什么是HDR?[補充版] 淺談三種HDR影像相關的定義
農步祥 于 2019.01.10 16:38:35 | 源自:www.soomal.com | 版權:原創 | 平均/總評分:09.58/230

新的一年來臨,2019年的CES上三星帶來了商用化的75寸MicroLED電視,惠普也配合NVIDIA Gsync2推出了4K HDR 120Hz更新頻率的Omen X Emperium 65寸“顯示器”,LG和索尼的8K HDR電視也即將上市,畫質和價格都足以讓猛男落淚。

HDR很有吸引力,但如果想了解相關知識,以HDR為關鍵字搜索,可以發現網上HDR的討論和文章都數量巨大,但在有些情況下HDR并非指HDR10等色彩和顯示標準,我們還需要簡單了解另外兩種常見的HDR歧義,以避免弄混。

攝像頭的HDR高動態范圍成像

HDR最早常用的概念是指相機、手機攝像頭等拍照圖像相關的HDR照片。手機、相機的感光器甚至包括早期的膠卷由于各種原因,光影動態的記錄能力在很多場合下是不夠用的,畫面要和過黑要么過曝,解決問題的方法可以是提高感光或膠卷器性能、或是對最終照片進行修改畫面對比度、反差等后期處理,而另一個方法是現在最流行的多幀合成,拍照時就獲取多個不同曝光的圖像再進行合并,所以手機攝像頭中HDR通常指的就是這種操作。這里的HDR指的是高動態范圍成像[High Dynamic Range Imaging]。

  • 但要注意的是,人們拍的照片是要看的,看就需要熒幕顯示出來,目前手機照片還是選擇適應絕大多數顯示裝置,仍以標準動態范圍顯示,也就不會真的以HDR10的色彩和亮度空間進行圖像資訊記錄,這這種語境中的HDR效果其實指的是合成后標準色域、標準動態色階和灰階曲線圖像的效果。如果是真·HDR照片,在別人的熒幕上可能會變成下面兩種異常效果中的一種,那圍觀群眾們肯定是認為某品牌手機拍照辣雞翻車現場,攝像頭開發組的年終獎肯定又要完犢子了。

    游戲中的HDRR

    如果是游戲年齡10年以上而且跟得上時代的用戶,肯定會在更早的時代就見識游戲里所謂HDR效果。例如我個人非常喜愛的老游戲《上古卷軸:湮滅》《輻射:新維加斯》等,當前流行的《CS:GO》、《Warframe》等熱門游戲也有“HDR”功能選項。實際上這并不是HDR10等高動態影像輸出,而是被稱為HDR渲染[HDR Rendering],是3D模型的著色、渲染處理技術,改變的是游戲內環境和物體的色彩、光線反差等,HDRR的動態范圍提升是相對于更古老的3D游戲而言,但最終輸出的畫面仍舊是基于標準的色彩動態范圍。

    在HDR10顯示器和電視機普及后,部分游戲和軟體對HDRR功能也做了一定的說明避免誤解。雖然HDRR在今天常被玩家戲稱為假HDR[Fake HDR或Mimic HDR],但它對于游戲內容表現的改進也是非常有價值的。HDRR通常有兩種改善游戲畫質的方式,一種是游戲本身內置的HDRR功能,另一種是通過插件或外掛方式將輸出畫面進行二次處理,后者往往能帶來非常直觀和驚人的畫質差異。

    HDR視訊

    以HDR10、HLG為代表的HDR影像和視訊顯示在互聯網上的討論比前兩者出現得更晚一些。但三者還是存在一定聯系的,本質上都是盡可能多的記錄和還原更好的視覺動態,如色彩、明暗等圖像資訊。不過從實現來看,HDR視訊顯示是直接拓展片源和硬體的動態范圍。在三篇文章中已經比較系統介紹了HDR顯示的相關知識和不同的技術標準。

    HDR10和HLG的差異:HLG和HDR10是兩種不同的工業標準,在效果上并無明顯優劣之分,但推廣者和受眾有很大差別,HDR10以及杜比視界是美國影視業主推,因此蘋果、Android、Windows10和游戲主機的HDR功能都以HDR10為主。HLG的推廣者是BBC、東電、央視等廣播電視行業相關者,由于HLG不包含顯示元數據傳輸,圖像記錄和輸出的Gamma曲線也不相同,兩者并不相容,需要算法進行轉換。

    所以一臺顯示器或電視自稱HDR時,就要謹慎進行區分對待了,例如作者真的就在買電視時被坑過,買到一款不支援HDR10的自稱HDR電視,好在是京東上購買,退貨比較方便。由于網上缺乏同一視訊的HDR10和HLG對比,轉換工具價格也比較昂貴。只有極少量YouTube用戶會把自己用GH5等裝置拍攝的HLG視訊轉換到HDR10上傳,但沒有同屏同畫面對比等直觀手段。

  • HDR400、HDR600、HDR1000:在選購HDR顯示裝置時,會常看到HDR400、HDR1000等標識,這主要來自標明裝置在HDR模式下支援的亮度級別上限。對于HDR10和HLG,一個簡單粗暴的理解可以是:支援HDR10的肯定能播放HLG,但反過來不行。但是在網上討論HDR顯示時,經常會遇到更粗暴的網民以更更粗暴的理解將HDR抬杠為就得面板必須能到1000甚至10000nit亮度、支援分區背光等等,HDR就是硬體參數……完全無視了影像記錄、顯示標準的重要性。在一臺能到400nit亮度的廣色域顯示器上,顯示效果就足以引發質變,而亮度500以上的OLED電視實際畫面對比度是HDR1000 LCD裝置的2~5倍,我個人也有400和600級別亮度的顯示裝置進行對比參考。當然不缺錢我都要的,也確實有更好選擇,例如ACER和ROG的兩款4K 144HZ HDR1000頂級顯示器以及4K 120Hz HDR400次頂級顯示器,而索尼、三星和LG的高階電視也同樣有非常高的硬體水準,而小屏裝置上iPad Pro、iPhone XS等就有極好的HDR顯示效果。

    總結

    本文介紹了三種和圖像相關的HDR標準,但動態范圍并不止存在于圖像上,聲音也同樣有動態,但不在今天的HDR科普范圍內。能識別區分常用的三種關于影像的HDR定義,對了解HDR知識,選購HDR顯示裝置也會有一定幫助,也能在網上避免亂入和尬聊。

    遺憾的是HDR圖像效果是無法在網上共享的,HDR直播、錄屏等分享方式成本也非常高昂,就導致無法用直觀的對比方式來科普,當然在互聯網上非物理手段的說服本來就是一件不可能的任務。國內HDR內容缺乏也和國內政策有關,目前HDR內容暫時無法在國內在線視訊平臺商用化推廣[由于廣電的影響力,國內互聯網HDR視訊也可能會主推HLG]。

    目前YouTube已經全面支援HDR10[VP9],Steam的11個年度白金銷量游戲中有3個支援HDR10,iOS12、Android 8.0系統裝置也已經普遍支援HDR10,HDR顯然已經是一個主流且非常實用的應用。

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