì)覺得“畫面好灰啊”，正如同用上了144Hz就回不去60Hz一樣。 ▌總結(jié)每一種標(biāo)準(zhǔn)都有各自針對(duì)的群體，比如由于HDR10元數(shù)據(jù)是靜態(tài)的，和SDR TV內(nèi)容不能兼容，所以我們熟悉的廣播公司大多沒有引用HDR10。電影和流媒體（類似YouTube）比較親睞Dolby Vision和HDR10。電視臺(tái)（比如BBC、NHK）則選擇了HLG。 但目的是一樣的，都是為了呈現(xiàn)更好的畫質(zhì)。受限的主要原因，相信還是成本問題。硬件成本不只是顯示設(shè)備，更多的還是拍攝設(shè)備和創(chuàng)作設(shè)備，需要支持HDR流程的攝像機(jī)、錄制/轉(zhuǎn)播設(shè)備、服務(wù)器、專業(yè)監(jiān)視器、調(diào)色軟件和調(diào)色臺(tái)等等，這些都是我們消費(fèi)者看不到的隱形成本。 另一個(gè)限制的原因還是片源問題，沒有HDR片源能看，我們買了也不能完美發(fā)揮HDR的效果啊。相信對(duì)于普通人來說，SDR已經(jīng)滿足了我們的基本需求，不太愿意花高成本去提升效果。 至于效果，一定要實(shí)際體驗(yàn)才能感受到HDR的震撼，雖然網(wǎng)上有各種對(duì)比圖，但事實(shí)上，我們通過普通顯示器或者手機(jī)，是完全不能感受到HDR帶來的震撼的，這是硬件決定的。（你都不能顯示HDR，拿什么對(duì)比？對(duì)比圖依然是SDR的） HDR毫無疑問是更棒的，是顯示歷史進(jìn)步的新高度，老張覺得，HDR顯示設(shè)備要普及至少做到兩點(diǎn)：便宜的夠便宜，讓大多數(shù)人都能用上；貴的足夠好，進(jìn)一步提高極致體驗(yàn)。 但現(xiàn)在離人們最近的設(shè)備——手機(jī)，已經(jīng)有不少支持了HDR功能，比如索尼Xperia 1，LG G6，iPhone X及以后OLED機(jī)型等等，手機(jī)或許是最有可能普及HDR的設(shè)備，成本低、用戶廣，或許等到手機(jī)大幅度支持HDR了以后，HDR才能真正開始普及吧。 參考出處： （EOTF曲線）https://www./show.php?contentid=31927 （標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比）https://www./2018/12/ready-hdr-delivery/ https://www./forum.php?mod=viewthread&tid=8292472 https://www./2018/12/ready-hdr-delivery/ https://www./av/25976.html https://zhuanlan.zhihu.com/p/38837135 |
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