淺析HDR技術(shù)

油管華碩顯示器視頻：什么是HDR
https://www.zhihu.com/video/1074309761108942848
HDR技術(shù)從2016年開始逐漸火熱，首先出目前電視機(jī)上，后續(xù)也逐漸出目前游戲主機(jī)（PS&X-Box），目前也逐漸在顯示器領(lǐng)域普及。本文將從什么是HDR，HDR有什么好處以及如何體驗(yàn)HDR（軟硬件條件）來(lái)做簡(jiǎn)單分析。
<hr/>什么是HDR？

HDR——即高動(dòng)態(tài)范圍圖像(High-Dynamic Range，簡(jiǎn)稱HDR)，相比普通的圖像，可以提供更多的動(dòng)態(tài)范圍和圖像細(xì)節(jié)，根據(jù)不同的曝光時(shí)間的LDR(Low-Dynamic Range)圖像，利用每個(gè)曝光時(shí)間相對(duì)應(yīng)最佳細(xì)節(jié)的LDR圖像來(lái)合成最終HDR圖像，能夠更好的反映出真實(shí)環(huán)境中的視覺(jué)效果。
說(shuō)白了，就是一張圖片盡可能地同時(shí)顯示最亮和最暗的地方，或者說(shuō)是讓亮的地方更亮讓暗的地方更暗。HDR顯示下的色彩更接近人眼真實(shí)的感知，所以HDR提供更逼真，更身臨其境的影片、游戲和內(nèi)容創(chuàng)作體驗(yàn)。
人眼的視覺(jué)是目前最強(qiáng)大的攝影器材跟顯像設(shè)備，我們不斷升級(jí)的攝影跟顯示器設(shè)備都是為了還原人眼所見(jiàn)，以求達(dá)到所見(jiàn)即所得的效果。


我們來(lái)看一下我們使用顯示器的工作原理。
可以看到人眼所見(jiàn)的色彩在經(jīng)過(guò)顯示器處理時(shí)有不同程度的壓縮，在傳統(tǒng)的SDR顯示器中，色彩跟對(duì)比度壓縮程度最高，而HDR技術(shù)很好的改善了這點(diǎn)，極大的提升了色彩跟對(duì)比度的空間，更加接近于人眼的感知。以下是幾組HDR與SDR的對(duì)比圖，僅供參考。
<hr/>









SDR



HDR1000

可以明顯看出在光暗對(duì)比以及色彩層次上，HDR要比SDR看起來(lái)更加接近真實(shí)，陰影部分（圖一兩個(gè)人物的衣服以及巖石上的陰影，圖三兩側(cè)房屋）的細(xì)節(jié)以及高亮部分（圖一左上角的太陽(yáng)，圖三右側(cè)的燈光）的細(xì)節(jié)也更出眾。
ps:
游戲畫面實(shí)拍設(shè)備：8700K+16G+2080TI+PG27UQ
HDR DEMO 實(shí)拍設(shè)備：NUC（I3-8100T+4G）+PG35VQ+Potplayer
下面我們通過(guò)表格的形式來(lái)做個(gè)簡(jiǎn)單的歸納對(duì)比



SDR與HDR對(duì)比

可以看到HDR不管是在峰值亮度或是黑暗表現(xiàn)上都遠(yuǎn)勝于HDR，故此能夠展現(xiàn)更真實(shí)的光與暗，在色深跟色域上也有很大幅度上的提升（HDR起步10bit，哪怕是8抖10）
在之前我們對(duì)于色域的比較是放在一臺(tái)平面來(lái)比較（如下圖），但HDR將我們帶入了一臺(tái)新的色彩領(lǐng)域，我們可以在三維立體空間里進(jìn)行色彩的延伸



色域空間



HDR對(duì)比SDR色彩空間

以上是HDR在色彩輸出上給我們帶來(lái)的全新體驗(yàn)，那么在游戲中有沒(méi)有這樣的感受？


當(dāng)在HDR顯示器上玩游戲時(shí)，玩家可以看到其他細(xì)節(jié)，就像出隧道后右轉(zhuǎn)，對(duì)于使用SDR顯示器的玩家來(lái)說(shuō)是看不清楚的，對(duì)于賽車類游戲提前發(fā)現(xiàn)提前判斷將是致勝的關(guān)鍵。其他游戲就不一一介紹了。（簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)HDR提供了更高的對(duì)比度，這樣會(huì)顯示更多不同的層次，而SDR是糅雜在一起的，就如圖里面的一樣量，刺眼，不清晰）

