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买电视前必看科普:什么是HDR?

2020-07-21 14:50
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HDR,这是一个在近年来一直被提起的名词,凡是有显示设备的地方就有它的身影。

如今,随着高分辨率彩电的普及,HDR这个标签也被贴到了众多产品上。可是事实,HDR并不是一个容易实现的标准。那么面对电视上众多的HDR标志,究竟该如何分辨呢?

什么是HDR

今天的科普只针对电视领域。说起来,电视领域的HDR比起手机和显示器反而更加规范呢。

电视领域的HDR是指高动态范围(High-dynamic-range)显示技术,与之对应的则是传统的SDR(标准动态范围)显示技术。对摄影摄像有过一定了解的读者都知道,动态范围越大,图像所能记录的亮/暗部细节就越丰富。嗯,这里得感谢一下手机厂商坚持不懈的市场科普。

所以,HDR技术势必要比SDR所能呈现的亮度范围更大。这里科普一个概念:人眼可感知的亮度范围是10 cd/m。如上图,真实世界的亮度范围无比宽广,所以我们目光所及的景色当然是自然而细腻的。传统的SDR标准显示设备的亮度范围是10 cd/m,而HDR标准的显示设备的亮度范围是10 cd/m。换言之,HDR设备能显示的亮度范围是SDR设备的100倍。

除了亮度范围,色彩范围和色深上HDR也比SDR高出两个数量级,HDR必须使用宽色域Rec.2020色彩空间和10bit 色深。

什么是色彩范围呢?其实就是我们平时说的色域,如手机中经常提到的P3广色域就是一种标准。SDR所采用的的色彩范围标准为Rec.709,HDR采用的则为Rec.2020,后者自然比前者强出很多,可以通过上图直观地对比两种标准的色彩空间。

而色深就是色彩深度,指的是一个像素里面的每种基础颜色用到的数据量。HDR规定采用的色深为10bit起,而我们日常接触的多为8bit。8bit仅有256级灰阶,能呈现1677万色(这个数字是不是很熟悉);而10bit则有1024级灰阶,能呈现10.7亿色,这便是数量级的差距。

10bit和8bit显示效果是有极大差别的,举个例子,我们总能看到一些关于天空的影像中有一圈圈的色彩断层,这就是8bit色深呈现力不足导致的。而10bit色深能够极大地规避这种情况。

总而言之,相较传统的SDR显示技术,HDR能够在亮度范围,色彩宽度和深度上以数量级的优势碾压前者,能够显示有着更丰富明暗部细节和更细腻鲜艳色彩表现的画面。

电视机的常见HDR标准

OK,明确了一些概念,我们接下来说说现在市面上常见的主流电视HDR标准,共有三种。对了,这里先明确一点,如果设备峰值显示亮度不足1000nit的,还是洗洗睡吧。

▲ HDR 10

毫无疑问,第一个介绍的就是最基础的标准了。HDR10看成最最基础的HDR标准了,所以也是一个开放标准,无需支付版权费。

HDR10标准规定了几项硬性指标:

宽色域 Rec.2020 色彩空间

10bit 色深

SMPTE ST 2084(PQ)图像传输功能

▲ 杜比视界(Dolby Vision) HDR

Dolby Vision HDR是目前最高级的HDR标准,它由杜比实验室制定,自然,这是个需要收版权费的封闭式标准,其标准如下:

宽色域 Rec.2020 色彩空间

12bit 色深

SMPTE ST 2084(PQ)图像传输功能

其最大的特色是支持动态数据元结构。相较静态数据元结构每一帧所输出的HDR 图像效果相同,动态数据元结构的画面效果更加鲜活,当然也对设备提出了更高的要求。杜比视界允许10000nit的最大亮度。

▲ HDR10+

该标准为三星联合松下、亚马逊、20世纪福克斯共同创建推广的,原因是杜比的版权费用太高了。它是HDR10标准的加强版,与前者最大的不同就在于,HDR10+采用了动态数据元结构。

当然,除了这三种HDR标准之外,还有许多电视厂商自己做的HDR标准和贴纸(说的就是你,索尼!)。不过不要慌,只要抓住峰值亮度1000nit、Rec.2020 色彩空间、10bit 色深这三条标准就基本不会搞错了。

希望这篇科普能够给读者们在选择电视产品前明确相关的概念,因为目前有许多电视厂商打HDR擦边球,比如“支持HDR”,实际上只是有HDR解码能力,但硬件层面完全无法呈现。

明确了亮度、色域、色深这三大指标,相信你就不会选错了!

图源:百度,杜比,三星,饼干教育

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