什么是HDR？HDR能帶來什么？

HDR興起于廣電行業(yè)，后逐漸擴(kuò)展到移動(dòng)設(shè)備端。LED顯示領(lǐng)域引入這個(gè)概念和技術(shù)相對(duì)滯后。諾瓦作為HDR技術(shù)引入LED顯示領(lǐng)域的先行者和最早技術(shù)實(shí)現(xiàn)者，旨在給客戶帶來更好的畫質(zhì)體驗(yàn)。

什么是HDR

我們處在一個(gè)多彩的世界中，為了將這個(gè)多彩的世界通過顯示屏真實(shí)呈現(xiàn)在眼前，人類發(fā)明了攝影機(jī)、攝像機(jī)、電視機(jī)等各種設(shè)備，也研發(fā)了很多先進(jìn)的技術(shù)，HDR就是其中之一。

HDR全稱是High-Dynamic Range，即高動(dòng)態(tài)范圍圖像技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)最早應(yīng)用于攝影，在拍照過程中開啟HDR，可以讓原先的暗場(chǎng)景變得更明亮更通透。現(xiàn)在，HDR技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在了家電、智能終端等各個(gè)方面。LED顯示領(lǐng)域也因?yàn)橹Z瓦科技，開始真正體驗(yàn)到HDR技術(shù)帶來的優(yōu)勢(shì)。

HDR能帶來什么

拿電視舉個(gè)例子。傳統(tǒng)電視所能展現(xiàn)的亮度范圍極為有限，與人眼所能感知的范圍相差甚遠(yuǎn)。其原因是傳統(tǒng)電視在畫面明亮處的亮度提不上去，暗處暗不下來。這導(dǎo)致了人眼最終所感知到的畫面層次感較差，大量細(xì)節(jié)丟失。

HDR超畫質(zhì)顯示技術(shù)能完美的解決此問題。HDR相對(duì)于目前市面上主流的SDR 1080P顯示技術(shù)，具有更高的像素帶載：3840×2160；更寬的色域范圍：BT2020。同一幅畫面能夠顯示更多的顏色信息，更多圖像的細(xì)節(jié)紋路。同時(shí)加上更加先進(jìn)的電光轉(zhuǎn)換技術(shù)，全方位提升了圖畫的明暗對(duì)比度，讓一幅畫面全方位展現(xiàn)出最真實(shí)的樣子。

在LED顯示行業(yè)， 諾瓦科技率先做出了支持HDR片源解析的視頻處理設(shè)備，推動(dòng)LED顯示進(jìn)入HDR時(shí)代。

HDR相對(duì)于SDR對(duì)于顯示效果的提升

從上圖可以看出，右邊的HDR圖像顯示了更多的亮部和暗部細(xì)節(jié)。人眼看起來，畫面更加飽滿，顏色過渡更加平滑。

畫質(zhì)提升的5個(gè)維度

作為圖像處理行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，SONY公布了超高清畫質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，包含了5個(gè)維度的提升：分辨率、色深、色域、對(duì)比度與幀率。

超高清藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)要求分辨率為4K，色深為10bit，色域?yàn)锽T.2020，對(duì)比度即是對(duì)HDR的要求，幀率為60fps。

下面專門講講最難理解的色深與色域：

HDR色深

超高清藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定色深為10bit，即能夠顯示10.7億種顏色。

RGB中每一個(gè)顏色有2的10次方，也就是1024個(gè)等級(jí)。RGB三色則共有超10.7億 （1024×1024×1024）種色彩搭配。

而普通藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)SDR支持的是8bit色深， 只有1677萬種顏色，差距懸殊。也就是說，通過10bit輸出，顏色更加豐富飽滿，同時(shí)色階過渡也會(huì)比8bit的更加流暢。

HDR色域

色深相對(duì)應(yīng)的另一個(gè)概念叫色域。前者表示所能顯示顏色的數(shù)量，后者表示所能顯示顏色的范圍。

人眼、HDR、SDR的顏色范圍對(duì)比

目前民用 LCD/OLED 屏幕所覆蓋的顯示色域大概是 BT.709，約等于手機(jī)廠商宣傳的 95% NTSC色域（72%NTSC = 100% sRGB）。近兩年有不少手機(jī)和筆記本電腦開始支DCI-P3色域，而HDR的色域標(biāo)準(zhǔn)是BT.2020。

BT.709和BT.2020的顏色還原范圍如下圖。HDR標(biāo)準(zhǔn)的BT.2020色域要遠(yuǎn)超過現(xiàn)有的SDR色域，能夠顯示更加豐富的顏色范圍，對(duì)于整個(gè)影像在色彩層次與過渡方面的增強(qiáng)起到了關(guān)鍵作用。

在現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)布的HDR標(biāo)準(zhǔn)中，均對(duì)色彩深度和色彩空間作出了相應(yīng)的規(guī)定。這些參數(shù)的全面提升，帶來了“更好的像素”顯示。

HDR行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有哪些 HDR 10

HDR10是目前最普遍的HDR標(biāo)準(zhǔn)，是超高清藍(lán)光規(guī)格的強(qiáng)制格式。絕大多數(shù)HDR顯示設(shè)備所支持的HDR標(biāo)準(zhǔn)都是指HDR10，諾瓦科技也支持這一標(biāo)準(zhǔn)。

HDR10于2015年8月27日由美國消費(fèi)者科技協(xié)會(huì)公布，迄今為止得到了戴爾、LG三星、夏普、索尼和Vizio等監(jiān)控和電視制造商的支持和認(rèn)可。索尼的PS4和X Box One S游戲主機(jī)均已支持HDR10標(biāo)準(zhǔn)。

