不知道大家有没有发现,如今包含电视厂商、相机厂商以及手机厂商,在宣传自家产品时一定离不开一个要素——HDR技术。作为一项视觉技术,HDR可以提供更吸睛、更震撼的视觉效果,能够更加忠实地还原人眼真实所见的画面,提升感官上的沉浸感。

近十年来,消费者对于影像技术发展的关注重心也产生了一些偏移。从起初的从追求画面像素的多寡、分辨率的高低,转移到了对画面色彩、画面光影的更高要求上。正因如此,沉寂多年的HDR技术也在近几年慢慢步入公众视线,并开始更多地被硬件厂商、内容制作商以及影音爱好者所提及。

作为次世代影像技术核心的HDR,发展多年来,给我们的视觉体验带来了哪些变革?今天我们一起来探讨一下这件事。
四种主流的HDR类型
在文章的开始,我们来聊聊那些被我们熟知的HDR技术。先来简单科普一下HDR技术的定义,HDR全称为High Dynamic Range,即高动态范围,与之相对的即是标准动态范围(SDR,全称为Standard Dynamic Range)。HDR技术可以带来更亮的亮度上限,更暗的亮度下限,以及更宽的色彩范围。通俗来说,HDR可以让亮的画面更亮、暗的画面更暗,色彩效果更逼真明艳。

HDR概念早在多年前诞生,最早可追溯到19世纪50年代,但却在近几年才得到相对标准化的定义。在目前,HDR标准主要有以下四种,分别为HDR10、HDR10+、杜比视界、HLG,我们也来简单了解一下这四种主流的HDR标准。
HDR10
HDR10标准由消费者技术协会(CTA)在2015年开发,该标准要求必须使用宽色域 Rec.2020 色彩空间,10bit色深,以及SMPTE ST 2084(PQ)图像传输功能。由于这是一个免版税的开放标准,因此HDR10也成为了当前最常见的HDR标准。几乎所有的电视厂商,以及流媒体内容制作商都支持这一标准。

杜比视界
杜比视界可谓是知名度最高的HDR标准之一了,我们常常能够在电视产品的宣传页面,或者流媒体内容的制作格式中见到它。杜比视界由杜比实验室提出并定制。该标准要求必须使用宽色域Rec.2020色彩空间、12bit色深、SMPTE ST 2084(PQ)图像传输功能。不同于前面提到的HDR10标准,若厂商想要使用杜比视界这一标准,则需要支付一定的版税费用。

HDR10+
HDR10+标准可被视作HDR10的升级版,该标准由三星、亚马逊、松下以及20世纪福斯电影公司共同开发,并且于2017年正式公布。HDR10+标准的诞生,则是源于三星等一众厂商不愿意支付使用杜比视界的授权费用,而它也被视作是杜比视界的最直接竞争对手。即便如此,先入为主的杜比视界仍然呈现着难以撼动的姿态。对比HDR10+相对比较单薄的阵营,杜比视界阵营则拥有苹果、谷歌、LG、Netflix、索尼以及大多数好莱坞主流制片厂。显然,HDR10+想要与之抗衡还尚需时日。

HLG
前面我们提到的HDR10、杜比视界以及HDR10+主要是应用于硬件以及流媒体制作领域。相比之下,HLG更像是另一个体系内的产物,因为它是广播电视节目的HDR标准。HLG标准由英国广播公司以及日本的NHK两家电视台牵头开发,因其无需授权费的优势特性,因此该HDR标准的应用也是十分广泛的。此前,由央视体育频道直播的2022卡塔尔世界杯,该直播源采用的便是HLG这一HDR标准。

了解完上面的四种主流的HDR标准以后,我们针对和消费领域更加贴近的HDR10、杜比视界以及HDR10+做一些对比分析,看看三者之间的差异。

不难看出,三种HDR标准的核心差异主要体现在峰值亮度、色深以及元数据类型。其中杜比视界标准为12位色深,HDR10以及HDR10+均位10位色深。如何理解色深这一概念?色深即为色彩深度,可以简单理解为数字越大、色彩的丰富度越高,颜色之间的过渡自然也就更加顺滑。

峰值亮度这项指标与色深相似,我们可以理解为峰值亮度更高,所能够呈现明暗层次感就更加鲜明。需要知道的是,人眼能够感知的亮度范围在200~20000nits之间,而HDR标准同样拥有比较高的峰值亮度,则能够更加还原我们真实所见的画面亮度。从上面的表格中也可以明显看到,杜比视界标准的峰值亮度达到了10000nits,这也是该标准占据主流的核心原因之一。

