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iPhone、华为、三星、小米的HDR屏幕到底是不是“真HDR”?

2020-02-01 阅读:
iPhone、三星和一加的屏幕在今年无疑公认是顶级的,而且不止这些厂商宣传HDR、国内的OVHM也都纷纷把HDR屏幕当成主要卖点,那么该如何辨别这些是不是“真HDR”?这就又到了UHD联盟出场的时刻了,事实上,他也做了有关手机的认证标准Mobile HDR Premium,让我们来一窥究竟。

不知从何时起,HDR的名字开始出现在各大厂商的宣传语之中,从电视到投影仪,甚至近两年来的手机,都喜欢给自己的产品套上一个“支持HDR”的名号进行包装。作为一个2015年才真正诞生的标准化名词,HDR普及的迅速程度远超大家的想象,那么就让我们来了解一下,在厂商们纷乱的广告语之中,到底什么才是真正的HDR?H8hednc

我们为什么需要HDR?

对于大多数消费者,第一次接触到HDR这个名词恐怕是在手机拍照。其实HDR技术用于拍照的历史可以追溯到胶片时代,几十年前,摄影师就会拍摄数张不同曝光程度的底片,并在暗房使用一种叫做减淡和加深(dodging and burning)的手法,将数张底片合成为一张具有高动态范围的照片。随着数码摄影的出现,HDR(High-Dynamic Range 高动态范围图像)将暗房里的技术带入了相机成像传感器,通过同一个场景进行多种不同的曝光,最后进行多张合成,最终增强照片动态的范围,增加照片的层次感。H8hednc

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而在影视行业HDR(High Dynamic Range)算是新生概念,和传统标准动态范围SDR(Standard Dynamic Range)相比,HDR具有有更宽的色彩范围,更亮的亮度上限和更黑的亮度下限,同时在对比度、灰度分辨率等维度上对影像质量上进行了整体提升,给体验者带来更具沉浸式的感受。H8hednc

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真实世界的亮度范围是十分广阔的,而人眼能感知到的亮度范围也能十万尼特左右。举个例子,用分光色度计测量向着阳光盛开的花朵,其黄色区域亮度最高可达14700尼特,边缘的红色是2300尼特,中央的花蕊和绿叶只有200尼特以下,但这张照片在窄色域、亮度普遍不超过100尼特,对比度也只有1000:1的SDR显示效果下色彩会暗淡很多,而随着技术的发展,HDR技术色域广、普遍亮度在1000尼特,对比度甚至能达到上万,虽然还是远达不到现实标准,但比三十年前的SDR还是前进了一大步。H8hednc

HDR的繁多标准

目前在业界,HDR标准还没有一个最终定义:主流的有美国消费者技术协会主推的HDR10,杜比推出的Dolby Vision,三星的HDR10+,BBC和NHK联合制定的HLG格式,UHD Premium等,如果你想了解各大厂商在都分别属于哪种“HDR阵营”,请参考The HDR Ecosystem Tracker (mid-2019)。HDR标准大致可以分为两派,一种是只有硬件使用建议的HDR标准,一种是有明确硬件规定的HDR标准,前者的代表是HDR10、Dolby Vision和HDR10+、后者则是UHD Premium和DisPlayHDR。H8hednc

亲民的HDR10

HDR10是消费者技术协会2015年宣布的开放标准,使用它不需要支付任何版权费,其中的“10”来自于10位色深,除了色深之外,HDR10建议使用广色域Rec.2020、PQ(SMTPE ST2084)绝对值显示,以及静态数据处理方式。H8hednc

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HDR10是最基础的HDR标准,也是目前应用最广泛的标准,几乎所有的主流电视制造商以及流媒体厂家都支持HDR10,好莱坞的七大电影公司 (索尼、二十世纪福克斯、迪士尼、华纳兄弟、派拉蒙、环球,以及新晋的Netflix)也都会采用HDR10来制作高清蓝光格式的资源。除了上述影像领域的资深厂商,Xbox One、PS4以及Apple TV 4K等客厅娱乐终端也都支持HDR10。H8hednc

但HDR10尽管应用最广泛,但它的缺点也很明显,HDR10的出发点是网络流媒体和高清电视节目,很少会考虑普通电视的收看需求(广播电视、电影)。如上图所示的Rec.2020广色域,除了部分流媒体会去尝试,电影行业还是会老老实实的用P3,纯种HDR10节目并不好找。更别提电视本身能达到P3就已经是优秀标准了,规定建议的Rec.2020广色域没有实际意义。H8hednc

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不仅如此,如果在一台非HDR电视上去显示HDR10内容,会出现两种情况,一是无法解码导致花屏,二就算能解码,影片中的高亮部分也会直接被砍掉,这个原因就在于上文所提的PQ显示。H8hednc

PQ显示是杜比研发出的一套光电转换算法,有着更符合人类视觉感知的伽玛曲线,处理亮度的绝对值高达10000尼特,但缺点是它完全不会按照显示设备的亮度来进行“适配”。一台电视最大亮度到300尼特,就显示到300尼特,原片场景高于这个数字的直接一刀切,都按照300尼特显示,完全没有区分度。H8hednc

