離間光明與黑暗 HDR電視顯示技術掃盲
2016年開始，似乎電視圈的所有非互聯(lián)網(wǎng)品牌都在講一個詞，HDR。繼3D、4K、曲面、量子點、OLED等最近幾年火熱的新技術過后，HDR將成為2016年顯示技術的必爭高地，而且各家都已經(jīng)完成了相應的產(chǎn)品布局。
盡管HDR在攝影圈是個早已被念叨多年的詞語，然而HDR電視的概念可以認為是在2016年才初現(xiàn)雛形。那么，這個叫做HDR的東西是什么顯示原理？又有什么技術特性？在目前我所接觸的各電視品牌的技術描述中，索尼是為數(shù)不多可以成體系的將HDR技術普及清晰的品牌。
1HDR的意義：為了擴展圖像中亮部和暗部對比以及影像細節(jié)而生
科普HDR，肯定是從已知應用最成熟的領域來說，我最早也是通過攝影開始接觸HDR技術的。HDR是高動態(tài)范圍圖像的縮寫，其中動態(tài)范圍是指亮度高低的范圍和對比度，高動態(tài)范圍擁有更加寬廣的明暗亮度范圍和更高的明暗對比，它是為了擴展圖像亮部與暗部區(qū)域的對比以及影像細節(jié)表現(xiàn)。文字表述有點生硬，咱們這么看：
這是兩張在地鐵上使用手機拍攝的清晨日出風光，拍攝時我針對不同區(qū)域測光對焦。按照相機的測光程序，它有兩個選擇，幫我保留畫面中“亮”或者“暗”的某一個部分細節(jié)，所以我得到的圖一是太陽輪廓很清晰，而且光線的過度均勻，但前景死黑；而圖2基本看不到太陽的形狀了，天空也丟失了清晨朝霞的艷麗，但前景車體的輪廓更明顯。這兩種圖像風格均是手機在不同測光條件下正常拍攝的圖像，然而它們都與肉眼看到的情況大不相同。
經(jīng)過HDR處理，天空的亮度和色彩信息被最大化保留，同時暗部細節(jié)得到了很大程度的還原
在手機或是相機所拍攝的24位JPG圖像中，經(jīng)過壓縮的圖像格式并沒有更多空間去保留更多色彩和“亮度”信息，所以在面對這種明暗光線“亮度”差別很大的場景時，單次曝光的圖片只能盡量保留高亮度區(qū)域細節(jié)或者黑暗部分，無法同時留住高亮和暗部圖像的細節(jié)，也就是無法還原出人眼所看到的真實明暗對比，HDR技術便是為了還原更多的明/暗部位圖像細節(jié)而生。
上面的實例中，講解的是僅僅靜態(tài)圖像應用下HDR技術的原理和意義，HDR處理過的照片可以對等于我們平時所說的片源。對于電視系統(tǒng)而言，它要解決的是如何還原HDR片源所想要表達的寬廣動態(tài)范圍。 典型的明暗場景下不同物體亮度值 在真實世界里，能夠?qū)⒐饩€反射到人眼的物體都會表現(xiàn)出色彩和亮度，例如上圖，它標注了在明亮和黑暗環(huán)境下不同物體的亮度數(shù)值，最高亮度除以最低亮度就是這個畫面下的最大對比度，它也對應著這個場景下的動態(tài)范圍。對于電視而言，現(xiàn)有技術水平還無法做到還原人眼觀看的真實光影對比情景，這與電視自身的顯示技術限制有關，同時視頻（片源）的拍攝和傳輸同樣制約著電視對明暗光比的表達。 即便是SDR，在前期拍攝時也能夠達到100000:1的高動態(tài)范圍，然而在信號傳輸時，為了照顧顯示設備的對比度性能，動態(tài)范圍被壓縮到了1000:1 HDR技術的視頻信號傳輸、終端顯示設備都能達到100000：1的高動態(tài)范圍 目前為止，我們接觸的絕大部分影視片源都是基于“標準動態(tài)范圍（SDR）”制作的，注意，我們指的并不是拍攝。HDR電視和片源格式出現(xiàn)之前，數(shù)字攝像機已經(jīng)可以制作遠高于電視還原能力的動態(tài)范圍。然而為了照顧顯示端的技術顯示，拍攝的視頻內(nèi)容需要“壓縮”處理，輸出到電視的視頻信號便從相對較高的動態(tài)范圍壓縮到標準動態(tài)范圍。