三项HDR标准中的“元数据”,其作用是告诉设备用什么样的方式显示画面内容。我们可以简单地理解为,静态元数据如同一套固定的参数,套用在所有视频画面上,而动态元数据则可以让每一帧画面都拥有单独的参数。我们可以简单类比为,静态元数据就如同固定的烹饪手法,烹调所有不同的食材;而动态元数据则是按照不同食材,采用不同的烹饪方式。相比之下,前者虽有食材上的差异,但味道、口感将会十分趋近,而后者则能够提供更丰富的味觉感受。同理,采用动态元数据的杜比视界以及HDR10+也可以让视觉画面更生动、更丰富。

HDR给视觉体验带来的提升
在很长一段时间以来,由于SDR标准对设备的要求更低,因此拥有更出色的兼容性。直至今日,SDR都是目前最主流的视频标准之一。我们在社交平台、流媒体平台上看到的绝大多数视频内容,都采用了这一标准。

而HDR的横空出世,对于视觉体验的提升可谓是巨大的。与SDR内容相比,HDR画面的峰值亮度可以达到1000~4000nits,而杜比视界甚至可达到10000nits,而SDR的峰值亮度仅为100nits。然后就是另一项关键的参数——色深,前面我们提到了,色深数值越高,画面色彩的连贯性更佳,而HDR画面的色深往往达到了10bit甚至12bit,而SDR画面的色深仅为8bit。

HDR画面能够呈现更多的明暗层次、更顺滑的色彩过渡,也能够更还原我们在现实世界里观察到的画面。对比之下,SDR画面往往无法真实还原画面的细节质感,例如该明亮的地方不够亮、该黑暗的地方黑得不够纯粹、色彩过渡出现比较明显的断层等等。

简而言之,SDR标准因其优秀的兼容性备受硬件厂商以及内容制作商的青睐。而随着我们物质生活水平以及审美标准的不断提升,我们对于“美”也有了更高、更细致的要求。正因如此,能够提供更佳视觉效果、同时对硬件需求更高的HDR应运而生,并且不断发展进化至今。

如何享受HDR内容
说了这么多,作为用户我们怎么样才能够体验到HDR效果?在这里我们主要聊一聊影音方面的实现方式。

与HDR视觉体验直接相关的,包含着三个方面:显示设备、输出设备、片源,三者缺一不可,结合在一起才能够提供HDR视觉体验。
显示设备&输出设备
先说显示设备,想要在电视上观赏HDR内容,需要电视本身支持HDR显示。而前面我们也提到了,目前主流的HDR标准有四种。其中,由于HDR10+系三星牵头发起的,那么三星自家的电视产品,大多数都支持HDR10+标准,而索尼、LG等杜比视界阵营中的支持者,自家的产品自然也支持杜比视界标准。大家可根据自己对HDR内容的需要,来选择相应的HDR显示设备。

值得关注的是,前面我们提到了HDR10+、杜比视界都采用了动态元数据,那么如果想要观看这两类HDR效果,除了需要选择支持相应标准的显示设备以外,还需要配合对应的HDMI线缆。以绿联HD140 HDMI 2.1版高清线为例,这条线缆支持静态HDR(即采用静态元数据的HDR标准),以及动态HDR(采用动态元数据的HDR标准),可以满足观看HDR10+或者杜比视界内容的需求。相比之下,采用HDMI 2.0规格的线缆,则仅支持静态HDR,大家可按需选择。

至于输出设备,主要是电视盒子以及*放播**器,也需要提供对HDR显示的支持。电视盒子方面,苹果推出的高清电视机顶盒AppleTV便支持杜比视界以及HDR10+,安卓阵营方面也不乏支持各类HDR标准的产品,选购时需要多留意商品详情页的相关描述。

片源
前面我们提到了,HDR这一术语也频繁被流媒体内容制作商所提起。如果我们想要享受HDR画面效果,*放播**的片源同样需要支持HDR标准。这里以流媒体平台*载下**的影视资源为例,一般在文件名上会标注出所支持的HDR类型。以下图为例,这份电影资源便同时支持杜比视界以及HDR10。

而部分电影资源还会在命名处,标注出画面的色深类型,而HDR画面的色深主要为10bit(HDR10、HDR10+等)以及12bit(杜比视界等),这也是一种辨别的方式。

显而易见的是,HDR技术的对视觉体验的提升是比较明显的,包括色彩、亮度、光影层次感等方面。直至今日,我们享受HDR效果的门槛也大大降低了,既可以通过搭建家庭影院来享受HDR影视内容,也可以直接在流媒体平台上观看。我们也有理由相信,随着显示技术、硬件终端的不断发展,HDR技术也将会给大众的视觉体验,带来更多提升。