HDR為何還沒(méi)普及？這個(gè)話題三言兩語(yǔ)說(shuō)不清,，今天我們就來(lái)聊聊這個(gè)東西,。這次要說(shuō)的不是手機(jī)相機(jī)拍“HDR”的功能，而是顯示器的功能,，他們存在著本質(zhì)上的不同,，前者是記錄，后者是展現(xiàn),。

▌什么是HDR

全稱High-Dynamic Range意思是高動(dòng)態(tài)范圍,，亮的夠亮,，暗的夠暗，但都有細(xì)節(jié)看的清楚,，色彩更加豐富,。

相對(duì)的，自然也有SDR標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)范圍（Standard Dynamic Range）的概念,，也就是我們平時(shí)接觸到的顯示設(shè)備符合的規(guī)范,，這個(gè)規(guī)范是從CRT大屁股（顯像管）時(shí)代沿用下來(lái)，比如BT.709和sRGB色域,，

傳統(tǒng)EOTF曲線,，6檔動(dòng)態(tài)范圍；影視節(jié)目制作的100nits最高亮度標(biāo)準(zhǔn),，以及常見(jiàn)的8bit色深（即1670萬(wàn)色,，256級(jí)灰度）。

其實(shí)我們小時(shí)候或多或少已經(jīng)知道了有HDR這個(gè)東西,，但早期都是群龍無(wú)首,、各做各的，因?yàn)闆](méi)法衡量誰(shuí)家做的好,，大多是在炒作概念,、魚目混珠。

▌業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)HDR10出現(xiàn)

真正誕生還是得從2015年8月27日說(shuō)起,，因?yàn)檫@一天,，美國(guó)消費(fèi)者技術(shù)協(xié)會(huì)（CTA）制定公布了HDR10標(biāo)準(zhǔn)，免費(fèi)使用,、所有HDR電視都可以免費(fèi)解碼,，這時(shí)候大家才有了統(tǒng)一的競(jìng)爭(zhēng)方向。它成為了HDR的基礎(chǔ),，主要特性如下：

1.能提供17.6檔動(dòng)態(tài)范圍

2.建議4K（3840x2160）10bit / 8K（7680x4320）12bit分辨率和色深

3.采用16:9畫面比例,，支持4:2:0壓縮

4.在EOTF方面SMPTEST 2084代替了Gamma2.2

5.在色域方面BT.2020代替了BT.7096.引入了Perceptual Quantizer概念（PQ，感知量化）

7.終于取消隔行掃描,，畫面將更流暢

8.免費(fèi)

除了電視機(jī)和一部分顯示器外,，XBOX ONE、PS4pro,、Apple TV 4K支持的也是HDR10標(biāo)準(zhǔn),。而亮度方面，300~1000 nits都可以支持HDR10,，其實(shí)并沒(méi)有明確的規(guī)定,，網(wǎng)上傳聞的所謂1000nits其實(shí)是和之后要說(shuō)的HDR1000搞混了。

▌孿生兄弟Dolby Vision 

其實(shí)DolbyVIsion杜比視界比HDR10標(biāo)準(zhǔn)更早，早在2009年就已經(jīng)展出過(guò)原型機(jī),，2014年就有了硬件級(jí)支持的電視,，機(jī)制也頗為相同，本質(zhì)上可以看作是“滿血版HDR10”,，要求非常高，

1.支持10000 nits峰值亮度（目前限制為4000）

2.最低0.007 nits黑場(chǎng)亮度

3.要求Rec.2020色域,，12bit色深

4.PG感知量化（ST2084）

5.逐幀動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)

6.收費(fèi)

前面HDR10提到的Perceptual Quantizer感知量化其實(shí)就是指SMTPEST2084,，由杜比開(kāi)發(fā)的HDR轉(zhuǎn)換方式，按照人眼靈敏度設(shè)計(jì),，把亮度等級(jí)以絕對(duì)數(shù)值進(jìn)行記錄,。我們常用的Power Gamma會(huì)根據(jù)顯示器設(shè)置的亮度影響亮部和暗部的觀看細(xì)節(jié)，

