说到HDR,想必各位都不会陌生,你去买一台电视机,有些上面就会标注HDR10;你在网上看视频,也有各种各样的HDR片源,;便你拿起相机拍视频,上面也会有HDR10的选项。那么HDR到底是什么?上面提到的几个HDR的意义又是否相同?我们这里就来详细讲解一下。
HDR其实最早出现在摄影领域它是一种静态的摄影手法。我们之前讲夜景模式的时候就已经提到过,相机会采用多帧合成的方式,拍摄下一组曝光值不同的照片,然后再将它们合成为一张高动态范围的照片,从而突破相机宽容度的局限。这里的HDR主要是针对拍摄的过程而言的。简单来说,就是让暗变亮和让亮变暗,保留更多的细节,减少死黑或者过曝。严格来说,不是HDR。
那什么才算是真正的HDR呢?其实,HDR的全称是高动态范围,其下还有SDR标准动态范围和LDR低动态范围。HDR主要在两个方面更加优秀,亮度和色彩。简单来说,动态范围越大,可展现的亮度区间就更加宽广,色彩也更加丰富。
有些人可能会问,我感觉现在的电视就挺清晰的,HDR真的有必要吗?要知道,自然界的亮度和色彩,可以说是无穷无尽的。目前主流的8bit显示器也有1670万色,更好一些的显示器甚至可以达到10亿色,但是依然不足以展现真实世界的色彩。
电脑屏幕亮度目前普遍在300~500尼特,与真实环境亮度的区别依旧非常明显。HDR就是为了让屏幕显示的内容更接近真实而存在的。这里主要涉及到以下几个参数:动态范围、色域和色深。
动态范围表示了设备对明暗亮度的展现力。其实HDR设备并没有在平均亮度上提升多少,而是会强调“峰值亮度”,意思是屏幕的一部分区域可以短暂达到最高亮度。由此对于阳光、车灯、爆炸一类的高光场景会有着更好地展现。不过,如果徒有高亮度是不足以称为HDR的,HDR也要求有更加纯粹的暗部。如何判断动态范围的能力?可以看屏幕的亮度范围,传统SDR依照的是BT.709标准,亮度范围由0.1~100尼特,大约是6档动态范围。这个针对CRT的标准,放在今天显然已经不合时宜。因此,HDR采用了全新的BT.2020标准,亮度范围提升到了0.0005~10000尼特,可以展现更好的明暗对比。
HDR除了亮度之外,对于色彩的表现也上了一个台阶。主流SDR的BT.709色域只有接近sRGB的色域覆盖,色彩表现力已经到了瓶颈,所以,HDR最高支持到BT.2020色域,已经高于DCI-P3色域了,极大地增强了色彩的表现力。HDR不仅要显示更多的颜色,而且还要能精准反应出颜色的深浅,这便是色深的概念。
目前主流的8bit色深,大约是1670万色,是SDR的标准,HDR提升到了10bit,达到了惊人的10.7亿色,大约是原先色彩数量的64倍,带来的好处是色彩过渡更加自然,可显著减少色彩断层现象的出现。
三项硬实力(动态范围、色域、色深)都具备了是不是就足够了呢?当然不止,它还需要一个管家,叫做“色调映射”。因为市面上的HDR设备五花八门,各种设备的显示素质都存在差异,这就需要显示器将超过显示器动态范围和色彩的信息进行处理,将原本显示不到的信息变换到可显示的范围。这个过程就叫色调映射。这一步如果没有做好,也会影响最终的成像素质。这里必须要提一点,HDR并不是一个独立的概念,要想顺利观看HDR视频,对录制器材、片源、显示设备都有要求。
上面说了那么多参数,很多消费者是完全不了解的,想要简明易懂的让消费者知道自己的产品有HDR,厂商通常就会去找专业机构背书,比如我们常听到的HDR10和HDR10+,他们是开源免费的,多数厂家都会将其整合进自家设备中。其中,HDR10+加入了动态元数据,可根据实际场景动态地改变屏幕亮度,画面表现会更加优秀。另外,杜比视界也是HDR常用的标准,其规格与HDR10+较为接近,同样具备动态元数据技术。不过它属于收费标准,相对而言采用它的厂家会少一些。
除了HDR10和杜比视界,HLG也是非常广泛的HDR标准,这是一种自适应的HDR技术,主要针对电视领域,并且向下兼容非HDR电视,因此也受到了众多厂家的追捧。