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hdr标準要求顯示設備亮度達到多少

圖文 更新时间:2024-08-29 02:08:46

HDR,即高動态範圍,已經成為顯示器制造商的最大賣點之一。就像在攝影中一樣,HDR旨在重建更像我們的眼睛在現實世界中所感知到的圖像。

簡單地說,動态範圍是指圖像中最暗和最亮部分之間的感知差異,這聽起來與對比度相似,而具有高對比度的顯示器往往也能在HDR方面做得很好。

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盡管如此,除了動态範圍之外,還有很多東西有助于你感知顯示器的質量。因此,在這篇文章中,讓我們仔細看看HDR在現代顯示器的背景下的含義。

什麼是HDR?

除了改善動态範圍,HDR主要通過改善顯示器的色彩處理能力來提升顯示器的視覺保真度,使圖像看起來更加真實和逼真。

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絕大多數老式的非HDR顯示器被調整為覆蓋sRGB色域。但問題是,sRGB是一個相當過時的标準,它最初是為CRT顯示器和廣播電視設計的。因此,它隻涵蓋了一小部分的可見光光譜。換句話說,sRGB顯示器隻能重現我們的眼睛所能感知的25%至33%的顔色。

為此,HDR标準提出,我們最終要超越有限的sRGB色彩空間。普遍的共識是,HDR顯示器和内容必須至少覆蓋DCI-P3色域。就目前而言,DCI-P3是目前大多數影院遵循的色彩空間。

DCI-P3大約比sRGB寬25%,這使得顯示器上的色彩呈現更加鮮豔和準确。許多HDR格式和标準現在也在準備讓顯示器覆蓋Rec.2020色域。它是最新的色域,涵蓋了75%的可見光光譜,令人印象深刻。

亮度、對比度和比特位深

良好的HDR觀看體驗還有幾個重要方面,首先是亮度和對比度。非HDR或标準動态範圍(SDR)顯示器因缺乏準确再現圖像的亮部和暗部的能力而臭名昭著,因為整個屏幕最終看起來顔色很淡且缺乏深度。

然而,有了更高的對比度(或動态範圍),HDR顯示器可以捕捉到明亮區域的光彩,同時仍然保留了較暗區域的細節。同樣,更高的亮度可以讓這些明亮的部分從圖像的其他部分區分出來。而不是使整個顯示器更亮,這些被稱為鏡面亮點。

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在這種情況下,現在的許多HDR顯示器也具有更高的比特位深面闆,以提高視覺保真度。把比特位深看作是顯示器在每個RGB像素上能夠再現的顔色色調的數量。更簡單地說,标準的8位SDR顯示器可以再現2^8(256)種紅、綠、藍三原色的色調。遷移到10位後,每個像素可提供1,024個不同的層次,而12位有4,096個。

HDR标準要求顯示器采用10位面闆或通過抖動等軟件技術實現10位色彩。較高的比特位深很重要,因為它允許顯示器在類似的顔色之間平滑過渡。大多數使用抖動的顯示器都依賴于幀率控制,這基本上涉及到在兩種顔色色調之間快速循環以産生中間色調的錯覺,這種做法可以使一個8位的顯示器達到10位的顔色深度。

最後,值得注意的是,HDR并不能提高顯示器圖像的清晰度或銳度。那是分辨率,也是近年來顯示器行業競相提高的另一個指标。雖然HDR和分辨率可以結合起來提供很好的圖像質量,但它們基本上是相互獨立的。你可以在低分辨率的顯示器上體驗更好的HDR,反之亦然。

HDR格式

随着HDR的出現,顯示行業再次發現自己處于一場小型格式戰争之中。今天存在幾種不同的實現方式,有時每一種都有很大的差異。不過,值得慶幸的是,顯示器和内容源如今開始支持多種HDR格式。

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HDR10

HDR10是早在2015年就進入市場的第一個标準。它由消費者技術協會開發,是完全開放和免費的。這意味着任何顯示器制造商都可以采用該标準并宣傳與HDR10内容的兼容性。該規範的名稱源于該标準對10位面闆的推薦。

HDR10還為顯示器提供元數據,描述特定内容的亮度和色彩水平。然而,與我們不久将看到的更先進的格式不同,元數據從頭到尾都是靜态的。換句話說,它隻是一組應用于整個視頻文件的最大和最小亮度值。