<hr/>在市場(chǎng)中有幾種HDR制作格式, HDR-10, Dolby Vision和HLG (Hybrid Log Gamma) 是目前最受歡迎的格式。HDR-10+和technicolor是另外兩種格式，主要應(yīng)用在不同的產(chǎn)業(yè)中
HDR10 Media Profile，通常稱為HDR10，于2015年8月27日由CTA發(fā)布，采用10bit 色深，REC2020色域，以及PQ曲線。HDR10是一臺(tái)由各種公司支持的開放標(biāo)準(zhǔn)，包括戴爾，LG，三星，夏普，索尼和華碩等顯示器，當(dāng)然PS4 ，Xbox ONE，apple TV也都支持HDR10

HDR10 +，也稱為HDR10 Plus，于2017年4月20日由三星和亞馬遜視頻公布，目前應(yīng)用較少。
2017年8月28日，三星，松下和20世紀(jì)?？怂箘?chuàng)建了HDR10 +聯(lián)盟以推廣HDR10 +標(biāo)準(zhǔn)。HDR10 +視頻于2017年12月13日開始由亞馬遜視頻提供。20181月5日，華納兄弟宣布支持HDR10 +標(biāo)準(zhǔn)。20181月6日，松下宣布推出支持HDR10 +的4K藍(lán)光播放器。20194月4日，環(huán)球影業(yè)家庭娛樂(lè)宣布與三星電子展開技術(shù)合作，發(fā)布新版本和全新格式的HDR10 +標(biāo)題。
Dolby Vision是杜比實(shí)驗(yàn)室的HDR格式，可選擇支持4K藍(lán)光光盤和流媒體視頻，是一種專有格式，需要繳納授權(quán)使用費(fèi)。目前LG，TCL等電視機(jī)支持該格式

HLG是由BBC和NHK聯(lián)合發(fā)布是HDR格式，與前者不同的是，HLG可以與SDR兼容，但是需要采用10bit色深，目前電視機(jī)臺(tái)的視頻主要拍攝制作采用此格式。
常見(jiàn)的三種HDR格式總結(jié)如下表



HDR格式對(duì)比

目前HDR視頻源較為有限，主要獲取途徑有：
支持HDR的游戲（如古墓麗影崛起等），藍(lán)光影片視頻，Netflix（奈飛），YouTube，ITunes，Vimeo，愛(ài)奇藝視頻TV版（你沒(méi)看錯(cuò)，愛(ài)奇藝視頻TV版是國(guó)內(nèi)率先支持HDR視頻的平臺(tái)），優(yōu)酷CIBN酷喵影視（優(yōu)酷CIBN酷喵影視目前已有HDR模式），索尼富士的相機(jī)，NHK/BBC等電視機(jī)臺(tái)
目前市面上越來(lái)越多的顯示器都號(hào)稱自個(gè)支持HDR，那么怎樣去鑒別這些顯示器是不是真的支持HDR，其實(shí)有個(gè)很簡(jiǎn)單的方法，去查一下這臺(tái)顯示器的HDR認(rèn)證。目前HDR顯示器有以下4種認(rèn)證，若不支持這幾個(gè)認(rèn)證，多半是假HDR，只是通過(guò)軟件模擬，并不能輸出HDR畫面。



HDR認(rèn)證

細(xì)心的人可能發(fā)現(xiàn)了，其余三種認(rèn)證可以認(rèn)為是針對(duì)VESA DisplayHDR認(rèn)證的升級(jí)認(rèn)證，
其中UHDP軟件remium認(rèn)證以及G-sync HDR認(rèn)證較為嚴(yán)苛，在色深，色域以及峰值亮度跟黑度上有著更為嚴(yán)格的要求。
目前通過(guò)UHDP軟件remium認(rèn)證的顯示器僅有華碩PA32UC，PG27UQ以及戴爾UP2718Q三款
通過(guò)G-syncHDR認(rèn)證的顯示器僅有華碩PG27UQ，Acer X27，PG35VQ，PG65UQ四款
英偉達(dá)公布的BFGD顯示器，65寸4K120HZ的規(guī)格，華碩已量產(chǎn)，Acer，HP三家廠商也未量產(chǎn)上市，35寸帶魚 200HZ規(guī)格 Acer，AOC暫無(wú)上市日期
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PS聊下HDR目前的應(yīng)用：

