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    2017-10-12 00:15 出处£ºPConline原创 作者£º小拓 责任编辑£ºshiyu

    ¡¡¡¡¡¾PConline 技术杂谈¡¿iPhone X的发布£¬又一次刷新了苹果手机的价格上限£¬与此同时也带来了诸多崭新的技术£¬除了Face ID¡¢A11¡¢OLED这些大腕之外£¬还有一项对于手机屏幕有着质的提升的HDR技术¡£在此之前£¬HDR技术已经在彩电行业卷起了一波热浪£¬几乎成为所有入门级彩电以上的标配功能¡£从电影院¡¢彩电再到手机£¬HDR一直都被委以重任£¬为何这项技术会受到显示行业的热捧£¿下面我们就来简单聊聊¡£

    HDR究竟是有多火£¿

    ¡¡¡¡iPhone X同时支持了HDR10和Dolby Vision两种HDR标准£¬基于OLED面板¡£这带来的最直观的感觉£¬就是手机上的画面£¬更加接近于真实世界的样子¡£色域覆盖和亮度增加£¬带来更高的色彩空间£¬这是除了分辨率提升之外£¬最赏?#33041;?#30446;的改变了¡£

    为何HDR显示近两年才火起来£¿

    ¡¡¡¡HDR真正诞生的时间是2015年£¬美国消费者技术协会公布了HDR10标准£¬并提供17.6档的动态范围£¬但这之前我们在数码相机¡¢手机上早就听闻HDR了¡£其实“此HDR”非“彼HDR”¡£数码相机时代的“HDR”是通过算法调光校正不同亮度下的色彩和细节£¬归根结底还属于SDR的范畴¡£而真正的HDR有着严格的?#24067;?#26631;准£¬以及一套完整的工业体系¡£

    HDR与SDR

    ¡¡¡¡拍摄上需要能记?#20960;?#21160;态范围的摄影机¡¢后期处理上又需要HDR算法处理£¨不同的视频场景还需要不同的参数调整£©¡¢传输上需要更大的宽带支持¡¢放映上需要解码支持£¬以及广色域高亮度?#24067;þµ闹?#25345;¡£

    ¡¡¡¡显示技术上一切的努力都是围?#33529;?#21407;更接近真实世界的画面而进行¡£视频技术的发展已经经历了相当漫长的时间£¬影响视频画质的分辨率¡¢色深£¨灰度£©¡¢帧率¡¢色域空间£¬都已经有了非常成熟的发展£¬而唯独亮度动态范围还停留在一个比较基础的水平——SDR时代¡£

    1000nit

    ¡¡¡¡而行业迫?#34892;?#27714;新的色彩空间标准来指导视频和显示技术的发展?#36739;îR£HDR可以说是随着?#24067;?#25216;术的进?#25509;?#36816;而生的£¬?#28909;?#20142;度可以达到1000nit¡¢色域达到Rec.2020£¬这都是近些年才广泛发生的?#24067;?#38761;命¡£

    HDR为何更能接近真实世界的画面£¿

    ¡¡¡¡什么样的体验叫做终极视觉体验呢£¿我们观看电视电影最想获得的是什么样的效果呢£¿其实?#36824;?#26159;再现我们在自然界中体验到的视觉享受罢了¡£要想用显示设?#25913;?#25311;人眼所观察到的世界£¬必须具备三个关键的要素£º清晰度¡¢亮度动态范围£¨HDR£©¡¢颜色¡£

    ¡¡¡¡视频技术和显示设备的分辨?#39318;?#39640;已经达到了8K£¬色域也早就到了可以“以假乱真”的地步£¬可以你?#21019;?#26410;惊呼过£¬电视里的太阳?#20040;?#30524;¡£

    峰值亮度

    ¡¡¡¡真实世界?#26657;?#26368;高亮度来源是太阳£¬可达到10^9cd/m²£¬最暗的莫过于黑暗中微弱的星光10^-6cd/m²¡£而人眼系统能捕捉到大动态范围里面的10^5cd/m²£¬人眼虽看不到整个范围£¬但有一定?#35270;?#24615;£¬通过瞳孔的放大和缩小来?#35270;?#19981;同的亮度动态范围¡£?#28909;?#30561;前关灯之后的1秒左右£¬会觉得眼前一片漆黑£¬但是瞳孔放大之后眼前的一切又逐渐清晰¡£

