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什么是HDR,它如何影响电视画面质量?

通过 2021年7月17日, 19日的评论

随着节日季的开始和“更大”“更智能”电视的流行,你可能会被诱惑去买一台新电视。如果你碰巧是细心的消费者之一,在购买电视机前仔细检查规格表,你肯定会遇到一种叫做HDR的东西。HDR代表高动态范围它显著地扩大了两个重要因素的范围-对比度和颜色精度。因此,图像中较亮的部分会变得更亮。所以,图像似乎更有深度。颜色范围扩大,以显示更明亮的蓝色,绿色,红色和其他介于两者之间的颜色。例如,一个晚上的篝火拍摄的HDR内容将在火焰中有微妙的细节,而不仅仅是看起来被吹灭了。使用HDR,你可以识别出在画面边缘昏暗环境中几乎没有灯光的物体。因此,hdr兼容的电影可以把电视推向他们的极限,更亮的高光,完美的黑色和更广泛的色域

为了更详细地了解HDR,我们首先需要了解对比度。

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。不过,如果你在大商店或购物中心看电视,就不容易找到。因为那边的推销员会用clichés来哄骗你,比如‘更高清晰度’、‘更多像素’和‘最低价格’。他很少谈到电视的对比度。但是在网上浏览电视模型时,如果你仔细阅读规格部分,你经常会读到一些叫做对比度的东西。

对比度本质上是屏幕所能产生的最亮白色和最暗黑色之间的差别。所以,它的意思是显示屏上最亮的点和最暗的点的亮度。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。这是很重要的,因为在屏幕上不同区域有正确的亮度是使黑暗区域看起来足够黑暗而不丢失细节的关键。为了更好地估算明亮区域的最佳能见度,想象一下城市的夜景。具有良好对比度的屏幕将清楚地向你展示黑暗的夜空,同时使城市灯光的细节突出。另一方面,如果你的屏幕的对比度太低,整个场景会更少细节,更多的是灰色色调,缺乏适当的深黑色。

对比度和色彩精度可以说是决定电视显示质量好坏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,色彩精度决定了屏幕上的色彩与现实生活的相似程度。如果你把两个电视放在一起,一个有更高的对比度和更高的色彩精度,另一个有更高的分辨率(更多的像素),一个有更高的对比度会被大多数观众选择。HDR本质上是为了提高对比度和色彩精度。

动态范围数学

动态范围与对比度很像,测量图像的最亮部分与最黑暗的差异。对比度比用线性数字以一种简单的方式代表最亮白的白人和最黑暗的黑色的亮度。但动态范围是测量的太多每一个都表示这个差的2的幂。为了更好地理解,考虑一个袖珍相机的例子。一个具有6 f档动态范围的袖筒相机可以正确地捕捉到亮度为64倍的图像6)比最黑暗的阴影更明亮。所以,6个f停等于2个6:1即64:1对比度。如果我们的眼睛能像一个静止的相机一样感知和处理,它们就会给我们环境的快照,而不是像视频那样连续的一系列图片。但幸运的是,他们没有;相反,当我们环顾四周时,我们的眼睛不断地调整,以达到估计的最大动态范围,多达20 f-stops。要衡量大自然赋予我们的宏大视觉,最好的电影院级数码相机的动态范围最高可达14至16 f-stops。动态范围及其对应的对比度如下表所示:

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,下面的一个类比图会让你对动态范围有一个更直观的理解。一台非hdr电视就像一组普通的颜色,就像标准的蜡笔,它只能显示少数几种颜色:红色、紫色、粉色、橙色、黄色、绿色和蓝色。但是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。这意味着您可以在运行HDR内容的HDR电视上获得更加生动和详细的图像。

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,也可以用每平方米坎德拉(cd/m)来衡量2),也就是虱子。Nits是电视工业中表示显示器亮度的更常用单位。为了得到更好的透视光,一支蜡烛相当于1尼特。现在理想的低端是0尼特代表纯黑色。这听起来不错,从理论的角度,但很难达到完美的黑0尼。幸运的是,随着OLED显示屏的发明,这实际上是可以实现的。没有HDR的普通电视配备了标准的动态范围电视,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。高端HDR电视模型可以显示高达2000尼特的HDR高光亮度。在最近结束的最大的国际消费电子盛会2018年消费电子展上,索尼展示了一款可达到令人惊叹的最高亮度10000尼特的电视机原型!