1.HDR目前比較高端的是4K /8K UHD視頻的剪輯，這一類基本上是索尼跟富士相機(jī)拍出來(lái)的，格式以HLG為主，這一類基本上不差錢的上了監(jiān)視器跟藝卓CG319X這種，當(dāng)然華碩PA32UC可以刷固件支持HLG，戴爾的UP2718Q貌似不行，只支持HDR10；華碩PA32UCX貌似跟杜比有合作，也許會(huì)支持杜比的格式，具體等上市后看具體參數(shù)



目前頂階HDR顯示器橫向?qū)Ρ?，參?shù)來(lái)源京東+官網(wǎng)


2.家用影音：
目前比較好的選擇是索尼OLED電視機(jī)比如說(shuō)KD-55A9F，色彩HDR效果不是蓋的
有條件的或是建議買VESA HDR 600以上的顯示器，400或是弱了點(diǎn)

3.游戲：
推薦優(yōu)先使用G-sync HDR，那色彩，HDR是最好的
其次是Freesync2 HDR，VESA HDR400湊合用吧

4.專業(yè)視頻圖像處理：
第一點(diǎn)已經(jīng)提到了頂階的1000nit的旗艦機(jī)，普通的有哪些推薦呢
目前三個(gè)型號(hào)我比較看好華碩PA329C，戴爾U3219Q，LG 32UL950
三者中戴爾的參數(shù)最低，但便宜
LG Nano IPS新技術(shù)，對(duì)于色彩提升有幫助，也支持雷電3，但少了專業(yè)的色域以及專業(yè)校色等等調(diào)校，相比之下PA329C更像是一臺(tái)專顯，LG這個(gè)算是消費(fèi)家用級(jí)



家用消費(fèi)級(jí)HDR顯示器推薦，參數(shù)源于京東+官網(wǎng)

<hr/>目前HDR已經(jīng)從片源到硬件形成了完整的生態(tài)體系，那么除了一臺(tái)支持HDR的顯示器以外還有什么條件才能播放HDR。



以上條件缺一不可，其中win10 1709以上版本也是鑒定真假HDR顯示器的一臺(tái)判斷標(biāo)準(zhǔn)（假HDR顯示器無(wú)法在win10 1709以上版本下打開HDR功能）
打開方式如下：選擇顯示器并打開“HDR和高級(jí)顏色”開關(guān)
如果您覺(jué)得亮度水平下降，您可以通過(guò)“HDR和WCG設(shè)置”調(diào)整窗口亮度，以獲得SDR內(nèi)容性能。



win10 打開HDR功能

如果你的顯示器跟硬件已經(jīng)支持HDR，但是軟件錯(cuò)誤，在播放HDR片源的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)綠屏現(xiàn)象，請(qǐng)選擇以上推薦軟件。
如何安裝HEVC編解碼器的視頻播放器？
1.通過(guò)瀏覽器打開此URL，然后單擊“獲取應(yīng)用程序”按鈕https://www.microsoft.com/zh-cn/p/hevc-video-extensions-from-device-manufacturer/9n4wgh0z6vhq?activetab=pivot:overviewtab
2.它將指向Microsoft Store然后安裝并啟動(dòng)它




<hr/>最后補(bǔ)充聊下接口的事情
在最初的規(guī)范里，HDMI2.0a/HDMI2.0b/DP1.4才有被寫入HDR數(shù)據(jù)源的規(guī)范，但目前已證實(shí)DP1.2也可以支持HDR數(shù)據(jù)源，具體VESA還未給出解釋
主流的幾種參數(shù)使用接口建議如下（單接口）：



HDR 單接口建議