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什麼是HDR? 怎麼區分真假HDR電視?

當你準備購買新的電視時,你會注意到製造商們已不再把"4K"作為主要賣點,而是大多圍繞著HDR-高動態範圍展開營銷。與SDR(標準動態範圍)相比,支援HDR的電視通常可以提供更高對比度和更大範圍的色彩細節,從而使整體影象更生動,HDR( 高動態範圍 )是當前中高階電視的必備功能。

什麼是HDR?

簡單來說,HDR(高動態範圍)區分於SDR(標準動態範圍),主要解決影象或影片較暗或較亮的地方細節丟失的問題,併為支援更多和對比度色彩帶來可能性。

要了解HDR的重要性要從影片質量的五要素說起, 這五個要素共同決定電視能呈現的內容和現實情況(或導演想要的)的程度,從SDR到HDR這五個要素都得到非常大的提升:

解析度:2K→4K或8K,影象更精細;

色彩位深:8bit→10bit,色彩更豐富飽滿;

幀率: 30Hz→60Hz~120Hz,影片更順滑(高階電視附帶屬性,不是HDR必須);

色域: Rec。709→DCI-P3→Rec。2020,色域更寬廣;

亮度:100nit→1000nit~10000nit,亮度和對比度更高;

上圖中五個要素描述的可以是電視面板的素質,也可以是餵飽電視的影片內容。隨著較新OLED、QLED和其他區域性背光電視的出現,電視面板本身支援的色彩和對比度範圍正在擴大,而SDR格式卻無法充分利用這些技術進行改進,因為SDR影片訊號中只有有限的色彩和對比度資訊。

HDR格式的影片在4K@60Hz以上的基礎擴充套件了對比度和色彩的範圍(包括色域和色彩數量)。影象明亮部分可以變得更亮,暗的地方可以變的更暗,同時保留各自的細節和豐富的顏色。

上圖給出了BT。2020廣播電視標準(HDR)和BT。709(SDR)的直觀對比,豎直Y軸表示對比度範圍,有百倍增長;水平方向的xy表示色彩範圍也擴大了不少。

HDR的工作原理

HDR在應用於電視、智慧手機和計算機顯示器裝置之前,已用於靜態攝影。相機拍攝的照片可能比眼睛看見的影象更暗或更亮,如果影象曝光過度,則會丟失較亮部分的顏色資訊;同樣,當影象曝光不足時,較暗部分的真彩色資訊也會丟失。

解決這個問題的方法是拍攝多張不同曝光程度的照片,留下各張照片裡適當曝光部分的資訊,組成一張對比度範圍更廣HDR的照片,最大限度保留最亮和最暗部分的細節。

HDR影片的工作原理與HDR照片略有不同,影片內容同樣由不同曝光程度的素材合成並保留細節,實際亮度水平另外由元資料metadata承載,(這個過程叫tone-mapping),播放時(相容的)電視再根據元資料還原影片的真實亮度水平。從而提供更全面的色彩和對比度範圍,影象質量更接近肉眼所見,這是整體影象細節的保證。

怎麼區分真假HDR電視?

如今HDR已然成為高階電視的代名詞,一臺電視要支援HDR最重要的是面板要達到HDR規格,然而目前市面上大部分宣傳支援HDR的電視都只是做到HDR解碼而已,HDR晶片配普通面板會有提升但是比較有限,一定要注意甄別。

在HDR標準方面暫時沒有統一或者權威的標準,電子技術標準化研究院認證中心(CESI)推出的《HDR顯示技術認證規範》是國內首個HDR標準, 該標準從輸入訊號、動態範圍、色域、峰值亮度、黑色亮度等方面規定支援HDR技術的電視應該符合的規格。

其中峰值亮度是消費者最好識別(也是最重要)的指標,OLED電視要求540nit以上,LCD電視要求800nit以上;幾乎可以肯定的是,市面上沒有標明峰值亮度的電視都是假HDR電視。

另外控黑能力也很重要,黑色亮度要低於一定水平,影象才會有暗部細節,量子點QLED、OLED或其他有區域控光能力的電視控黑能力最好,如果要真HDR請儘量選購這些電視。

各種HDR格式

就是沒有統一的HDR電視規格標準一樣,HDR格式也沒有統一。實際上,目前有五種競爭的HDR格式:HDR10,Dolby Vision(杜比視界),HLG,HDR10 +和Technicolor Advanced HDR(特藝HDR)。現在讓我們看一下每種HDR格式,以瞭解它們之間的區別。

HDR10

HDR10是迄今為止使用最廣泛的格式,也是HDR的基礎標準,所有HDR電視都會支援HDR10。HDR10它是開源的,任何製造商都可以在不支付許可費的情況下在自己的電視上使用它,並且它得到了多個主要的行業標準機構的官方支援,例如UHD聯盟。HDR10可以實現HDR帶來的許多影象質量改進,但是它不像其他一些HDR格式那樣高階。

HDR10使用10bit色彩位深,可提供數10。7億種顏色,相比用於SDR的8bit位深只能只用1677萬種顏色。

雖然提升巨大,但是來自夏普的高階電視型號已經開始採用12bit面板了。從亮度(和對比度)的角度來看,HDR10的最大亮度為1000尼特。這是我們開始看到HDR10的侷限性的地方:因為來自三星等廠商的高階HDR電視峰值亮度已經遠超1000尼特。

