记录一下HDR原理与实现，以及win11+G8 OLED使用设置

主要用于自己理清楚HDR的来龙去脉，然后按自己需求设置我的设备，像我一样看了网上各种说法不明白的可以看一下。

概念【尽量不讲技术标准，可能不很准确但通俗易懂】

HDR标准：HDR10 / HDR10+ / 杜比视界 HDR600 / HDR1000等

以上列出的标准分两类：

1、关于HDR内容生产到播放显示全程怎么实现（HDR 10 / HDR 10+ / 杜比视界 )

2、显示器上能达到的HDR亮度性能以及其他一些性能的分级（HDR 600 / HDR1000……）

前者是说拍摄时用什么方法去记录画面色彩、亮度等信息才能生成高质量的HDR电影、播放的时候同样要按照对应的方法去解码才能正确还原HDR效果，还包括播放用的显示器的性能要求（比如要播放杜比视界格式的电影则使用的显示器就要通过杜比视界认证，而要通过认证就得达到相关标准，比如亮度至少达到1000尼特）；

后者是显示器性能的一个分级标准，这标准做的并不好，通过认证的显示器有HDR功能，但效果好不好就不一定了，引用网友的介绍：

仅仅是 VESA（视频电子标准协会）制定的，又称之为 DisplayHDR。说得再清楚一点：这东西是 VESA 搞出来给显示器评级，从而通过这个来挣钱的。

HDR亮度曲线：PQ亮度曲线 / 厂家定义的HDR亮度曲线/杜比视界算法定义的亮度曲线

亮度曲线术语叫电光传递函数（EOTF），下文不管用哪一个词，知道其意思即可

PQ曲线就是理想状态下不同HDR信号值对应的绝对亮度，所谓的理想状态就是录像和显示设备能记录和显示0到1万尼特范围的亮度，然后根据人眼对亮度的感觉特性（越暗的情况亮度变化起敏感，越亮的时候亮度变化越不敏感）定出一条0到1万尼特在不同信号梯度下的对应曲线，把它运用起来的效果就是某电影画面HDR亮度信号值是1023，显示器接收到后就根据PQ曲线的对应关系以1万尼特的亮度来显示，现在的显示器能实现吗？不能！能不能打个折？不能，由于标准规定要的就是绝对亮度，那怎么办？厂家定义的亮度曲线和及杜比视界算法定义的亮度曲线就是用来解决这个问题的。

支持HDR如HDR400/HDR 600/HDR1000但没有杜比认证的显示设备，在显示HDR内容时，会基于上面说的PQ曲线和厂家自身对HDR效果的理解以及显示器本身的亮度性能，对显示器达不到的亮度进行映射，这条定义如何将不同的高亮度信号映射到显示器支持的亮度范围内的亮度的曲线，我叫它厂家定义的HDR亮度曲线。既然是厂家定义的，结果就是不同的厂家做的显示器虽然都是HDR600，有的可能表现很不错，有的开了HDR怎么看就是不舒服，这除了不同厂家的曲线做的好不好，当然也和各自产品的色域、色准、背光技术有关，但说到底都是看厂家能力。

有杜比认证的显示设备，会基于杜比视界算法定义的HDR亮度曲线，将不同的高亮度信号映射到显示器支持的亮度范围，这个曲线也是基于PQ曲线再结合杜比实验室自己的算法进行映射，不同于厂家各自为政，在杜比视界的体系里，制作HDR视频文件时就可以根据算法生成多组元数据，不同的元数据用于在400 600 800等不同亮度的显示设备上调用 （这里有个疑问，明明杜比视界认证时要求显示器亮度不低于1000尼特，为什么在其算法里还给只有500600等低亮度的HDR显示器做了适配？）， 再结合杜比视界认证时对显示器的色域、色深、色准等多方面比较严格的要求，保证了在不同显示器上看杜比视界格式的视频时均能输出较好的效果。

根据前面内容总结一下：杜比视界播放出来的效果怎么都不会太差，HDR10+则不一定，因为杜比视界是有准入门坎（强制认证）的，HDR10+用什么软硬件的电脑都允许播放，流不流畅、效果好不好那就是另一回事了，按道理，如果影片制作过程没问题，显示设备这头有VESA 的DisplayHDR认证把把关也还好，问题是原来的HDR认证标准太水了，现在DisplayHDR1.2的标准貌似严格不少，但从目前DisplayHDR 认证显示器良莠不齐在情况看，还是有待产品出来实测。

HDR色彩空间和SDR色彩空间：Rec 2020/sRBG

上面说亮度曲线就是视频信号中的亮度值与显示器输出的亮度的关系，但亮度最终还是要结合颜色才能显示画面，为了合理地进行亮度与颜色的结合输出，就有了色彩空间

色彩空间这一概念不光包含对色域的定义，也包含颜色的数值表达方式的定义，还可能会定义传递函数（transfer function）。信号到显示器线性亮度的转换函数，叫作电光传递函数（electro-optical transfer function），简称EOTF。sRGB色彩空间的色值到线性亮度的转换函数，便叫作sRGB EOTF。

组成色彩空间的色域+电光传递函数（EOTF）并不是固定的,为了将这两个影响图像质量的关键元素进行科学结合，在各HDR标准中将两者进行了规定，如HDR10+和杜比视界都使用bt.2020色域+PQ亮度曲线，而SDR方面也有相应的色域+高度曲线组成的色彩空间，比如sRBG就是sRBG色域+sRGB 亮度曲线组成的，但正如前面说它们的搭配不是固定的，很多时候人们在用sRGB色域搭配 gamma 2.2的亮度曲线进行创作，由此产生的相关问题下面会说到。

