到底什么是HDR技術(shù)?電視顯示技術(shù)解析
2016年開始,似乎電視圈的所有非互聯(lián)網(wǎng)品牌都在講一個(gè)詞,HDR。繼3D、4K、曲面、量子點(diǎn)、OLED等最近幾年火熱的新技術(shù)過后,HDR將成為2016年顯示技術(shù)的必爭高地,而且各家都已經(jīng)完成了相應(yīng)的產(chǎn)品布局。
原創(chuàng)
2017-01-03 18:05:06
來源:PCPOP??

2016年開始,似乎電視圈的所有非互聯(lián)網(wǎng)品牌都在講一個(gè)詞,HDR。繼3D、4K、曲面、量子點(diǎn)、OLED等最近幾年火熱的新技術(shù)過后,HDR將成為2016年顯示技術(shù)的必爭高地,而且各家都已經(jīng)完成了相應(yīng)的產(chǎn)品布局。

盡管HDR在攝影圈是個(gè)早已被念叨多年的詞語,然而HDR電視的概念可以認(rèn)為是在2016年剛剛誕生。那么,到底這個(gè)叫做HDR的東西是什么現(xiàn)實(shí)原理?它又有什么技術(shù)特性?在目前我所接觸的各電視品牌的技術(shù)描述中,索尼是為數(shù)不多可以成體系的將HDR普及清晰的品牌。

盡管HDR在攝影圈是個(gè)早已被念叨多年的詞語,然而HDR電視的概念可以認(rèn)為是在2016年剛剛誕生。那么,到底這個(gè)叫做HDR的東西是什么現(xiàn)實(shí)原理?它又有什么技術(shù)特性?在目前我所接觸的各電視品牌的技術(shù)描述中,索尼是為數(shù)不多可以成體系的將HDR普及清晰的品牌。

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HDR的意義:為了擴(kuò)展圖像中亮部和暗部對比以及影像細(xì)節(jié)而生

科普HDR,肯定是從已知應(yīng)用最成熟的領(lǐng)域來說,我最早也是通過攝影開始接觸HDR技術(shù)的。

HDR是高動態(tài)范圍圖像的縮寫,其中動態(tài)范圍是指亮度高低的范圍和對比度,高動態(tài)范圍擁有更加寬廣的明暗亮度范圍和更高的明暗對比,它是為了擴(kuò)展圖像亮部與暗部區(qū)域的對比以及影像細(xì)節(jié)表現(xiàn)。文字表述有點(diǎn)生硬,咱們這么看:

盡管HDR在攝影圈是個(gè)早已被念叨多年的詞語,然而HDR電視的概念可以認(rèn)為是在2016年剛剛誕生。那么,到底這個(gè)叫做HDR的東西是什么現(xiàn)實(shí)原理?它又有什么技術(shù)特性?在目前我所接觸的各電視品牌的技術(shù)描述中,索尼是為數(shù)不多可以成體系的將HDR普及清晰的品牌。

這是兩張?jiān)诘罔F上使用手機(jī)拍攝的清晨日出風(fēng)光,我僅僅是掏出了手機(jī)并按下拍照鍵。按照相機(jī)的測光程序,它有兩個(gè)選擇,幫我保留畫面中“亮”或者“暗”的某一個(gè)部分的細(xì)節(jié),所以看到圖一是太陽的輪廓很清晰,而且光線的過度均勻,而圖2基本看不到太陽的形狀了,天空也丟失了清晨朝霞的艷麗。這兩種風(fēng)格是手機(jī)在不同測光條件下正常拍攝的圖像,然而它們都與當(dāng)時(shí)肉眼看到的情況大不相同。

經(jīng)過HDR處理,天空的亮度和色彩信息被最大化保留,同時(shí)暗部細(xì)節(jié)得到了很大程度的還原

在我們手機(jī)所拍攝的24位JPG圖像中,經(jīng)過壓縮的圖像格式并不能保留更多色彩和“亮度”信息,所以無論手機(jī)還是單反相機(jī),在面對這種明暗光線“亮度”差別很大的場景時(shí),單次曝光的圖片只能盡可能幫保留高亮度區(qū)域細(xì)節(jié)或者黑暗部分,無法在同時(shí)留住高亮和暗部圖像的細(xì)節(jié),也就是無法還原出人眼所看到的真實(shí)明暗比,而HDR技術(shù)就是為了盡可能還原更多的明/暗部位圖像細(xì)節(jié)而生。

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HDR實(shí)現(xiàn):電視背光控制、信號處理、片源缺一不可

上面的實(shí)例中,講解的是僅僅靜態(tài)圖像應(yīng)用下HDR技術(shù)的原理和意義,HDR處理過的照片可以對等于我們所說的片源。對于電視系統(tǒng)而言,它需要解決的是如何還原HDR片源所想要表達(dá)的寬廣動態(tài)范圍。

典型的明暗場景下不同物體亮度值

在真實(shí)世界里,能夠?qū)⒐饩€反射到人眼的物體都會表現(xiàn)出色彩和亮度,例如上圖,它標(biāo)注了在明亮和黑暗環(huán)境下不同物體的亮度數(shù)值,最高亮度除以最低亮度就是這個(gè)畫面下的最大對比度,它也對應(yīng)著這個(gè)場景下的動態(tài)范圍。對于電視而言,現(xiàn)有技術(shù)水平還無法做到還原人眼觀看的真實(shí)光影對比情景,這與電視自身的顯示技術(shù)限制有關(guān),同時(shí)視頻(片源)的拍攝和傳輸同樣制約著電視對明暗光比的表達(dá)。

