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今天讲一篇很长很长的故事 它叫HDR

自9月去日本东京参加索尼BRAVIA电视活动后,我在心中就有一个疑问。为何每次的技术革新都会引发不同标准间的格式之争,比如当年的VHS与Betamax,蓝光与HD DVD,再如TD-LTE与LTE-FDD。人们总是乐于创造互相无法兼容的标准,然后交给市场去检验,而作为消费者的我们却往往不会从中得到任何好处。

目前HDR共有四种标准,Dolby Vision、HDR10、HLG和SL-HDR1,其中前三个讨论最为激烈。电影和流媒体运营商大多支持Dolby Vision与HDR10,而以BBC、NHK为代表的电视台则选择站在HLG这边。有趣的是,同属一个技术原理的Dolby Vision与HDR10也开始出现嫌隙,电视厂商的站队更是乱作一团。有Dolby Vision、HDR10全支持的,也有仅支持HDR10而明确表示不支持Dolby Vision的,一场好戏正在上演。但这回我们消费者完全可以作壁上观,不站任何的队,所谓的格式战根本不存在。我们唯一想要弄清的是究竟为何会有如此多的HDR标准,这些HDR标准各自又有什么特点?

如果你觉得 《干货满满 索尼东京电视部门大本营内的三小时 》 这篇文章里对HDR的讲解还不够全面,那么这次就来更深入地来了解HDR吧。

首先,你真的明白什么是HDR吗?

HDR这个词逐渐有滥用的趋势。拍照有HDR,摄影也有HDR,视频也有HDR,显示也有HDR,那这些HDR都是指同一种技术吗?还真不是。

手机上所配备的HDR其实是一种多帧合成技术,无论是拍照片也好、录制视频也好,手机在一帧内同时拍摄多张画面,然后利用算法处理将不同画面的明暗部分合成在一起,以达到同时保留高光细节与暗部细节的目的。这确实符合HDR高动态范围的宗旨,但由于是人工参与,不同手机间的效果层次不齐。而且有时存在矫正过度,对比度不自然的问题。因此严格来说,这种经过HDR处理的照片或视频依然属于SDR的范畴。

今天讲一篇很长很长的故事 它叫HDR

基于多帧合成的HDR照片,其实叫“色调映射”

那么真正的HDR究竟是什么呢?以技术定义而言,HDR遵循自己独有的一套光电转换机制,即光信号与电信号之间的转换。我们拍照时,将真实的场景以数字信号保存为照片,这就是光信号转换为电信号的一个过程。显然,手机拍照的所谓HDR只是一种软件处理,不涉及光电的转换,因此它们并不能算是真正的HDR,技术上这叫“色调映射”。

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HDR可以带来更宽广的动态范围

那么HDR与SDR的不同之处在哪里?首先还是技术方面,两者的伽马曲线不同。伽马曲线定义了影像系统中光线辉度的一种非线性变化。SDR与HDR使用了不同的伽玛曲线,这决定了我们在看HDR片源,能够看到更多的亮度信息。那么最终表现在实际效果上时,HDR就拥有更高的色深、更广的动态范围和更强的色彩表现力。但因为HDR与SDR两个不同的伽玛曲线,所以也造成了两者在相互兼容性上的问题存在。

对CRT时代的彻底告别

你或许会感到惊讶,我们现在所沿用的很多标准依然是CRT时代制定下来的。比如BT.709、sRGB色域、100nits最高亮度等,包括SDR也是。基于CRT的一些特性,当时的人们为其量身定制了一套标准,随后内容制作者们均按照这一标准来制作内容。这一套标准被沿用至今,比如蓝光所采用的色域依然是BT.709,最高亮度100nits,8bit的色深,而SDR则提供6档的动态范围。但液晶电视的能力早已超过了这一水平,业界迫切需要订立一套符合现代的新标准。

在这一段等待期内,由于新标准尚未确立,内容依然还是以旧标准制作。于是电视厂商为了弥补画面表现上的不足,开发了各种画质增强技术,比如广色域显示技术、新广色域标准(例如x.v.Color)以及动态背光调节。其中值得一说的是动态背光调节,厂商做出了“遇到黑色就关闭背光灯,遇到高光就加强背光灯”这一取巧的方式来提升画面的动态范围,这可以被称为是“模拟HDR”,比如索尼的精锐光控技术和夏普的煌彩技术,都是这一原理。

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通过调节背光亮度来加强SDR画面的动态范围,这可以被视为“模拟HDR”

真正的HDR要等到2015年8月27日才算诞生,那一天美国消费者技术协会(Consumer Technology Association)公布了HDR10标准,提供17.6档的动态范围。今天,所有的HDR电视均支持这一标准。长久以来,电视技术大幅超前于内容标准的怪象终于得以改善,也意味着对CRT时代的彻底告别。

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