具体设置

我的配置

显示器：三星 G8 OLED

操作系统：win11专业版 23H2

显卡：intel 锐炬 XE核显

HDR的开关

很多人会问：显示器、系统、软件（游戏或其他负责解码HDR内容的软件）到底要不要都开HDR，如果都开会不会冲突？

基于HDR的原理，显示器进行SDR和HDR模式切换时，整机所执行色域和亮度曲线都会改变

HDR模式就是纯HDR输出，不存在什么只在HDR部分输出HDR信号其他部分输出SDR信号的说法，无论Windows，Mac还是其他任何设备，SDR内容都是靠算法映射到HDR下的，调整UI或者SDR部分的亮度全都是靠软件实现的，这也是为什么显示器自身在HDR下无法单独调整SDR部分的原因。

所以要开HDR就得全环节都开：HDR内容播放--以HDR色彩空间输出--显示器工作在HDR模式。

对于三星 G8 OLED它是自动开关HDR的，系统打开HDR开关它就自动进入HDR模式（判断进入了HDR模式：系统开启HDR后，显示器会有3-5秒的黑屏，或者按遥控器确认键显示的连接信息带HDR字样），其他方式比如用播放器播放HDR视频或者B站看HDR视频都无法激活G8 OLED的HDR模式，所以对于类似G8 OLED具有自动HDR模式切换的显示器，要以成功激活的HDR模式为准，目前来说就是只有系统打开HDR开关才能激活它，但按道理技术上不难实现更合理的由系统自动控制的HDR开关，就是只要是运行支持HDR的软件的时候，就激活显示器的HDR功能，软件退出时显示器也跟着退出HDR模式，当然退出和进入时要有相应的提示以免误操作和按需手动控制。

峰值亮度

对于G8 OLED，建议将图像设置-高级-峰值亮度，开到高或者中，否则实测开HDR和不开拉不开太大差距。若遵循HDR这个技术的初衷，就是模拟人现实中感知到的环境光，那么像有些人说的HDR一开有些场景就成了闪光弹，但现实中不也如此，看太阳时会下意识的用手遮一下，当看电影时也让人下意识这么做就说明效果真的足够好了。

兼容性与习惯问题（色域、伽马值）

1、HDR模拟SDR使用sRGB EOTF与Gamma 2.2 EOTF不一致，导致黑色界面发灰、其他界面也变淡的问题；

启开HDR后，为了让SDR内容也能正常显示，win11系统支持把SDR（主要是SRGB色彩空间）内容映射到bt.2020色彩空间中的对应范围，这个过程这么实现是没问题的，但由于前文说的sRGB色域对应使用的亮度曲线可能是sRGB EOTF也可以是Gamma 2.2 EOTF，Win11开启HDR后的sRGB映射是使用的sRGB EOTF，造成使用Gamma 2.2的内容映射到HDR下显示发灰（或发白、变淡都是一个意思）

解决：第一种、生成HDR校正icc，出于各种目的日常人们也会对图像或显示器做gamma校正，其实生成HDR校正icc时不对色域本身进行校正，只是调整亮度曲线，也相当于一种gamma校正。第二种、只在消费HDR内容时开启HDR，其余时间当作SDR显示器用，这样sRGB内容就不需要映射到HDR色彩空间，但还是要映射到广色域中，这一环还是存在一些问题。

2、广色域显示器工作在颜色管理不规范windows生态下，没有颜色管理的软件产生的非广色域内容（sRGB)映射到广色域显示器过饱和的问题

比如三星G8 OLED，我使用游戏模式（会强制DCI-P3色域），使用WPS查看sRGB色域空间的图片看起来比在笔记本内置sRBG色域屏幕看起来过饱和，使用WPS图片、系统自带照片app和ps打开同一照片同时放到G8 OLED上对比，对比出来是WPS图片过饱和，说明WPS图片不支持颜色管理。

解决：首先要使支持颜色管理的软件能够正常，这只需要从官网下一个对应显示器的校色icc，应用到这台 G8 OLED的颜色管理上，这样能且只解决带有颜色管理的软件的颜色过饱和问题；

其次是开启win11的自动颜色管理功能可以解决不支颜色管理的软件的过饱和问题，但是！这个功能只有对不支持HDR的显示器开放，使用cru软件可以修改显卡驱动读到的EDID，让系统认为显示器不支持HDR，从而开启win11的自动颜色管理,因为我需要HDR所以我没这么做，怎么说这也是一个方法吧。

当下HDR被人们广泛讨论，其实只是因其是一个比较新的标准，它只是SDR在科技水平提长过程顺理成章的一个阶段，变化过程中总会有一些前后衔接的问题，所以不用担心，过个3-5年人们就会像现在使用SDR设备处理观看SDR内容一样自然流畅的运用HDR。

参考资料：

杜比视界元数据中的主监视器与目标监视器 (dolby.com)

色彩空间(Color Space) – 图像质量与色彩技术知识库

sRGB EOTF: Pure Gamma 2.2 Function or Piece-Wise Function? | Colour Science (colour-science.org)

Ch8-5 sRGB色彩空间与开启HDR — EasyVulkan

各种HDR标准的技术细节，读这一篇就够了_smpte st 2084-CSDN博客

Windows下开启HDR后偏暗、发灰、颜色不正等老大难问题的一些简单科普和解决方案 - 电脑讨论(新) - Chiphell - 分享与交流用户体验

作者声明本文无利益相关，欢迎值友理性交流，和谐讨论～