    ¡¡¡¡某些高端摄像机可以将10^5cd/m²亮度记录下来£¬高端的显示设备也能还原出这个亮度£¬但是视频格式的记录和传输£¬还是沿用了50年前的SDR的标准£¬最大只能?#24615;?#21040;10^3cd/m²¡£无法满足人眼视觉系统对于环境光线感知的需求¡£

    显色体积

    ¡¡¡¡或许你会质疑亮度那么高有什么用£¬亮瞎眼£¿然而事实是£¬亮度和色彩是不可分割的孪生?#20540;Ü£?#23427;们之间共同构成了一个新的?#25293;?ldquo;显色体积”¡£当亮度动态范围和色彩相结合时£¬就会形成立体的色彩空间¡£这个立体色彩空间就可称之为“显色体积”£¬它意味着视频格式能带来多大的色彩数量¡£如果离开亮度谈色彩£¬就会变成伪命题¡£

    ¡¡¡¡举个例子£¬视频中观看火山喷发和烟火表演£¬无论视频画质多清晰£¬总是没办法体验到亲临现场的那种壮阔¡£原因就在于£¬虽然视频中有火山喷发和烟火绽放时的准?#36153;?#33394;£¬可是这个颜色没有在合适的亮度下来展示£¬?#28909;?#28779;山喷发有1500nit£¬但显示设备最高只有800nit£¬实际颜色的层次就会大大压缩£¬从而没办法给到你真实的感受¡£

    火山喷发

    ¡¡¡¡从理论上来看£¬所有定制颜色编码的方法£¬无论是BT.709¡¢SDR¡¢HDR£¬都需要用色域空间×亮度范围£¬才能变成一个立体的?#25293;î£?#26356;高亮度宽容度的HDR的显示设备£¬才能把更极端亮度下的颜色和细节展?#26234;?#26224;¡£

    HDR10和Dolby Vision有何差异£¿

    ¡¡¡¡HDR兴起之初一度陷入了格式之争£¬主流的三种格式包括Dolby Vision¡¢HDR10和HLG¡£抛开原理不说£¬三者的区别非常简单£¬Dolby Vision£¾HDR10£¾HLG¡£三者?#23454;?#20943;关系£¬越来越简化HDR?#38393;?#20316;流程£¬也更方便于内容制作和目前带宽条件下的传播¡£从这种“包含”关系来看£¬格式之争自然?#36824;?#20799;破£¬他们都有各自不同的使命¡£

    HDR10 Dolby Vision

    ¡¡¡¡当然仔细来?#27492;?#20204;的关系也并非如此简单¡£Dolby Vision和HDR10是同门师兄£¬属于SMPTE主导的Perceptual Quantizer技术£¨感知量化£©£¬也就是把电信号进行HDR编码转换为光信号¡£只?#36824;ý£¬Dolby Vision的?#24067;?#35201;求更高£¬HDR10?#23637;?#21040;了更多普通的显示设备¡£而HLG则是ITU£¨国际电信联盟£©主导的Hybrid Log-Gamma技术£¬在摄像机内直接完成HDR的编码£¬将光信?#25243;?#25442;成电信号¡£

    ¡¡¡¡所以不需耗费大量后期工作的HLG广泛运用在电视广播领域£¬而Dolby Vision和HDR10主要运用在电影¡¢电视剧领域¡£HLG目前还并非4K蓝光标准的一部分£¬画质上略逊一筹£¬但是贵在兼容性极高£¬甚至在CRT电视上也能呈现HDR的效果£¬但体验可能不尽人意¡£

    HDR三种主流格式标准
     最大亮度色域色深兼容性授权
    Dolby Vision1000cd/m²Rec.202012bit兼容SDR有偿授权
    HDR101000cd/m²Rec.202010bit不兼容SDR免费授权
    HLG1200%Rec.202010bit兼容SDR免费授权

