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什么是HDR以及它如何影响电视图片质量?

经过 2019年8月22日 19评论

随着节日季的到来,人们对“更大”“更智能”电视的需求日益高涨,你可能会想买台新电视。如果你恰好是那种在购买电视机前仔细检查规格表的谨慎消费者,你肯定会遇到一种叫做HDR的东西。HDR代表高动态范围并且大大扩展了对比度和色彩精度这两个重要因素的范围。因此,图像中明亮的部分变得更加明亮。所以,图像似乎具有更多的深度。颜色范围扩大,显示更明亮的蓝色,绿色,红色和中间的一切。例如,一个晚上的篝火射击的HDR内容将在火焰中有微妙的细节,而不是仅仅出现熄灭。使用HDR,你可以在画面边缘阴暗的环境中识别出几乎不亮的物体。因此,兼容hdr的电影可以把电视推向极限,有更明亮的亮点,完美的黑色和更广泛的色域

更详细地了解HDR,我们需要先了解对比度。

对比度

对比度是决定整体图像质量的一个关键参数,但它经常被忽视或很少被理解。虽然如果你在一家大商店或购物中心买电视,这并不容易找到。因为那里的销售人员会用clichés像“更高的定义”,“更多的像素”和“最低的价格”来哄骗你。他很少阐明电视机的对比度。但在网上浏览电视模型时,如果你仔细阅读说明书,你会经常看到一个叫做“对比度”的东西。

从本质上来说,对比度就是屏幕所能产生的最亮的白色和最暗的黑色之间的差异。所以,这意味着在显示器上最亮的点和最暗的点之间的亮度是多少。因此,如果对比度是1000:1,这意味着最亮的点(白色)比最暗的点(黑色)亮1000倍。这很重要,因为在屏幕上不同区域有正确的亮度对于在不丢失细节的情况下使暗区域看起来足够暗是至关重要的。为了更好地估算明亮区域的最佳能见度,可以考虑一个城市的夜晚镜头。屏幕与一个良好的对比度将清楚地显示你一个黑暗的夜空,同时使城市灯光的细节突出。另一方面,如果你的屏幕对比度太低,整个场景就会变得不那么详细,而且会被缺乏适当的深黑色的灰色色调冲淡。

对比度和色彩精度是决定电视显示质量的两个最重要的因素。对比度表示亮度和黑暗的程度以及介于两者之间的一切。另一方面,色彩准确性决定了屏幕上的色彩与现实生活的相似程度。如果你把两台电视机放在一起,一台有高对比度和更高的色彩精度,另一台有更高的分辨率(更多的像素),对比度更高的电视机将会被大多数观众选择。HDR本质上是为了提高对比度和颜色精度。

动态范围数学

动态范围很像对比度,用来测量图像中最亮部分和最暗部分之间的差异。对比度是用线性数字来代表最亮的白色和最暗的黑色的亮度,以一种任何人都能理解的方式。但动态范围是衡量F-STOP.每个人都代表了两种力量的这种差异。更好地理解考虑一个例子袖珍相机。在六个动态范围的袖珍摄像机额定速度可以正确捕获具有64次的亮点的图像(26)比最黑暗的阴影更明亮。所以6个f轴变成了26:1即64:1对比度。如果我们的眼睛可以感知和处理像静态照相机,他们只会向我们提供环境的快照,而不是像视频一样的连续系列图片。但幸运的是,他们没有;相反,当我们环顾四周时,我们的眼睛正常调整,以估计最大动态范围高达20 F-STOP。为了规范视力大自然的宏伟已经给了我们,最好的电影院级数码相机,在14到16°F停止的动态范围内。具有相应对比度的动态范围是下面的表格化:

动态范围(太多) 对比度
1 1:1
2 4:1
3. 8:1
4 16:1
5 32:1
6 64:1
7 128:1
8 256:1
9 512:1

如果所解释的数学超出了你的理解范围,下面的一幅类比图会让你对动态范围有更直观的理解。非hdr电视就像标准蜡笔中的一组普通颜色,它只能显示少量的颜色:红色、紫色、粉色、橙色、黄色、绿色和蓝色。但HDR电视有一个更动态的范围,可以产生更多的颜色范围。它不仅能显示紫色,还能显示出紫色的细微差别,比如栗色、薰衣草色、兰花色、李子色、茄子色等。这意味着您将在运行HDR内容的HDR电视上获得更加生动和详细的图片。

对比度是通过电视屏幕上最亮的白色和最暗的黑色之间的差异来衡量的,也可以用每平方米的烛台(cd/m)来衡量2),俗称虱子。Nits是电视行业中用来指示显示器亮度的首选单位。从一根蜡烛获得更好的透视光相当于1个单位。现在理想的低端是0 nits表示纯黑色。这听起来很好,从理论的角度,但很难达到完美的黑0 nits。幸运的是,随着OLED显示器的发明,这实际上是可以实现的。没有HDR的普通电视配备了标准动态范围的电视,能够产生300至500尼特的亮度。这就是HDR电视在数量上提高赌注的地方。高级HDR电视模型可以显示高达2000尼特的峰值亮度的HDR高光。在最近结束的最大的国际消费电子产品盛会——2018年消费电子展上,索尼展示了一款能够达到惊人的峰值亮度10000尼特的电视原型机!