电视HDR vs移动HDR

牢记的重要事项之一是电视HDR与照片HDR不同。人们经常认为他们是一个和一样的人。所以,让我们先清理一些混乱。虽然两者都导致在光和黑暗之间具有更大对比的图像,但它们的工作方式是不同的。具有HDR相机功能的智能手机通过组合在单个突发期间拍摄的几张照片来利用HDR。

在带有HDR模式的智能手机上,不同的光线曝光可以拍摄不同的照片。这些被称为光阑,从一个光阑到下一个光阑的光量是原来的两倍。第一站以一幅极其黑暗的图像开始,最后一站以一幅异常明亮的图像结束。当所有不同位置的图像被合并时,它们会为最终的HDR图像提供更好的亮度。

但电视HDR并非如此。是的,你仍然会得到更广泛的色域和对比度,但这并没有出于多种光曝光的几个图像的混合。在电视的情况下,它必须用屏幕上显示图像的方式和所使用的源内容。

虽然HDR视频与HDR摄影有着共同的名字,但显然HDR视频与智能手机摄影不同。他们的目标是相同的——在图像中最亮和最暗的区域形成更多的对比。下表总结了两者的差异:

电视HDR. 智能手机(图)HDR
扩大电视的对比度和色彩精度,使场景看起来更自然和真实 将多个不同曝光的图像组合成一个单一的图像,模拟更大的动态范围

HDR—双向流量

我希望你现在已经理解了什么是HDR,并且已经准备好了一台全新的HDR电视。但在你开始行动之前,你必须记住,HDR是双向通信。仅仅拥有HDR技术并不能简单地将你的电视观看体验带到幻想的喜悦的顶峰。甚至内容也需要HDR。

基本上,HDR系统有两部分:

  1. 电视

第一部分,电视很简单。您可以很容易地确认HDR兼容性,通过阅读规格表的电视。在图像的某些区域,hdr电视比传统电视产生更多的光。当然,让电视更明亮、色彩更丰富会让你花更多的钱,而许多HDR电视会让它物有所值。但等一等。仅仅因为一台电视启用了HDR并不能保证它就能胜过所有非HDR电视。HDR标签意味着电视将能够显示HDR电影和电视节目,但不是多么好。

HDR的核心可以说在于内容。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 (over- top)产业的迅速发展,HDR内容的数量正在快速增长。主要的OTT提供商Netflix和亚马逊都有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UHDBD播放器来播放这些光盘。

HDR类型

HDR是电视世界的最新技术创新,以改善流媒体内容的视觉美学,​​尤其是电视节目和电影。关于HDR的好消息很多,突出的能力在屏幕上带出最好的照片/场景。但是有没有与HDR相关的坏消息?好吧,如果众多选择让你混淆,那么我对你有坏消息。随着HDR的普及越来越令人兴气,有虚拟HDR格式战争的开始,因为公司正在努力携带自己的HDR。当HDR新的只有两种格式,HDR10和杜比愿景时,曾经统治过高科技电视,但现在也有其他格式。所以,让我们一个接一个地覆盖它们。

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,就可以在他们的hdr兼容电视上使用它,就像Android操作系统一样。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电视可以解码来自HDR源的HDR信号。

你可能想知道为什么它被称为HDR10.?10表示该HDR格式最大支持10位颜色深度。这意味着HDR电视上大约有10亿的彩色可见性。位颜色深度描述了图像中颜色渐变的数量。非hdr屏幕通常是8位的,最多支持1670万种颜色。

HDR10格式的缺点位于其元数据处理中。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,它告诉它如何显示HDR内容。静态元数据是其中只嵌入电影或节目中的这些指令。它与动态元数据不同,该数据存在于杜比视觉中,我很快就会掩盖。静态元数据是单个指令文件,而动态元数据为每个场景或每个帧提供指令。更好地理解考虑一下:单一的静态指令会说“每当有跳跃场景这是有高度”到电视的指令,以显示HDR内容。另一方面,动态元数据将根据各个场景指示电视对于各个跳转场景有多高。静态元数据如下万能的解决而动态元数据则基于场景/表演的类型和类型进行独特的处理。