而ST2084是絕對(duì)曲線,，如果100%是10000 nits,，那么75%大概是1000 nits，50%是100 nits,，無(wú)論你怎么調(diào)對(duì)比度都不會(huì)看到更多細(xì)節(jié),，超出最高亮度的部分并不會(huì)被溢出切掉，兼容各種最高亮度的顯示設(shè)備,。（這里涉及的EOTF非常復(fù)雜,，建議大家有興趣自行找文獻(xiàn)）

同時(shí)，杜比也參與了HDR標(biāo)準(zhǔn)制定,，Dolby Vision母帶可以輕松轉(zhuǎn)化成HDR10,。不同的是，它有SDR和HDR雙層編碼技術(shù),，通過(guò)在SDR的基礎(chǔ)上增加HDR增強(qiáng)層,，實(shí)現(xiàn)兼容SDR設(shè)備，但需要芯片支持,。

逐幀動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)可以根據(jù)你每一幀的畫面亮度變化,、時(shí)刻改變，而HDR10只有整條視頻的靜態(tài)元數(shù)據(jù),。但實(shí)現(xiàn)DolbyVision需要專用解決方案,，顯示設(shè)備、播放器,、片源全都符合DolbyVision硬件級(jí)認(rèn)證,，以及一定的版權(quán)費(fèi)用，因此應(yīng)用并不廣泛,。

▌再度改進(jìn)HDR10+

而我們現(xiàn)在所知的HDR10+并不是CTA的提出的,，而是2017年三星在原有基礎(chǔ)上提出的增強(qiáng)版，和Dolby Vision一樣支持動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)，可以逐幀調(diào)整亮度,，峰值亮度最高4000 nits,。

同時(shí)它依然是免費(fèi)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，任何廠商都可以無(wú)償使用,，Amazon與之合作,，可以在全球Prime Video上使用HDR10+，同時(shí)宣布合作的還有松下,、飛利浦,、福克斯,、華納兄弟等等,。

▌混合的結(jié)果HLG

HLG可能用微單拍視頻的小伙伴們比較熟悉，全稱Hybrid Log Gamma即混合對(duì)數(shù)伽馬,，它是BBC和NHK兩家廣播公司合作開(kāi)發(fā)的,，將SDR和HDR合二為一，在SDR顯示器上也能正常播放,。

從OETF曲線上來(lái)看,，在信號(hào)強(qiáng)度0.5之前為Gamma曲線，之后為L(zhǎng)og曲線,，得到1200%的亮度范圍,，采用YUV編碼（PG為RGB編碼），特征如下：

1.支持VP-9和HEVC壓縮

2.可以通過(guò)HDMI使用

3.節(jié)省帶寬資源

4.支持10bit色深

5.免費(fèi)

只不過(guò)HLG并不是直面消費(fèi)者的需求,，而是對(duì)于HDR工作流程的創(chuàng)作者來(lái)說(shuō),，有更好的空間。比起PG系統(tǒng)的復(fù)雜,，HLG相當(dāng)簡(jiǎn)單,，目的在于簡(jiǎn)化HDR流程，在相機(jī)內(nèi)完成HDR編碼,，甚至兼容遠(yuǎn)古的CRT黑白電視,，非常用戶群體龐大的電視臺(tái)。

▌硬件標(biāo)準(zhǔn)UHD Premium

2016年初成立的UHD Alliance聯(lián)盟也推出了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),，叫做Ultra HD Premium,，要求物理分辨率必須達(dá)到3840x2160（4K）、10bit色深,、兼容BT.2020,、色域超過(guò)90% PCI-P3，支持SMPTE ST2084 EOTF,，亮度方面有兩種標(biāo)準(zhǔn)：一種是畫面亮度超過(guò)1000nits,、黑位低于0.05 nits（LED）,；第二種是畫面亮度超過(guò)540nits、黑位低于0.0005 nits（OLED）,。

