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什么是HDR?你家的电视、显示器真的支持HDR吗?

发布时间:2019-08-13 14:25:56  来源:IT之家    背景:

  (原标题:你家电视、显示器真的支持HDR么?)

  经过几年不懈宣传,HDR获得了不少消费者认可,甚至将HDR与高画质划等号。为了吸引消费者选购,不少售价只要一两千元的液晶电视、显示器标称支持HDR,然而它们支持的是真HDR么?

  HDR是High Dynamic Range Imaging的简写,对应中文是高动态范围成像,翻译成人话意思是让亮度的图像更亮,让暗的图像更暗。实现HDR并不简单,必须从内容源、软件处理、显示硬件三方面着手才能显示出真正HDR图像。为了让消费者清新了解到电视、显示器是否支持HDR显示,业界制定了多个HDR标准,有HDR10、HDR10+、Dolby Vision、HLG、Advanced HDR、HDR 400、HDR 600、HDR 1000、Ultra HD Premium。如此多标准实在让人傻傻分不清,尤其是HDR10、HDR 400、HDR 600、HDR 1000,是数字越大越厉害么?

  HDR标准可以分为两类,一是DisplayHDR、Ultra HD Premium,前者包含HDR 400、HDR 600和HDR 1000三项,是一个规范硬件的标准,另一个是视频编码标准,包含HDR10、HDR10+、Dolby Vision、HLG、Advanced HD,我们使用的显示器、电视无不基于两种标准做文章。

  首个硬件标准Ultra HD Premium

  Ultra HD Premium是第一个消费类设备HDR显示标准,它由UHD联盟制定于2016年初,主要规范了液晶、OLED电视HDR显示效果,具体规范如下:

  分辨率达到3820×2160

  色深达到10bit

  支持BT.2020色域信号输入

  显示覆盖90%以上DCI-P3色域空间

  HDR:符合SMPTE ST2084 EOTF (高动态范围影像电光转换)标准

  峰值亮度与黑位达到其中一项 ,LCD:亮度1000尼特以上/黑位低于0.05尼特,OLED:亮度540尼特以上/黑位低于0.0005尼特

  不得不说Ultra HD Premium是一个相当“人性化”的标准,充分照顾了液晶对比度不高、OLED亮度上不去的缺点,对色域要求相当宽松,只要求90%+ DCI-P3色域,用WLED光源+量子点技术即可达成,没有定义色准、背光均匀度等等,最难实现一点是液晶电视必须使用动态分区技术才能高亮高于1000尼特、黑位低于0.05尼特。Ultra HD Premium是目前定义电视画质的最高标准,但宽松的指标决定了符合Ultra HD Premium标准的电视画质千差万别,符合Ultra HD Premium标准不一定好电视,好电视一定符合Ultra HD Premium标准。

  尴尬的DispalyHDR

  如果说Ultra HD Premium是一个人性化标准,那VESA定制的DisplayHDR简直是一个不要脸的标准。DisplayHDR是一个针对电脑用显示器(包括笔记本电脑屏幕)制定的HDR标准,它不但规范了色域、亮度、色深,还要规定持续亮度、响应速度,把色深分为处理精度以及面板色彩精度两项,比Ultra HD Premium更为完善。

  ▲要求最高的HDR 1000对面板色彩精度要求不过8bit+2bit

  然而DisplayHDR败笔在于划分为HDR 400、HDR 600、HDR 1000三个档次,最低的HDR 400峰值亮度为400cd/m²,持续亮度为320cd/m²,Corner Box、Tunnel黑位分别是0.4 cd/m²、0.1 cd/m²,色域大于90%的BT.709,面板色彩精度为8bit,换言而之HDR 400标准显示器不过一个优质版的SDR显示器,完全体现不出高动态范围效果。