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为了解决这个问题,以广播电视节目为主的BBC和NHK才另做了一套HLG算法,针对非HDR电视进行优化,把所有场景亮度尽量平均的往下降,在尽可能的在最大只有300尼特的电视下做出原本1000尼特之间的区分度。H8hednc

这也诞生出了另外一个问题:部分电视厂商开始标注诸如“支持HDR/HLG标准”来作为噱头,但只是在电视内放了一块HDR解码芯片保证不花屏,硬件配置却不敢恭维,亮度只有300尼特,却堂而皇之标注着HDR。说到底,HDR10只是建议1000尼特,但是对具体亮度并没有过多的要求,给了这些厂商可乘之机。HDR10标准上下限过高,缺乏严格定义,是低端“HDR电视”烂大街的一个重要原因。H8hednc

杜比视界:HDR的王者

杜比视界是当前HDR的最高标准,由杜比实验室提出并定制的非开放标准,若要使用此标准则需要交付版权费用(每台电视机三美元)。其实杜比视界和HDR10算是师出同门,杜比实验室就参与了诸多HDR标准的制定,譬如上文提到的PQ绝对值显示,所以杜比视界很多标准和HDR10等同,采用了Rec.2020广色域, PQ绝对值显示,但和HDR不同的是,杜比视界采用 12bit 色深,并且支持动态数据元结构。并且杜比视界可以完全兼容HDR10,针对非HDR电视,也可以自动进行转换。H8hednc

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首先是12 位色深,我们在以前常常听到XX手机或者电视支持1600万色,那是因为在HDTV时期,8位色深最多可以显示1600万种颜色,而近几年,在支持10位色深的HDR10标准下,可以显示10.7 亿种颜色,但杜比视界的12位色深则更进一步,可以显示680亿种颜色,杜比视界相比HDR10能够支持更丰富的色彩显示。H8hednc

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动态数据元结构又是什么?它可以在视频流场景转换的过程中,将颜色和局部亮度信息进行实时修正,可以更准确地还原事物的本来面目,实现更好的显示效果。而HDR10只采用静态数据元结构,在处理转换局部信息时,只能依照全局视频数据进行处理,无法让转换场景更加突出。H8hednc

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我们以同样支持动态元数据的HDR10+标准为例,在同样的日出场景中,随着太阳的逐渐升起,你是能看到阳光是怎样逐渐照亮局部的云层和海面的,凸显出层次感;但放到HDR10里,可能就只会看到屏幕整体亮度在一点点的提升,没有“逐渐升起”的感觉。H8hednc

不过说了那么多,目前消费端的电视,并没有能够支持12色深的产品出现,并且1000尼特的要求也鲜少有人达到,杜比在消费端认证并不如工业端那么严格,但即便如此,敢拿杜比视界做背书的电视,都是优秀电视(价格也很优秀)。H8hednc

虽然不如HDR10普及,但是杜比视界也是近两年的热门标准,如今好莱坞七大电影公司均有支持杜比视界和杜比全景声的作品,国内外的流媒体也都上线了杜比视界和杜比声效的相关支持。若要去体验杜比视界的震撼力,也可以直接去杜比影院(不是支持“杜比全景声”的影院)观赏,原生12色深、上百万的对比度(IMAX对比度通常不到一万)、较普通IMAX亮度提升两倍的荧幕,相信能给你留下深刻印象。H8hednc

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业界新星HDR10+

HDR10+诞生的缘由很简单,是三星对标杜比视界制定的一项标准,相当于HDR10的进化版。HDR10+和杜比视界是唯二支持动态数据元结构的HDR标准,和杜比不同的是,HDR10+也是开放标准,旨在用更低廉的价格来获得更好的视听体验。H8hednc

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关于HDR10+可以说的不多,在HDR本身都是一个比较新的概念的现状下,HDR10+标准更是稚嫩,好莱坞影业开始试水HDR10+也就是近一年的事,不过作为新兴标准,HDR10+的发展也足够迅猛,并且也积极的在加快对显示器和移动设备的相关认证。H8hednc

到底什么才是真HDR?UHD告诉你

前面我们介绍了许多关于HDR的标准,但可以看出,HDR认证本身并没有一个明晰的参数(换句话说越贵越好,牌子越大越好),那么真正顶级的HDR该是什么样子?UHD Premium给了我们答案,UHD是UHD联盟制定的第一个消费类设备HDR显示标准,主要规范了液晶、OLED电视HDR显示效果,具体规范如下:H8hednc

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  • 分辨率达到3820×2160
  • 色深达到10位
  • 支持BT.2020色域信号输入
  • 显示覆盖90%以上DCI-P3色域空间
  • 符合PQ显示
  • LCD屏幕亮度达到1000尼特以上/黑位低于0.05尼特
  • OLED屏幕亮度540尼特以上/黑位低于0.0005尼特