    ¡¡¡¡接下来我们主要看看Dolby Vision和HDR10之间的差异¡£HDR10相当于低配版的Dolby Vision£¬为了满足大部分设备的平均性能而做出的妥协产物¡£而后者在前者的基础上提供了更多的功能£¬拥有更好的表现效果¡£从表格中参数对比也可以看出£¬HDR10不兼容SDR£¬色深仅有10bit£¬使用静态元数据£¬对不同设?#24863;?#33021;间的?#25104;?#33021;力不足¡£但是HDR10无授权费£¬也就有着更低的传播门槛¡£

    HDR10 Dolby Vision

    ¡¡¡¡三星¡¢索尼等电视厂商坚持了HDR10的标准£¬LG¡¢TCL¡¢?#27425;?#31561;支持拥有更多功能的Dolby Vision¡£对Dolby Vision?#38393;?#25345;£¬也就意味着同样支持了HDR10¡£他们之间的差异在主流设备上而言£¬并不明显¡£但是随着显示技术?#24067;?#24615;能的进一步提升£¬Dolby Vision将会被越来越多的企业采纳¡£

    HDR与SDR效果实测对比

    ¡¡¡¡谈了这么多HDR的特点及分类£¬接下来我们具体的实测一下£¬看看HDR与SDR之间有多大的差距¡££¨?#35745;?#19978;部分为支持HDR10的电视播放HDR10影片的屏摄图£¬下部分为不支持HDR的电视播放SDR影片的屏摄图£©

    HDR%u4E0ESDR

    ¡¡¡¡从这张¡¶少年派的奇幻漂流¡·的屏摄图中可以看到£¬HDR整体的亮度就要高SDR一截£¬亮度层次更加丰富£¬也让对应的颜色更加丰富准确¡£所以HDR的整个画面看上去通?#35206;?#23569;£¬SDR像蒙上一层面?#30784;?/p>

    HDR%u4E0ESDR

    ¡¡¡¡人物的特写也能够清晰的看出两者差异£¬HDR对皮肤颜色的描写更加真实£¬在大逆光下£¬HDR对画面的宽容度更高£¬人物脸部皮肤的细节¡¢胡须的细节¡¢衣服的纹理都要强过SDR£¬而SDR显得密不透风¡£

    HDR%u4E0ESDR

    ¡¡¡¡较暗的环境下£¬HDR更是表现出了亮度高动态范围的实力£¬天空云朵的层次感£¬三台逆光下飞机的暗部细节¡¢朝阳的浓郁和生机HDR都明显要更出色¡£

    ¡¡¡¡从实际的对比来看£¬HDR的表现效果几乎拥有压倒性的优势¡£我们可以看到HDR带来的不仅仅只是亮度的提升£¬而是在更高的亮度范围?#26657;?#25658;带有更丰富的色彩层次¡¢灰度层次£¬以及对比度£¬这是在SDR时代不曾想象的¡£

    ¡¡¡¡总结£º疲软的显示设备市场需要创造新的消费刺激£¬HDR无疑是重头戏¡£然而我们不得不考虑一点£¬HDR是为内容而生的£¬这项新技术还面临着内容?#36874;?#30340;?#38480;Σ?#32780;且这种?#38480;?#24182;不会很快化解£¬因为内容创作是一次性的£¬越来越庞大的电视节目库不可能整体升级£¬可以期待?#38393;?#26159;增量£¬只有新内容可以用更高的技术规格进行制作¡£

    ¡¡¡¡除了iPhone X之外£¬还有Apple TV也拥有HDR10和Dolby Vision功能£¬并?#19968;?#21644;最大的?#32654;?#22366;制片商达成合作£¬促成它们将更多4K HDR搬到iTunes商店上£»各大电?#21448;?#36896;商也在积极同视频运营商合作£¬越来越多的HDR内容将出现在各?#36136;?#39057;终端¡£我们离显示设备上还原真实世界£¬又近了一步¡£

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    家电论?#31243;?#23376;排行

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