HDR技術電視因為信號處理和背光技術的提升，他們具備表達HDR片源的硬件實力，所以拍攝階段的高動態(tài)范圍信號便可以通過近似無壓縮的形態(tài)輸入到電視，至此，也就完成了從視頻拍攝、傳輸?shù)诫娨暯獯a、輸出畫面的全HDR表達。 說了半天技術原理，那么HDR電視到底有多好呢？我們來看看SDR與HDR信號在普通和HDR電視上的畫面差異。 上圖中兩臺電視均為索尼的4K超高清電視，位于上方的是索尼16年新品X8500D電視，下方則是非HDR的15年電視X8000C。看到對比圖像我們先別忙著玩大家來找茬，想想一下這個場景大致光影應該是什么樣子的：平靜的湖泊倒映著陽光明媚的山景，太陽在斜上方2點鐘方向，遠山一側背光一側順光，前景的汽車也是如此。 表現(xiàn)在兩臺電視上是什么效果呢？一眼看去，兩臺電視整體高光都很到位，但并沒有明顯的亮度溢出，遠處山峰的白雪與植被間還保留著細節(jié)，天空沒有過度曝光的死白。然而陰影的表達呢？差別最明顯的區(qū)域在左側前景中的兩輛汽車，上圖HDR電視表達出了順光和逆光的光影，而下方電視中黃色貨車背光面亮度并沒有得到有效壓制，車頭黃色引擎蓋區(qū)域和車身側面陰影里的車體亮度對比并不算明顯。此外，紅色轎車車頭的引擎蓋和側面也能表現(xiàn)出暗部的“不自然”表達。 這個夜晚場景的對比則主要在高光部分，兩臺電視對比最明顯的是HDR技術的整體光亮感更強，這包含了更高亮度的燈光、燈光映襯的地面和汽車。HDR電視能夠表現(xiàn)出透過車窗看到地面燈光的光影細節(jié)，而下方SDR電視為了照顧暗場的黑色表達，壓低了整體畫面的亮度，燈光也就不那么有魅力里，車體的平滑和金屬質(zhì)感也被隱藏。 看過HDR的好之后我們再來潑點冷水，還記得對比的前提嗎？“SDR與HDR信號在普通和HDR電視上的畫面差異”，也就是說，享受HDR效果有兩個前提條件，電視能支持HDR技術，而且還得有HDR片源。與4K視頻的現(xiàn)狀類似，目前市面上支持HDR技術的電影并不多，今年的新聞都還在說某某發(fā)行方將在2016年推出HDR版本的電影碟片、某某視頻網(wǎng)站將開始支持HDR技術等，截止目前來看，HDR技術在電影行業(yè)僅僅處于起步階段。 另一種情況，你購買了一臺HDR電視但又沒有HDR內(nèi)容時，這種電視會比普通電視更好嗎？答案或許是肯定的，因為HDR電視的需要更精細的背光控制能力。然而，HDR電視在播放SDR內(nèi)容時提升的效果又十分有限，影片編碼時被壓縮的內(nèi)容是無法通過電視的畫質(zhì)處理去還原的，兩者差別更像是非HDR時代高畫質(zhì)電視區(qū)別普通畫質(zhì)電視的差別，差異主要是因為背光設計的不同，與HDR技術無關。 索尼55X8500D 4KHDR電視，國美在線，8999元>>點擊購買 索尼4K電視X8000C（15年產(chǎn)品） 索尼X8500D（16年新品） 最后，各位可能還有一個疑問沒有被解答，說了這么多HDR電視，它到底值不值得買。關于這個話題，我們來看看索尼這兩年的具體產(chǎn)品。首先是最入門的4K電視，X8000C，這個電視只有索尼基本的4K迅銳PRO和MotionFlow XR動態(tài)優(yōu)化技術在撐腰。而進化到X8500D之后，原來的塑料外殼換成了金屬邊框的精致機身，體態(tài)也比上一代電視更薄，技術層面更是有最新的HDR技術和特麗魅彩扶持。綜合以上配置提升，兩者官方報價僅僅是7499和8999元的差別，這1500元其實并不會過多為難把索尼4K電視作為目標的用戶群體，我個人認為差價換來的性能提升還算是物有所值，更何況HDR極有可能成為未來一兩年內(nèi)大制作電影的技術標配?！?/p>2HDR實現(xiàn)：電視背光控制、信號處理、片源缺一不可
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