什么是高动态范围?利用HDR 影像增强功能改善观看效果


高動態範圍的日落風景照

 


什么是高动态范围 (HDR)?

你可能已经听过有关高动态范围 (HDR) 的话题,以及 HDR 如何将观看体验提升到另一个层次。但是,由于 HDR 还是一项相当新的技术,有些人还不清楚实际的运作情况。那么 HDR 到底是什么呢?

HDR 是一种撷取、处理及重现影片内容或影像的方式,通过增加场景阴影和亮点的细节来呈现;本文宗旨将着重在 HDR 影片内容。若要了解高动态范围,首先必须了解动态范围如何运作。动态范围是影像最亮和最暗部分之间的信息范围,也称为影像的明度。

 
(左)SDR-较少光线细节;(右)HDR-较多光线细节

 

在一个典型的 SDR 显示器上,影像的动态范围约为 6 stops。而HDR 内容几乎可以将动态范围增加到 3 倍,大约 17.6 stops。只要调整所使用的伽玛 (gamma) 和位深度就可达成。

当显示器的对比度较低或无法使用 HDR 操作时,通常会在光谱的明暗两端看到色调遭到「裁剪」。当影像中的细节遭到裁剪时,表示未记录下该部分影像中的细节,因此便会看不到。在标准动态范围内,黑暗场景可能会看到深灰色的色调裁剪成黑色,而在明亮的场景中,部分场景的某些颜色和细节可能裁剪成白色,使得场景中遭裁剪部分的所有信息变得毫无用处。


上图包含剪裁区域(标示为红色区域)

 


当显示器试图产生亮度范围较广的场景时,这个问题会变得更加明显。HDR 计算指定场景中的光量,并使用该信息保存影像内的细节,即便在亮度变化较大的场景中,也能获得更逼真的影像。换句话说,场景的明亮部分可以非常明亮,而黑暗部分可以非常黑暗,两者中仍然可以看到细节。

2 项 HDR 标准:HDR10 和 Dolby Vision

就 HDR 而言,HDR10 和 Dolby Vision 是现今采用的两个重要标准。

HDR10

HDR10 相对来说是一个更容易入手的标准,制造商采用此标准便无须使用杜比标准及缴交费用。例如,HDR10 使用 10 位色彩时,能够在1000 尼特的亮度下掌握内容。HDR10 已经为 4K UHD 的蓝光光盘设立了默认标准,而 Sony 和 Microsoft 也将此标准用在 PlayStation 4 和 Xbox One S。

Dolby Vision

Dolby Vision 是另一种主要的 HDR 格式,显示器必须配有特殊设计的 Dolby Vision 硬件芯片,而 Dolby 公司会依此收取授权费用。Dolby Vision 使用 12 位色彩和 10,000 尼特的亮度限制,其色域和亮度水平超过现今显示器所能达到的极限。由于 Dolby Vision 有其特定的硬件支持需求,因此对于显示器制造商来说,要采用 Dolby Vision 标准的门坎依然很高。

搭載HDR10的ViewSonic VP系列顯示器

 

ViewSonic 在 VP3268 -4K、VP2785-4K、VP3881、VP3481等VP专业显示器中采用了 HDR10 标准,结合了 4K 锐利度和清晰度以及 HDR10 可达到的高动态范围明度。HDR 技术是一般观看体验的重大跃进。想要大幅提高细节和增强观看体验的使用者,可以藉由搭载HDR技术的VP系列显示器提供更逼真的色彩影像。

 

 

本文中演示的所有图像与影片,皆为模拟及展示使用,可能与实际显示效果稍有差异。