但不知为何获得UHD认证的电视出奇的少,但依旧不妨碍我们用此当参照物去衡量一个优秀“真HDR”电视的标准。H8hednc

DisPlayHDR,专属于显示器的HDR

DisplayHDR是专门针对显示器市场推出的标准,分为HDR 400、HDR 500、HDR 600以及HDR 1000,数字后缀和HDR10没有关系,纯粹是指能达到的最大亮度。随着OLED显示器和Micro LED显示器的出现,DisPlayHDR也一直在调整自己的认证标准,但在今天的显示器市场依旧有着比较权威的地位。H8hednc

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对于大众玩家HDR 400是不错的入门标准,峰值亮度要达到400尼特,持续亮度320尼特,黑位通道亮度最低0.4尼特、角亮度最低0.1尼特,色域达到95% rec.709,色深达到8位,全局调光。实话说这个标准在当今的显示器市场下,属实不算高,但根据DisPlayHDR的制定者表示,达到此标准的显示器在市面上也就占到15%左右。H8hednc

对于显示器有一定追求的玩家,我们更推荐HDR 600的显示器:峰值亮度600尼特,持续亮度350尼特,黑位必须低于0.1尼特,大于90%的P3色域,10位色深,动态分区背光,并且黑白亮度响应时间小于8帧。H8hednc

手机上的HDR?

如今除了电视和显示器领域,手机HDR显示也弄得风生水起,除了手机屏幕TOP2的苹果三星之外,如今越来越多的国产厂家也宣传自己的手机支持HDR、HDR10+、杜比视界等等,诸如YouTube、Netflix等网站也针对部分设备上线了HDR模式,移动设备究竟能不能承担HDR的重任呢?H8hednc

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答案很复杂,事实上,大多数“Mobile HDR”标准,相对电视而言或多或少都有缩水,就用iPhone 11和iPhone 11 Pro为例,两者都支持HDR和杜比视界,但是两者的对比度可谓是天差地别(1500:1和1000000:1),只有在比较页面才会写一句,OLED屏幕的iPhone“支持高动态范围显示”,除此之外我们也找不到苹果口中“高动态范围”的任何细节。三星和一加7TPro的HDR10+认证也是如此,并没有相关硬件标准流出,较难令人信服。H8hednc

但纵观诸多评测,iPhone、三星和一加的屏幕在今年无疑公认是顶级的,而且不止这些厂商宣传HDR、国内的OVHM也都纷纷把HDR屏幕当成主要卖点,那么该如何辨别这些是不是“真HDR”?这就又到了UHD联盟出场的时刻了,事实上,他也做了有关手机的认证标准Mobile HDR Premium,让我们来一窥究竟。H8hednc

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  • 60ppd(在ppi上加上了双眼距离屏幕的算法,20cm距离下约为300ppi)
  • 最高540尼特/黑位低于0.0005尼特
  • 90%以上P3色域
  • 10位色深

如果按照这个标准,那么很遗憾,所有手机全部阵亡……H8hednc

不过Mobile HDR Premium还是给三星galaxy S8和S9系列加了个认证,但包括后来的S10,都没有通过这个手机上最严的HDR标准,但S8和S9的色深也不到10位(10位色深的只有拥有LCD顶级屏幕的夏普AQUOS R3),恐怕是UHD联盟发现自己设定的标准过于严苛,根本没人过的了。H8hednc

但是有了S8和S9作为标杆,那么能够有资格称为“HDR屏幕”的OLED移动设备就有很多了:H8hednc

  • 400ppi
  • 最高500尼特/黑位低于0.0005尼特
  • 90%以上P3色域
  • 8位色深

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至于LCD屏幕,以iPhone 8 Plus作为标杆即可(低点要求iPhone 8就足够)H8hednc

  • 400ppi
  • 最高600尼特/最低5尼特
  • 90%以上P3色域
  • 8位色深

H8hednc

以上述标准参照物的话,国内宣传支持HDR显示的小米9和MIX3、华为P20之后的所有华为旗舰,都是毋庸置疑的“HDR”屏幕,诸位可以根据以上标准来参照一下自己的手机。H8hednc

HDR的融合

尽管当下的HDR有着各种标准令人头昏脑涨,但不可否认的一点是,自HDR标准出现后,越来越多的消费者开始注意到了屏幕显示的重要性,对于电视显示器手机的要求也不再是几年前的“色温越冷越好”、“能用就行”,HDR概念的迅速普及,也确实让市场找到了一个相对可靠的标准去检验屏幕的优劣。H8hednc

还要注意到的一点事,以上介绍的HDR标准并不是排他性使用,而都是采用了互相兼容的策略,并且像杜比视界和HDR10,是从工业端便开始注重HDR内容的生产和规范。HDR标准的相互兼容性保证了现在高端电视都能很容易地同时支持HDR10+和杜比视界,很多旧电视只要升级固件就能兼容新标准,让消费者不用顾此失彼总归是一件好事。H8hednc

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相信在未来,HDR最终会合并成为一个通用的统一标准,我们也相信从影院荧幕到手机屏幕,尽管不能百分百的弥补彼此硬件之间的差距,但通过厂商和规则制定者的努力,我们仍然能在小屏幕最大限度的感受到现代影像技术的飞跃。H8hednc

(来源:雷科技;责编:Demi Xia)H8hednc

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