UHD Premium是歷史上第一個(gè)針對(duì)消費(fèi)級(jí)HDR顯示設(shè)備的硬件標(biāo)準(zhǔn),，對(duì)于LCD+LED和OLED不同特性做出了不同指標(biāo)，雖然比較人性化,，但要求著實(shí)不低,，也算是高端設(shè)備的門檻吧。

▌電腦玩家專屬DisplayHDR

這標(biāo)準(zhǔn)相信大家早有耳聞,，因?yàn)樗苋菀缀虷DR10標(biāo)準(zhǔn)混為一談,。2017年VESA推出DP 1.4規(guī)范，次年在DP 1.4a推出時(shí)制定了針對(duì)電腦顯示器的DisplayHDR標(biāo)準(zhǔn)：HDR 400,、HDR 600、HDR 1000,。

名字一看就知道,，要求的峰值亮度是多少。最低的HDR400標(biāo)準(zhǔn)中,，要求達(dá)到峰值亮度400 nits,，持續(xù)亮度320 nits，黑位要求通道亮度達(dá)到0.4 nits和角亮度0.1 nits,，色域達(dá)到95% BT.709,，色深達(dá)到8bit，還細(xì)分出了面板色彩精度和處理色彩精度要求,，與其說(shuō)是HDR標(biāo)準(zhǔn)倒不如說(shuō)是非常變態(tài)的顯示器品控要求,。

而HDR600算是能和普通顯示器拉開(kāi)較大差距了，要求峰值亮度600 nits,，黑位必須低于0.1 nits（也就是說(shuō)必須動(dòng)態(tài)分區(qū)背光）,，達(dá)到99% BT.709色域、大于90% PCI-P3色域,，10bit色深,，黑白亮度響應(yīng)時(shí)間≤8幀，能符合HDR600的顯示器顯然是非常出色了,。

至于HDR1000的要求就太高,，有點(diǎn)類似前面的UHD Premium，顯示器要能支持...老張我肯定買不起,。比如PG27UQ,、UP2718Q、PA32UC,、CG3145,，價(jià)格都是五位數(shù)起步,，告辭。

▌我們得到了什么

通過(guò)HDR,，我們得到了什么呢,？當(dāng)然是更好的畫面：

寬廣的色域能展示更多的色彩，讓畫面更加真實(shí),、接近人眼看到的效果,，灰的夠灰，艷的夠艷,，

而色深看似只是加了個(gè)“2”,，實(shí)際上每1bit代表2的1次方，所以8bit的1670萬(wàn)色距離12bit的680億色可相差太多了,，它可以在有限的色域中細(xì)分出更多更精確的色彩,，過(guò)渡更細(xì)膩，畫面不容易斷色階,。 

為了更好的畫面表現(xiàn),，在標(biāo)準(zhǔn)推出之前不少?gòu)S商已經(jīng)著手開(kāi)發(fā)了很多畫質(zhì)增強(qiáng)技術(shù)，比如動(dòng)態(tài)背光調(diào)節(jié),，當(dāng)“識(shí)別到畫面暗的時(shí)候就降低背光亮度,，畫面亮的時(shí)候提高背光亮度”，提高畫面的明暗表現(xiàn),，

索尼的精銳光控和夏普的煌彩都是如此,，但單一背光下對(duì)比度提升有限，做的不好的可能還會(huì)給你忽亮忽暗的感覺(jué),。為了達(dá)到HDR的高指標(biāo),，后來(lái)就慢慢演變出了分區(qū)背光技術(shù)，可以實(shí)時(shí)分析這幀畫面“哪里亮,、哪里暗”,，亮的地方背光更亮，暗的地方更暗,，讓每一幀的亮度對(duì)比度都大幅度提高,。