由于長期的先發優勢和相對較低的技術要求,HDR10已經成為顯示器和内容的事實上的基準标準。支持HDR10的設備包括幾乎所有主要品牌的電視,一些UHD藍光版本,流媒體服務,甚至是前一代遊戲機。

杜比視界

作為電影和娛樂行業的知名企業,杜比有自己的HDR标準。然而,就像杜比的Atmos音頻技術一樣,它是一個專有産品。這意味着希望加入杜比視界的顯示器制造商必須向該公司支付許可和認證費用。

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杜比視界在幾個方面超越了HDR10,首先是支持12比特的色彩深度。它還要求内容制作者使用更精确的母版設備,對亮度和對比度有明确的規範。

杜比視界使用嵌入在内容中的動态元數據來傳達每個場景(甚至是幀)應該如何。雖然早期的杜比視界版本并沒有明顯優于HDR10,但這已經開始改善。一旦母帶工作室在這個工作流程方面獲得更多經驗,差距可能會進一步擴大。

HDR10

可以把HDR10 看作是HDR10标準的增量更新,主要區别是HDR10 包括對動态元數據的支持。這使它與杜比視界看齊,同時仍然保持HDR10的開放和免費的性質。

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然而,與杜比視界不同的是,HDR10 并沒有超過10位色彩深度。雖然大多數消費者顯示器還沒有接近12位,但這在未來可能會改變。而當這種情況發生時,杜比視界可能會占上風。

還有HDR10 自适應标準,簡而言之,它使用傳感器來檢測房間裡的環境光線,并相應地調整顯示器的圖像設置。目前來說它還沒有那麼普遍,隻有一小部分高端顯示器包括支持HDR10 自适應所需的傳感器。

HLG

HLG是一個免費的HDR标準,專門針對廣播電視的限制而開發。

與其他标準不同,HLG不依賴元數據與顯示器進行通信。這是因為OTA廣播比互聯網上的數字流更容易受到幹擾。有了元數據,你就有可能在傳輸中出現損失。相反,HLG使用傳統伽瑪和嵌入内容本身的額外對數曲線的組合來實現HDR。

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第一部分,伽瑪,被每一個顯示器所識别,因為它是用來描述SDR内容亮度的标準。另一方面,對數曲線描述了比SDR更高的亮度水平,隻由符合HDR标準的顯示器讀取。這意味着HLG向後兼容SDR電視,不需要提供兩種不同的視頻流,節省了帶寬。HLG也不是一個絕對的标準,所以它可以更好地适應不同亮度水平的顯示器。

HLG的缺點是,在沒有寬色域的老式SDR顯示器上,内容可能看起來略顯不飽和。由于HLG的白點低于主流的SDR标準BT.709,所以SDR顯示器看起來也會比平時更暗一些。盡管如此,你仍然可以得到一個完全可用的圖像,其結果比在SDR顯示器上觀看任何其他HDR格式更好。普通的電視觀看者可能不會注意到飽和度或亮度的輕微損失。

英國的BBC和日本的NHK是第一批采用HLG進行廣播的主要廣播公司。如果HDR顯示器得到普及,這種技術很可能會成為電視廣播的主導标準。

HDR内容

正如你可能期望的那樣,僅僅擁有一台HDR顯示器并不能使現有的内容看起來更好。你還需要專門設計和掌握HDR的内容。

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好消息是,這些天發布的大多數新内容都提供了一個專門的HDR流。如果你擁有一個能夠解碼這種流的顯示器,它将被自動接收。以下是這些天你可以找到HDR内容的簡要介紹。

  • 流媒體。大多數流媒體供應商,包括Netflix、Apple TV 等都支持HDR。雖然有些隻提供基本的HDR10流,但少數像Netflix和Apple TV 也支持杜比視界。然而,并不是所有的内容都可以使用HDR。較舊的版本和專門為電視制作的内容往往沒有為HDR制作母版。
  • 主機遊戲。像PlayStation和Xbox這樣的家用遊戲機在這一點上已經支持HDR10多年了。Xbox X系列和S系列也支持杜比視界。雖然大多數3A級遊戲支持HDR,但并非所有遊戲都支持。如果你擁有一個相對較新的顯卡,PC遊戲也是如此。遺憾的是,任天堂Switch沒有任何HDR支持。
  • 光盤。雖然流媒體很方便,但發燒友們長期以來一直主張使用光盤,尤其是藍光光盤,因為它的圖像質量很好。有了HDR,就有了另一個擁有光盤的理由。超高清藍光以HDR10為基本标準,部分影片還為杜比視界和HDR10 做了處理。但要記住,你的顯示器和藍光播放器也必須與相同的HDR标準兼容。
購買HDR顯示器,需要注意什麼