  要高品质展示HDR游戏、视频内容,至少要一个符合HDR 600标准的显示器,最好符合HDR 1000标准,它相当于电脑版本的Ultra HD Premium标准。实现HDR 600不简单,它要求峰值亮度达到600cd/m²,Corner Box、Tunnel黑位同为0.1cd/m²,必须使用动态分区技术才能实现,色域要求达到了DCI-P3的90%+,要求远远高于HDR 400,别说一两千元的显示器,即使两三千元示器也无法实现这些指标。

  在近两年市场出现了一批叠屏液晶监视器,Mini LED背光源液晶显示器,以及OLED屏幕,它们性能远远超出HDR 1000。DisplayHDR从此变得非常尴尬,HDR 400标准太低,无法展示出HDR效果,HDR 1000已经过时,无法展示出新一代显示器性能差异。

  坑爹的电视解码

  有了支持HDR的显示器、电视只是第一步,还得支持解码HDR视频。与SDR视频不同,HDR视频是一个半成品,它就像相机/摄像机拍摄的Log风格视频一样,有了初步调色,但画面饱和度、对比度很低,有一种发灰的感觉,需要电视、电脑按照电视屏幕、显示器明亮特性进行色调映射,把它转换为一个高饱和度、高对比的视频。

  ▲画面左侧为Rec 709,右侧为Log C,HDR视频未经处理前就像右侧画面

  飞利浦与Technicolor曾推出一个名为Technicolor Advanced HDR的SDR转HDR标准,但缺乏支持者,已经作古,目前HDR视频标准主要有HDR10/10+、Dolby Vision、HLG四个。

  HDR10、Dolby Vision都是基于Perceptual Quantizer绝对值显示(SMPTE ST2084 EOTF标准),PQ输出带有元数据,编码值是绝对亮度值,输出版本分为500nit、1000nit、2000nit多个亮度等级,假若显示器、电视没有达到亮度要求,会砍掉超出亮度的画面。二者差别在于HDR10规格较低,只支持10bit色深,亮度范围是1000至4000 cd/m²,胜在免费;Dolby Vision支持12bit色深,最高亮度可达10000 cd/m²,PQ可超出电视动态范围,缺点是收费。为了提升HDR10竞争力,三星、亚马逊提出了改进版HDR10+,能根据每一个场景甚至每一帧优化画面,改善画质。HLG是BBC与NHK制定的广播用HDR标准,输出时不带有元数据,编码值是相对值,在播放时会按百分比进行放大,对不同设备适应性非常好,成本最低。简单来说,Dolby Vision > HDR10+ > HDR10 > HLG。

  得益于电脑灵活的结构,只要CPU速度够快即可解码任何格式HDR视频,HDR显示器不会成为软件瓶颈,电视反而麻烦很多。现在电视正在从广播时代慢慢过渡到流媒体时代中,HDR视频在流媒体上传播速度远远快于广播,使用格式HDR10、Dolby Vision、HLG兼有,一台电视必须通吃四个HDR格式才能好好观看HDR视频。

  需要特别注意的是,能解码HDR视频不等于能显示HDR视频。市面上廉价HDR电视质只敢标称自己是HDR解码,表示电视解码HDR视频时将HDR转换为SDR,然后传输到SDR的液晶屏幕里,显示的仍是SDR视频,更有甚者解码出错,无法显示出正常SDR效果。

  ▲失败的HDR电视屏摄,画面高光细节通通爆掉,或是花屏

  ▲HDR解码电视屏摄,完全没有HDR效果

  如何判断真伪HDR

  我们学习那么多知识目的是判断一台电视、显示器是否HDR,那有什么简单高效的方法呢?第一,看钱,不要指望两三千元的电视、显示器能支持HDR。第二,看认证,带有DispalyHDR、Ultra HD Premium认证肯定是HDR设备,但不见得效果好,通吃所有格式。第三,实测,在网上寻找相关测试或是自己动手测试——显示器可以从Windows的Windows HD Color菜单中查看显示器是否支持HDR;电视要准备一个储存不同格式HDR视频的U盘到卖场实测。

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