HDR10標(biāo)準(zhǔn)對(duì)圖像還原能力規(guī)定了一系列條件，其中就包括我們前面提到的10Bit色深和BT.2020色彩空間。另外顯示屏亮度至少在1000尼特以上，只有滿足這些條件，才能宣稱自己是HDR10。

HLG

HLG是由英國BBC廣播公司與日本放送協(xié)會(huì)NHK共同開發(fā)的“數(shù)位節(jié)目放送”HDR標(biāo)準(zhǔn)，全名為Hybrid Log-Gamma（混合對(duì)數(shù)伽碼），于2015年5月推出。

BBC和NHK在開發(fā)HLG時(shí)，把廣播最大的問題“傳輸頻寬”納入考量。HLG沒有metadata的部分，它是將HDR信號(hào)結(jié)合進(jìn)電視廣播信號(hào)中，兼容當(dāng)前的廣播器材，也沒有授權(quán)費(fèi)問題。因此，它適用于有線/衛(wèi)星電視的數(shù)位放送，甚至是直播，讓民眾在家收看節(jié)目也能享受HDR效果。

Dolby Vision

這是杜比實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一項(xiàng)超高清藍(lán)光電視標(biāo)準(zhǔn)。和開源的HDR10不同，只有經(jīng)過杜比實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證的設(shè)備，才能宣稱支持Dolby Vision標(biāo)準(zhǔn)。而認(rèn)證過程需要給杜比公司繳費(fèi)，這些費(fèi)用也間接計(jì)算到設(shè)備成本里面。所以，支持 Dolby Vison標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備一般價(jià)格不菲。

Dolby Vision標(biāo)準(zhǔn)的色深進(jìn)一步提升到12Bit，顯示器至少需要滿足 4000 尼特的亮度，目前已經(jīng)支持Dolby Vision超高清顯示的電視有索尼、LG等。

HDR對(duì)顯示屏的要求是什么

顯示屏的峰值亮度≥1000 nits

顯示屏的最低亮度≤0.05 nits

覆蓋90％以上的DCI-P3色域空間

高亮度所帶來的效果不僅僅只是“晃眼”，還能夠帶來更加豐富的色彩。

理解顯示效果，我們要把所有量化的概念立體化。亮度與色彩之間同樣能夠產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。舉個(gè)例子，真實(shí)世界的煙花、火光中心都是有顏色的，但是如果用亮度范圍較低的顯示設(shè)備來再現(xiàn)場(chǎng)景的話， 煙花與火光中心處的顏色可能就無法表達(dá)出來，只會(huì)是一片慘白。這是因?yàn)槊恳粋€(gè)亮度層次里都包含了不同的色彩。

高亮度只是亮度動(dòng)態(tài)范圍的一個(gè)象限，另一個(gè)是極低的亮度，能夠呈現(xiàn)出更加深邃的黑色。這種極高和極低的亮度之間還要有很好的等級(jí)控制，這樣才是實(shí)現(xiàn)HDR技術(shù)的基礎(chǔ)條件。有了這種極限的亮暗和等級(jí)控制，就能將極限亮度下的色彩表達(dá)的更加精準(zhǔn)。能包容的亮度范圍越大，亮度的層次也會(huì)越多，同樣的色彩、灰度這些信息也會(huì)更加豐富。

LED具有LCD所不能比擬的高亮度范圍優(yōu)勢(shì)。在色域范圍上，LED也廣于LCD。過去制約LED行業(yè)HDR技術(shù)應(yīng)用的最大瓶頸是沒有能夠處理HDR動(dòng)態(tài)范圍的處理系統(tǒng)，現(xiàn)在諾瓦作為LED顯示行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，率先研制出處理HDR源的控制系統(tǒng)，完美解決了HDR在LED領(lǐng)域應(yīng)用問題。

HDR技術(shù)的未來

HDR并非一項(xiàng)孤立的技術(shù)，它規(guī)定了片源、硬件解碼、屏幕顯示對(duì)于圖像信號(hào)的處理要求。所以，HDR技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要片源、硬件解碼設(shè)備、顯示設(shè)備聯(lián)動(dòng)，形成一個(gè)處理系統(tǒng)，共同達(dá)到最終的顯示畫質(zhì)！

當(dāng)前，HDR在LCD行業(yè)應(yīng)用最多。但是，由于LCD顯示屏亮度上不去，這個(gè)先天的技術(shù)瓶頸，使得HDR 在LCD行業(yè)總是達(dá)不到最好效果。

雖然LED行業(yè)具有LCD不能比擬的亮度優(yōu)勢(shì)，但為什么LED行業(yè)沒有應(yīng)用HDR呢？正如上文所講，這是因?yàn)長ED行業(yè)之前沒有能夠處理HDR源的處理系統(tǒng)，也因此一直制約著LED行業(yè)對(duì)HDR技術(shù)的應(yīng)用！

現(xiàn)在，有了諾瓦科技在HDR視頻源處理方面的領(lǐng)先技術(shù)，加之LED行業(yè)顯示HDR的亮度優(yōu)勢(shì)，真正實(shí)現(xiàn)了LED行業(yè)畫質(zhì)提升質(zhì)的飛躍！

未來，HDR技術(shù)將被諾瓦科技引入到8K甚更高標(biāo)準(zhǔn)的顯示之中，將“更好的像素”與“更多的像素”結(jié)合，重新定義顯示畫面，引領(lǐng)整個(gè)行業(yè)的價(jià)值升級(jí)。

更真實(shí)的畫面帶來更真實(shí)的體驗(yàn)，更真實(shí)的體驗(yàn)帶來更完美的傳播效果，繼而拉升傳媒價(jià)值。LED顯示的HDR時(shí)代，諾瓦帶來了！