到目前為止,我們已經探讨了什麼是HDR,以及它如何有可能極大地提高圖像質量。然而,并非所有的HDR顯示器都能提供相同的視覺保真度或動态範圍。

現在許多便宜的顯示器也缺乏正确顯示HDR内容所需的寬色域。這些因素的結合很容易導緻顯示器能夠接收HDR信号但不能正确輸出的情況。在一些罕見的情況下,HDR内容甚至可能比它的SDR内容看起來更糟糕。

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總而言之,你應該對低端HDR顯示器保持警惕。即使是宣傳支持HDR10的型号也不完全值得信賴,它可能隻是表示與10位内容的兼容性。記住,HDR10是一個開放的标準,所以你必須相信顯示器符合推薦的準則。這通常被稱為 "假 "HDR,無疑會給該技術留下不好的第一印象。這種質量上的差異就是為什麼在選購HDR顯示器時要單獨查看每個參數。

那麼,如何購買一個能提供良好觀看體驗的HDR顯示器呢?最直接的方法是深入研究産品的規格列表。然後,隻要确保該顯示器符合或超過以下标準即可。

  • 寬廣的色域,至少覆蓋DCI-P3色彩空間的80%以上,高覆蓋率的Rec.2020色域是一個更好的選擇。
  • 亮度等級至少為500-800尼特。記住,制造商傾向于誇大這一規格。但它确實越高越好,你會發現高端顯示器甚至可以超過1,000尼特。
  • 全局、局部調光或miniLED等背光功能将明顯改善顯示器的對比度。盡管如此,一些采用VA面闆的中端顯示器傾向于省略局部調光,因為該技術具有固有的對比度優勢。
  • 格式支持也是一個需要考慮的重要問題。一些顯示器隻支持基本的HDR10格式,而其他顯示器也可以播放HDR10 、Dolby Vision和HLG内容。哪些對你來說是重要的,完全取決于你與顯示器搭配的内容源。

誠然,在選購顯示器時,這些規格中的一些并不總是立即可用或容易找到。多年來,消費者一直要求為HDR制定一個通用和規範的标準,類似于USB或HDMI。幸運的是,VESA接口标準組織現在提供了DisplayHDR認證,你可以将其作為一個參考。

DisplayHDR标準,實現良好HDR的捷徑?

雖然DisplayHDR标準遠非完美或包羅萬象,但在挑選兼容HDR的顯示器時,它仍然值得你注意。每個産品都是獨立驗證的,所以制造商隻有在顯示器通過測試的情況下才能聲稱它符合标準。

DisplayHDR标準目前有八個性能級别,包括三個專門針對OLED和microLED等發射型顯示器的級别。

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在最低端,有DisplayHDR 400認證。正如你所期望的那樣,它的要求是相當少的。顯示器隻需要包括一個8位面闆和達到400尼特的最大亮度水平。該标準也不要求對DCI-P3色彩空間的任何的覆蓋。

然而,這些指标比大多數有一定觀感要求的HDR觀衆的期望值低了一個檔次。雖然DisplayHDR 400旨在提供比SDR顯示器更好的體驗,但它最終不是一個足夠有意義的升級。

另一方面,DisplayHDR 500和更高的性能水平,是衡量HDR性能的更好标準。這些産品具有廣泛的色域覆蓋,局部調光以提高對比度,以及明顯高于SDR顯示器的亮度水平。它們還要求使用10位面闆和覆蓋更廣泛的色域。

DisplayHDR True Black是一個獨立的标準,亮度範圍從400到600。發光式顯示器能夠提供更深的黑色和令人印象深刻的高對比度。然而,較大的OLED并不像一些使用量子點層的高端LCD那樣明亮。不過,随着發射式顯示器技術的發展,我們可能會看到在這個标準上增加更多的級别。

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