盡管HDR在攝影圈是個(gè)早已被念叨多年的詞語,然而HDR電視的概念可以認(rèn)為是在2016年剛剛誕生。那么,到底這個(gè)叫做HDR的東西是什么現(xiàn)實(shí)原理?它又有什么技術(shù)特性?在目前我所接觸的各電視品牌的技術(shù)描述中,索尼是為數(shù)不多可以成體系的將HDR普及清晰的品牌。

即便是SDR,在前期拍攝時(shí)也能夠達(dá)到100000:1的高動態(tài)范圍,然而在信號傳輸時(shí),為了照顧顯示設(shè)備的對比度性能,動態(tài)范圍被壓縮到了1000:1

HDR技術(shù)的視頻信號傳輸、終端顯示設(shè)備都能達(dá)到100000:1的高動態(tài)范圍

目前為止,我們接觸的絕大部分影視片源都是基于“標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍(SDR)”制作的,注意,我們指的并不是拍攝。HDR電視和片源格式出現(xiàn)之前,數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝的內(nèi)容需要“壓縮”處理,輸出到電視的視頻信號便從相對較高的動態(tài)范圍壓縮到標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍,而HDR技術(shù)電視因?yàn)樾盘柼幚砗捅彻饧夹g(shù)的提升,他們具備表達(dá)HDR技術(shù)的硬件實(shí)力,所以拍攝階段的高動態(tài)范圍信號便可以通過近似無壓縮的形態(tài)輸入到電視,至此,也就完成了從視頻拍攝、傳輸?shù)诫娨暯獯a、輸出畫面的全HDR表達(dá)。

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HDR技術(shù)很NB? 光影質(zhì)感提升明顯,但只有放HDR片源時(shí)才能看出效果

說了半天技術(shù)原理,那么HDR電視到底有多好呢?我們來看看SDR與HDR信號在普通和HDR電視上的畫面差異。

上圖中兩臺電視均為索尼的4K超高清電視,位于上方的是索尼16年新品X8500D電視,下方則是非HDR的15年電視X8000C??吹綄Ρ葓D像我們先別忙著玩大家來找茬,想想一下這個(gè)場景大致光影應(yīng)該是什么樣子的,平靜的湖泊倒映著陽光明媚的山景,太陽在斜上方2點(diǎn)鐘方向,遠(yuǎn)山一側(cè)背光一側(cè)順光,前景的汽車也是如此。

表現(xiàn)在兩臺電視上是什么效果呢?一眼看去,兩臺電視整體高光都很到位,但并沒有明顯的亮度溢出,遠(yuǎn)處山峰的白雪與植被間還保留著細(xì)節(jié),天空沒有過度曝光的死白。然而陰影的表達(dá)呢?最明顯的就是左側(cè)前景中的兩輛汽車了,上圖明顯是因?yàn)殛幱皟猴@得光線暗淡,而下方電視中黃色貨車背光面亮度并沒有得到有效壓制,亮度車頭黃色引擎蓋區(qū)域?qū)Ρ炔⒉凰忝黠@。此外,紅色轎車車頭的引擎蓋和側(cè)面也能表現(xiàn)出暗部的“不自然”表達(dá)。

這個(gè)夜晚場景的對比則主要在高光部分,兩臺電視對比最明顯的就是HDR技術(shù)的整體光亮感更強(qiáng),這包含了更高亮度的燈光、燈光映襯的地面和汽車。HDR電視能夠表現(xiàn)出透過車窗看到地面燈光的光影細(xì)節(jié),而下方SDR電視為了照顧暗場的黑色表達(dá),壓低了整體畫面的亮度表達(dá)。

看過HDR的好之后我們再來潑點(diǎn)冷水,還記得對比的前提嗎?“SDR與HDR信號在普通和HDR電視上的畫面差異”,也就是說,享受HDR效果有兩個(gè)前提條件,電視能支持HDR技術(shù),而且還得有HDR片源。與4K視頻的現(xiàn)狀類似,目前市面上支持HDR技術(shù)的電影并不多,最近的新聞都在說某某發(fā)行方將在2016年推出HDR版本的電影碟片、某某視頻網(wǎng)站將開始支持HDR技術(shù)等,截止目前來看,采用HDR標(biāo)準(zhǔn)制作的電影并不算多。

另一種情況,當(dāng)你購買了一臺HDR電視又沒有HDR內(nèi)容時(shí),這種電視會比普通電視更好嗎?答案或許是肯定的,因?yàn)镠DR電視的需要更精細(xì)的背光控制能力,然而HDR電視在播放SDR內(nèi)容時(shí)提升的效果又十分有限,影片編碼時(shí)被壓縮的內(nèi)容是無法通過電視的畫質(zhì)處理去還原的,兩者差別更像是非HDR時(shí)代高畫質(zhì)電視區(qū)別普通畫質(zhì)電視的差別,主要原因是背光設(shè)計(jì)的不同。

最后,各位可能還有一個(gè)疑問沒有被解答,說了這么多HDR電視,它到底值不值得買。關(guān)于這個(gè)話題,我們來看看索尼這兩年的具體產(chǎn)品。首先是最入門的4K電視,X8000C,這個(gè)電視只有索尼基本的4K迅銳PRO和MotionFlow XR動態(tài)優(yōu)化技術(shù)在撐腰。而進(jìn)化到X8500D之后,原來的塑料外殼換成了金屬邊框的精致機(jī)身,體態(tài)也比上一代電視更薄,技術(shù)層面更是有最新的HDR技術(shù)和特麗魅彩扶持。綜合以上配置提升,兩者官方報(bào)價(jià)僅僅是7499和8999元的差別,這1500元其實(shí)并不會過多為難把索尼4K電視作為目標(biāo)的用戶群體,換來如此豐富的性能提升也算是物有所值,更何況HDR極有可能成為未來一兩年內(nèi)大制作電影的技術(shù)標(biāo)配。


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