电视HDR vs移动HDR

要记住的一件重要的事情是,电视HDR和照片HDR是不同的。人们常常认为他们是一体的。所以,让我们先澄清一些困惑。虽然这两种方法都能产生明暗对比更强的图像,但它们的工作方式是不同的。具有HDR摄像头功能的智能手机利用HDR功能,将一次拍摄的几张照片组合在一起。

在带有HDR模式的智能手机中,单独的照片拍摄于不同的光曝光。这些被称为停止,光线从一个停止加倍到下一个。第一个停止开始于极度暗图像,最后一点以异常明亮结尾。当不同停止的所有图像合并时,它们会在最终的HDR图片中呈现更好的亮度。

但这对电视HDR来说并不完全是这种情况。是的,你还在得到一个更广泛的色域还有对比度,但这不是由于混合了几张不同曝光的图片。对于电视来说,它与图像在屏幕上显示的方式和使用的源内容有关。

虽然HDR视频与HDR摄影共享了共同名称,但清楚地区HDR视频与智能手机摄影不同。他们的目标是相同的 - 在其图像的最轻和最黑暗的区域之间实现更多对比。它们的差异总结在下表中:

电视HDR 智能手机(照片)HDR
扩展电视对比度和颜色准确性,使现场看起来更加自然和现实 将多个不同曝光的图像组合成一个图像,模拟更大的动态范围

HDR -双向交通

我希望现在你能理解HDR的内容,甚至必须准备好用新的HDR动力电视滚动。但在你跳枪之前,你必须记住,HDR是双向交通。仅仅拥有HDR技术,不会让您的电视观看体验到Visionary Delight的巅峰。即使内容也需要是HDR。

所以基本上,HDR系统有两部分:

  1. 电视

第一部分,电视非常简单。您可以通过读取电视的规格表轻松确认HDR兼容性。支持HDR的电视在图像的某些区域中产生比传统电视更多的光线。当然,让电视更明亮,更加丰富多彩,你会花费更多,许多人的电视会给它的降压爆炸。但坚持。仅仅因为电视为HDR启用并不能保证它将优于所有非HDR电视。HDR标签表示电视将能够展示HDR电影和电视节目,但不是多么好。

可以说,HDR的核心在于内容。为了真正发挥其潜力,HDR电视需要HDR内容。值得庆幸的是,随着视频消费速度的增长和OTT (overtop)行业的蓬勃发展,HDR内容的数量正在快速增长。主要的OTT提供商Netflix和Amazon都有HDR内容。HDR的另一个来源是超高清蓝光光盘。但请记住,你需要一个超高分贝播放器来播放这些光盘。

HDR类型

HDR是电视界为提高流媒体内容特别是电视节目和电影的视觉美学而进行的最新技术创新。关于HDR的好消息有很多,突出的是它能在屏幕上显示出最好的图片/场景。但是HDR有什么坏消息吗?好吧,如果很多选项让你困惑,那么我有个坏消息要告诉你。随着HDR的日益普及,虚拟HDR格式之战也开始了,各公司都在努力推出自己的HDR。当HDR还很新的时候,只有两种格式,HDR10和杜比视觉,曾经统治着高科技电视,但现在也有了其他格式。所以,让我们一个一个来覆盖它们。

HDR10

HDR10是最常见和最容易实现的HDR格式。它是开源的,这意味着制造商不需要支付任何额外的授权费用,就像Android操作系统一样,在他们的hdr兼容电视上使用它们。HDR10接近于我们所说的标准HDR格式。如果你的电视支持HDR,那么它默认支持HDR10,因为每个HDR电视可以解码HDR信号来自HDR源。

你可能想知道为什么它被称为HDR10?10表示此HDR格式支持最大10位颜色深度。这将转化为HDR电视的约10亿颜色可见性。位颜色深度描述了图像中颜色的渐变量。非HDR屏幕通常为8位,允许高达1670万颜色的支持。

HDR10格式的缺点在于它的元数据处理。HDR10格式使用所谓的“静态”元数据。元数据是提供给电视的额外数据,它告诉电视如何显示HDR内容。静态元数据是指这些指令只在电影或节目中嵌入一次。它不同于动态元数据,这是在杜比视觉,我将很快介绍。静态元数据是一个单一的指令文件,而动态元数据给出指令每个场景或每帧的基础。为了更好地理解这一点:一个静态指令会在显示HDR内容的指令中说“每当有跳跃场景时,这是多高”。另一方面,动态元数据会根据单个场景指示电视应该跳多高。静态元数据如下所示单尺寸适合所有而动态元数据则根据场景/展示的类型和类型进行独特的处理。