杜比的愿景

杜比愿景更先进的HDR格式。但抓住是,它是专有的。电视制造商需要额外的硬件/软件或更具体地介绍杜比解码器,使杜比视觉HDR在他们的电视上工作。他们还需要向杜比支付许可费用。这笔费用实际上转化为改善的图片质量,因为杜比视觉支持12位色力,而不是10。虽然这可能听起来很大,但当它转化为色彩再现时,杜比视觉电视电视的生产高达680亿美元颜色与HDR10相反的颜色。12位颜色深度不仅仅是HDR,它还可以使用显示面板。目前大多数面板最多支持10位颜色深度面板。因此,观看杜比动力的HDR,它不会从杜比视觉HDR中带出所有你期望的所有善良。目前LG是杜比愿景电视的主要支持者。

HDR10 +

这是最新形式的HDR,它的工作在HDR10的缺点。三星主要玩家是否在开发它和其他制造商一样松下飞利浦,TCL已经承诺在他们即将推出的电视机中推出这种格式。HDR10+使用动态元数据,如Dolby Vision。这允许对HDR的外观进行微调,不仅适用于整部电影,而且适用于每个场景或每个帧。这反过来又能让电影制作者为他们的风景细节添加更多的细微差别,以获得更迷人的观看体验。HDR10+的缺点是它仍然使用10位颜色深度,而不是杜比视觉提供的12位颜色深度。

许多电视供应商将他们的HDR标为HDR Pro或HDR Premium。这只是一个营销噱头,仅仅是HDR10,从规范的角度来看并没有更多内容。考虑到它的动态元数据处理能力,只有HDR10+是真正的。

混合测井伽马(HLG)

到目前为止,我们讨论的HDR格式是为了在整个电影或表演集的完整拍摄后显示的内容。这通常是来自OTT提供者的Web系列的形式,或以蓝光光盘格式的形式电影。直播电视显示从现场场景显​​示视觉效果不支持HDR。这是来自日本英国的BBC和NHK的地区共同努力,以HLG AKA混合日志伽玛形式带来广播电视内容。

目前可用的HDR格式(主要是HDR10和杜比视觉)的问题在于它们难以播放。问题在于元数据。因为在广播中,元数据很可能在传输过程中丢失或不同步,从而导致用户端视频呈现出现问题。此外,它需要更大的带宽,这是广播公司受到限制的。它们的带宽非常有限。这正是HLG格式试图通过删除元数据和使用不同的编码技术来解决的问题。HLG HDR格式的一大优势是它的向后兼容性。这意味着它也适用于非高清电视。当然,这并不意味着非HDR电视会显示HDR内容,而是简单地以标准清晰度显示。考虑到HDR10或杜比视觉不能反向兼容,这是很重要的。 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,与流行的HDR格式不同,目前还没有HLG电视节目或电影。印度的电视台在创新方面普遍落后,所以我认为在不久的将来不会有任何频道流媒体HLG内容。业内专家认为,如果电视有必要的硬件和HDR,可以通过固件升级,为电视添加HLG功能。所以,这是一件好事,这意味着即使你的电视不是与HLG HDR一起发货的,如果你的电视制造商真的关心你,你仍然可以通过OTA(空中)得到支持。

结论

高动态范围(HDR)远比三个无伤大雅的词复杂得多。但它也是一项很有前途的技术,通过扩大范围再现逼真的图像,将我们更深入地沉浸在我们喜欢的壮观的电影和电视节目中。HDR增加了额外的颜色,提高了阴影和高光的清晰度。虽然这些改进听起来很细微,但意义重大。使用HDR比使用更大的分辨率要好。因为HDR提供了一个视觉上更令人满意的图片,而不仅仅是有额外的像素。HDR的整体效果导致了你会在3D图片中发现的画面的穿透力。

如果你还在想下一个买的电视是否应该是HDR兼容的,我的建议是肯定的。但是有一个警告:HDR是一种端到端技术。在你家里的电视屏幕上,从创作到复制的每一步都需要与hdr兼容。此外,为了更好地利用HDR,请确保您的电视提供一个良好的峰值亮度,如果它的杜比视觉兼容,确保屏幕支持12位颜色深度。

关于作者
Hussain Kanchwala是孟买大学的电子工程师。作为BijliBachao的一名分析师,他密切关注电子产品和家电的最新技术,跟踪白色家电公司的业务,并监控消费者的行为。德赢吧他有工程背景,喜欢细节,有写作天赋,经常写关于品牌及其产品的评论。

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