以索尼65寸為例，Z9D有600多個(gè)分區(qū),，9000f只有64個(gè),，而9000e只有48個(gè)。而墻內(nèi)開(kāi)花墻外香的海信,，在美國(guó)推出的U9D,，有5376個(gè)背光分區(qū)，非?？膳?。

當(dāng)然,，分區(qū)背光只是針對(duì)LCD而言（量子點(diǎn)背光是LED背光變種），比較新穎的OLED有著先天優(yōu)勢(shì),，因?yàn)槊恳粋€(gè)像素點(diǎn)都是自發(fā)光的,，理論對(duì)比度幾乎是無(wú)限，還有著出色的功耗和體積優(yōu)勢(shì)...二者卻也都有各自的問(wèn)題：LCD+LED對(duì)比度不夠高,，OLED最大亮度上不去,。

等你用上了HDR，回過(guò)頭來(lái)看SDR,，一定會(huì)覺(jué)得“畫面好灰啊”,，正如同用上了144Hz就回不去60Hz一樣。

▌總結(jié)

每一種標(biāo)準(zhǔn)都有各自針對(duì)的群體,，比如由于HDR10元數(shù)據(jù)是靜態(tài)的,，和SDR TV內(nèi)容不能兼容，所以我們熟悉的廣播公司大多沒(méi)有引用HDR10,。電影和流媒體（類似YouTube）比較親睞Dolby Vision和HDR10,。電視臺(tái)（比如BBC、NHK）則選擇了HLG,。

但目的是一樣的，都是為了呈現(xiàn)更好的畫質(zhì),。受限的主要原因,，相信還是成本問(wèn)題。硬件成本不只是顯示設(shè)備,，更多的還是拍攝設(shè)備和創(chuàng)作設(shè)備,，需要支持HDR流程的攝像機(jī)、錄制/轉(zhuǎn)播設(shè)備,、服務(wù)器,、專業(yè)監(jiān)視器、調(diào)色軟件和調(diào)色臺(tái)等等,，這些都是我們消費(fèi)者看不到的隱形成本,。

另一個(gè)限制的原因還是片源問(wèn)題，沒(méi)有HDR片源能看,，我們買了也不能完美發(fā)揮HDR的效果啊,。相信對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)，SDR已經(jīng)滿足了我們的基本需求,，不太愿意花高成本去提升效果,。

至于效果，一定要實(shí)際體驗(yàn)才能感受到HDR的震撼,，雖然網(wǎng)上有各種對(duì)比圖,，但事實(shí)上,，我們通過(guò)普通顯示器或者手機(jī)，是完全不能感受到HDR帶來(lái)的震撼的,，這是硬件決定的,。（你都不能顯示HDR，拿什么對(duì)比,？對(duì)比圖依然是SDR的）

HDR毫無(wú)疑問(wèn)是更棒的,，是顯示歷史進(jìn)步的新高度，老張覺(jué)得,，HDR顯示設(shè)備要普及至少做到兩點(diǎn)：便宜的夠便宜,，讓大多數(shù)人都能用上；貴的足夠好,，進(jìn)一步提高極致體驗(yàn),。

但現(xiàn)在離人們最近的設(shè)備——手機(jī)，已經(jīng)有不少支持了HDR功能,，比如索尼Xperia 1,，LG G6，iPhone X及以后OLED機(jī)型等等,，手機(jī)或許是最有可能普及HDR的設(shè)備,，成本低、用戶廣,，或許等到手機(jī)大幅度支持HDR了以后,，HDR才能真正開(kāi)始普及吧。

參考出處：

（EOTF曲線）https://www./show.php?contentid=31927

（標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比）https://www./2018/12/ready-hdr-delivery/

https://www./forum.php?mod=viewthread&tid=8292472

https://www./2018/12/ready-hdr-delivery/

https://www./av/25976.html

https://zhuanlan.zhihu.com/p/38837135