杜比愿景

杜比视觉是更先进的HDR格式。但问题是,这是专利。电视机制造商将需要额外的硬件/软件,或者更具体地说,杜比解码器,以使杜比视觉HDR工作在他们的电视。他们还需要为此向杜比支付许可费。由于杜比视觉(Dolby Vision)支持12位色深,而不是仅仅10位色深,这一费用实际上转化为更好的图像质量。虽然这听起来不是很大的进步,但当转换到彩色复制时,杜比视觉HDR电视可以产生多达680亿种颜色,而HDR10电视可以产生10亿种颜色。12位颜色深度不仅仅与HDR有关,它还与显示面板有关。目前大多数面板支持10位颜色深度面板。所以,在它上观看杜比驱动的HDR并不会带来你所期望的杜比视觉HDR的所有好处。目前LG是杜比视觉HDR电视的主要支持者。

HDR10 +

这是最新形式的HDR,工作在缺点的HDR10。三星一直是跨越其发展和其他制造商的主要参与者松下飞利浦,TCL已经承诺在其即将到来的电视中提出这种格式。HDR10 +使用像Dolby Vision等动态元数据。这允许微调HDR如何不仅仅是针对奇点的整部电影,而是每场比赛或每帧的基础。这反过来又允许电影制作人在他们的景区细节中增加更多细微差别,以获得更加令人着迷的观看体验。HDR10 +的缺点是它仍然使用10位颜色深度,而不是12位杜比视觉优惠。

许多电视供应商将他们的HDR标签为HDR Pro或HDR Premium。这只是一个营销噱头,只是HDR10,而不是从规范的角度来看。只有HDR10+具有动态元数据处理能力。

混合对数伽马(HLG)

我们目前讨论的HDR格式是用于后期制作的内容,即在电影完成拍摄或节目的一集之后。这通常是以网络系列的形式从OTT提供商或形式电影在一个蓝光光盘格式。现场电视节目不支持HDR。这是英国的BBC和日本的NHK合作带来的广播电视内容与HDR的好处HLG又名Hybrid Log Gamma的形式。

目前可用的HDR格式的问题主要是HDR10和杜比愿景,难以广播。问题位于元数据中。因为在广播中,在传输过程中丢失的元数据很高,或者在用户结束时变得不同步导致视频渲染的问题。此外,它需要更大的带宽,广播公司被限制的东西。它们具有非常有限的带宽。这正是HLG格式尝试通过删除元数据并使用不同的编码技术来修复。HLG HDR格式的一个大优势是其背部兼容性。这意味着它也可以使用非HDR电视。嗯,这并不意味着非HDR电视会向您展示HDR内容,但它将简单地显示标准定义。这是鉴于HDR10或杜比视野并不逆转兼容。 TVs without HDR capability when supplied with HDR content would not be able to understand HDR signal and won’t display any content.

但请记住,不像流行的HDR格式,没有HLG电视节目或电影可用。印度的电视广播公司在创新方面通常比较落后,所以我认为在不久的将来不会有任何频道播放HLG的内容。业内专家认为,如果电视有必要的硬件和HDR通过固件更新,可以增加HLG功能。所以,这是一件好事,这意味着即使你的电视没有附带HLG HDR,如果你的电视制造商真的关心你,你仍然可以通过OTA(无线)获得支持。

结论

高动态范围(HDR)比三个无关紧要的词要复杂得多。但同时,它也是一项很有前途的技术,通过扩展范围再现真实的图像,让我们更深入地沉浸在我们喜欢看的壮观的电影和电视节目中。HDR添加了额外的颜色,提高了阴影和高光的清晰度。虽然这些改进听起来很微妙,但却是非常重要的。采用HDR比拥有更大的分辨率要好。因为HDR提供了一个更令人满意的图像,而不是简单地使用额外的像素。HDR的整体效果是使你在3D图片中看到的图片更有冲击力。

如果您还在想知道您购买的下一个电视是否应该兼容HDR,我的建议将是肯定的。虽然有一种警告:HDR是端到端技术。从创建到家居电视屏幕上的每一步都需要兼容HDR兼容。此外,为了更好的HDR效用,请确保您的电视提供良好的峰值亮度,如果其杜比视觉兼容,请确保屏幕支持12位颜色深度。

关于作者
Hussain Kanchwala是孟买大学的一名电子工程师。作为BijliBachao的分析师,他密切关注电子产品和电器的最新技术,跟踪白色家电公司的业务,并监控消费者行为。德赢吧他有工程背景,喜欢细节,有写作天分,他经常写关于品牌和产品的评论。

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