【显示器进阶篇】你了解HDR吗?带你认识HDR

2020-11-18 14:29:21 5点赞 17收藏 3评论

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HDR这个概念进入我们的生活已经有一段时间了,但是对大多数人来说,HDR仍旧很陌生。因为厂商一直在科普HDR的时候做的很含糊,只告诉你图像表现比传统SDR要好,但是却没有再做更多说明,包括各种HDR认证也一样。那么今天就来带大家补一补HDR的知识吧。


1:什么是HDR HDR的英文全称为High Dynamic Range Imaging,也就是高动态范围成像的意思。相比传统的SDR成像,HDR图像有着更高的动态范围,也就是明暗差别,这样在表现亮度明暗的时候有着更好的表现吗,尤其是极暗光和非常亮的画面下,HDR对比SDR图像往往有着更多的细节,如下图。【显示器进阶篇】你了解HDR吗?带你认识HDR
游戏来说,个人印象里第一款可以打开HDR的游戏是孤岛惊魂1,当然这肯定不是真正的第一款。当年孤岛惊魂1本身画面就非常优秀了,打开HDR之后更可以用惊艳来形容。但是这里的HDR和现在游戏普遍支持的HDR又有些许不同,因为那时候并没有所谓的HDR显示器,而孤岛1中的HDR全称是高动态光照渲染,也叫HDRR。它是通过光栅渲染达到的类似的HDR效果。当年SM2.0和SM3.0都可以通过渲染以支持HDRR。虽然名称上并不相同,但是HDR和HDRR的共同点是,相比不开的情况下,都有着更多的画面细节。比如下图左侧就是没开HDRR的孤岛1,右侧开了HDRR。【显示器进阶篇】你了解HDR吗?带你认识HDR
好了,扯完游戏我们回到主题。HDR图像相比传统的SDR图像,HDR在存储图像的同时会记录图像信息中对应部分的亮度值,而SDR只会存储对应图像的颜色等信息。也正是因为如此,HDR图像相比SDR图像需要更多的带宽用以传输画面,因为它的线性编码需要表示从10^-4到10^8的人眼可见亮度范围,有些甚至比这个范围还要大。【显示器进阶篇】你了解HDR吗?带你认识HDR
既然说到HDR,那不得不提到HDR的图像开创者。目前公认的HDR图像先驱是Paul Debevec。而他第一次提出这个概念是在1997年的SIGGRAPH上。这是美国一年一度的计算机图形学的顶级会议。在他的论文中,他提到对同一个场景以不同曝光度进行拍照,最后通过合成可以得到一张高动态范围的图片,而这种图像相比传统图像可以捕捉从黑暗的阴影到亮光源或者高反光的更大动态范围的场景。【显示器进阶篇】你了解HDR吗?带你认识HDR
通过上面的介绍,你应该已经直观的感受到了HDR相比传统SDR图像的画质提升。所以从2016年开始,HDR开始被众多电视厂商放在了电视机上。但是早些时候,这些电视更多的只能叫“支持HDR”。我们通过前面可以知道,HDR图像拥有极高的动态范围和色彩。想要完美的显示HDR图像,那么显示器必须要具备两个要求:超高对比度和高色域。而这些早年的电视只是芯片支持HDR或者面板支持HDR,并不能正确的显示HDR图像的效果,也就是我们俗称的“假HDR”。在那一年,假HDR电视就是坑爹的代名词,因为它比传统SDR电视贵很多,效果却不尽人意。比如下面从av9g找的一组图做直观对比,左假右真。

【显示器进阶篇】你了解HDR吗?带你认识HDR


因为HDR图像对每个位置的亮度数值都有存储,传统的背光无法做到对每个区域的部分精确控制,所以这也就是早年假HDR电视的第一个问题——没有分区背光。分区背光技术允许显示器单独控制一个区域的灯珠亮度明暗,以获得更高的亮度和对比度。理论上分区背光的区域越多越好,当然,这是算法跟得上的前提下。说到这里你肯定会想到另一个技术:OLED技术。是的,理论上OLED才是HDR的最佳搭档。不同于传统的LED,OLED可以单独控制每个像素点的开关和亮度大小,拥有近乎无限的对比度和超高的色彩范围。但是即便到了今天,OLED TV价格依旧不是普通人可以接受的,普及还要时间。【显示器进阶篇】你了解HDR吗?带你认识HDR
回到分区背光技术,现在的分区背光技术虽然可以比较好的显示HDR效果,但是对比度和色彩相比OLED还有很大距离。而且因为分区背光的出现,还出现了一个新的问题:光晕效应。因为分区背光目前即便是显示器的也就千余个背光分区,电视往往只有几十到一两百个。以目前的电视和显示器为例:索尼65x9000h只有32个分区,oppo 65s1有210个分区,采用mini led的asus顶级设计显示器PA32UCX分区个数为1152个m完全无法做到对每个像素单独控制明暗。所以一旦某个区域需要点亮,背光区会把这一块整个点亮,从而出现类似光晕的效果,如下图。这就需要厂商用算法来调教,如果调教不好,还会出现暗部细节丢失的问题。【显示器进阶篇】你了解HDR吗?带你认识HDR
说完了这些,我们来聊聊HDR认证吧。买显示器的时候千万不要觉得,有HDR认证就行了,这是早年假HDR电视耍的最多的花样。目前电视上主要的认证有以下四个:HDR10、HDR10+以及杜比视界。而显示器上用的最多的是Display HDR。
HDR10是由蓝光协会、UHD联盟、HDMI共同制定的标准。但是这个标准很低,因为标准内的所有图像都是静态的,所以理论上它不需要支持动态图像范围就可以获得这个认证,这也是早年HDR电视机用的最多的认证之一。而HDR10+则是用于对标杜比视界而生的,相比HDR10,10+显示的画面亮度则是动态的,让每一段都能有不同的HDR效果。【显示器进阶篇】你了解HDR吗?带你认识HDR
杜比视界的全称为Dolby Vision,它由杜比实验室开发,通过对画面每一个场景甚至是每一帧的调节,让用户看到多的色彩和细节。相比HDR10最大只支持1000nit亮度,杜比视界的上限为10000nit,色深也从HDR10的10bit增加到了12bit。但是杜比视界的授权费非常高,所以才会有HDR10+。【显示器进阶篇】你了解HDR吗?带你认识HDR
而Display HDR则是VESA制定的一个HDR标准。是目前业内第一个公开的标准,目前有超过270家公司参与。VESA协会制定这个标准的目的是终结业界各种标准混乱的情况。目前主要认证有Display HDR400、600、1000、1400这几种。至于获得这几种认证的要求如下:获得400档的认证需要白点亮度≥400nit,边角黑亮度≤0.4nit,色域最低要95%的sRGB。驱动板要支持10bit处理,显示面板不能低于8bit。而600档位对应则分别变为600nit、0.1nit、色域除了增加到了99%的sRGB,还多了对90%的DCI-P3的要求,其他同上。至于1000和1400也大体和600一致。无非就是亮度和边角黑亮度有要求。但是要注意的是,Display HDR400的显示器,你只要知道它支持HDR就行,别对效果有什么期待。【显示器进阶篇】你了解HDR吗?带你认识HDR
好了,关于HDR的介绍到这里就结束了,大家看的愉快,我们下期再见。


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