HDR影片包含“元資料”,元資料包含影片拍攝時的真實亮度水平,電視根據元資料還原影片。HDR10使用相當簡單的方法,每個影片只包含一組元資料。這就是所謂的“靜態”元資料,它是一種新增HDR所需的額外資訊的有效,低頻寬的方式,但與杜比視界使用的動態元資料相比,它也受到限制。

杜比視界

杜比視界(Dolby Vision)是杜比實驗室(Dolby Labs)開發和許可發行的專有HDR格式。就強大的技術力量而言,杜比視界在面向未來的方面具有明顯的優勢,這種優勢也可以在當前的電視機中得到體現。杜比視界(Dolby Vision)支援12bit色彩位深,從而將可用色彩的數量擴充套件到680億種。它還具有更高的理論亮度:高達10000尼特。這意味著杜比視界格式的內容可以充分利用將來可能製造的更明亮的顯示器。

當然,現在還沒有HDR內容可以接近該格式在顏色或亮度上的最大限制,但這僅意味著Dolby Vision有很大的發展空間。

杜比視界用動態元資料攜帶影片的原始色彩和真實亮度資訊,據此來調整每個場景甚至每一幀的色彩和亮度。這需要大量的附加資訊(或位元速率),但內容看起來比HDR10更好,更接近電影製片人在製作電影或表演時所創造的內容。

最後,杜比視界(Dolby Vision)內容還包含有主要拍攝裝置的資訊。根據此資訊您的電視可以自動重新校準其某些顯示設定,以抵消拍攝裝置和家用電視之間的差異。

由於杜比視界需要支付許可費使用,因此並非所有HDR電視都支援此格式。要體驗真杜比視界,您既需要杜比視界格式的內容,又需要可以顯示它的裝置。

在內容方面,您會發現杜比視界在4K UHD藍光,Apple TV +和Disney +等流媒體服務以及LG、Vizio、TCL、索尼和蘋果等品牌的許多電視和裝置上提供了廣泛且不斷增長的支援,

雖然杜比視界在規格上比HDR10高階,但是杜比視界(Dolby Vision)的問世和發展卻早於HDR10。

HDR10 +

杜比視界(Dolby Vision)優於HDR10,但是許可費的困境促使三星領導的一組公司開發了開源的HDR格式,該格式共享了杜比視界的許多優點,但不收取費用,這就是HDR10 +。與杜比視界(Dolby Vision)一樣,它支援動態元資料,允許高達達4000尼特的亮度,但保留了HDR10的10bit色彩位深。

目前只有三星,松下和飛利浦生產HDR10 +相容的電視。亞馬遜的4K Fire TV流媒體棒是支援該格式的極少數流媒體裝置之一。

HDR10 +已開始在4K UHD藍光上使用,但到目前為止,只有約100部電影使用了HDR10 +,在流影片服務上甚至更少見。

其他HDR格式

目前,杜比視界、HDR10(以及成長中的HDR10 +)被視為HDR的兩個最大玩家,但我們還應該提到另外兩種HDR格式。

混合對數伽馬(HLG)格式是BBC與日本廣播公司NHK之間的合作伙伴關係而產生的格式,儘管它也可以用於預先錄製的內容,但相對來說它著重於實況廣播。

與HDR10,HDR10 +和Dolby Vision不同,HLG不使用元資料,而是在用對數曲線(logarithmic curve)替代其伽馬(Gamma Curve)曲線的後半部分, 因此它與 SDR 顯示器和 HDR 電視相容,以此來提高對比度和色彩範圍。但缺點也很明顯,HLG內容在不同電視上可能看到不同亮度和色彩,因為有些電視甚至不知道自己在播放HDR內容。

特藝(Technicolor)是HDR的早期參與者, 特藝的Advanced HDR有三個分支:

SL-HDR1:Single-Layer HDR1最有趣。它本質上是SDR訊號,但訊號內隱藏有的HDR元資料(與HLG類似)。因而SL-HDR1內容不但相容SDR電視,在支援的HDR電視上播放時還能以HDR元資料還原其亮度和色彩。

SL-HDR2是完整的HDR訊號,使用動態元資料,類似HDR10+和杜比視界;

SL-HDR3以HLG為基礎添加了動態元資料,而且符合ATSC 3。0廣播標準,更適合直播。

HDR內容

UHD超高畫質藍光是最優秀的HDR內容,也是選購HDR電視的主要目的。幾乎所有好萊塢大片都會發行HDR相容的版本。

流媒體方面,國外有Netflix網飛、亞馬遜Prime影片、迪士尼+、iTunes、Apple TV+等平臺提供HDR內容的線上直播;國內剛剛起步,只有索尼內建的華數TV和騰訊影片支援4K HDR流媒體服務,但後者內容比較少。

HDR值得嗎?

從高畫質過渡到4K之後,HDR是對家庭影片觀看體驗最有意義的升級,也絕對是電視未來的核心功能。它將使我們更深入地欣賞我們喜歡觀看的電影和電視劇,創造出比以往任何時候都更逼真的影像。

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