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收藏 丨HDR技術(shù)深度解讀,滿滿都是干貨 !

字體變大  字體變小 發(fā)布日期:2020-07-21  來源:諾瓦科技  瀏覽次數(shù):795
核心提示:HDR興起于廣電行業(yè),后逐漸擴(kuò)展到移動設(shè)備端。LED顯示領(lǐng)域引入這個概念和技術(shù)相對滯后。諾瓦作為HDR技術(shù)引入LED顯示領(lǐng)域的先行者

HDR興起于廣電行業(yè),后逐漸擴(kuò)展到移動設(shè)備端。LED顯示領(lǐng)域引入這個概念和技術(shù)相對滯后。諾瓦作為HDR技術(shù)引入LED顯示領(lǐng)域的先行者和提早技術(shù)實現(xiàn)者,旨在給客戶帶來更好的畫質(zhì)體驗。

 

什么是HDR

我們處在一個多彩的世界中,為了將這個多彩的世界通過顯示屏真實呈現(xiàn)在眼前,人類發(fā)明了攝影機、攝像機、電視機等各種設(shè)備,也研發(fā)了很多先進(jìn)的技術(shù),HDR就是其中之一。

 

HDR全稱是High-Dynamic Range,即高動態(tài)范圍圖像技術(shù)。這項技術(shù)最早應(yīng)用于攝影,在拍照過程中開啟HDR,可以讓原先的暗場景變得更明亮更通透,F(xiàn)在,HDR技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在了家電、智能終端等各個方面。LED顯示領(lǐng)域也因為諾瓦科技,開始真正體驗到HDR技術(shù)帶來的優(yōu)勢。

 

HDR能帶來什么


拿電視舉個例子。傳統(tǒng)電視所能展現(xiàn)的亮度范圍極為有限,與人眼所能感知的范圍相差甚遠(yuǎn)。其原因是傳統(tǒng)電視在畫面明亮處的亮度提不上去,暗處暗不下來。這導(dǎo)致了人眼最終所感知到的畫面層次感較差,大量細(xì)節(jié)丟失。

 

HDR超畫質(zhì)顯示技術(shù)能完美的解決此問題。HDR相對于目前市面上主流的SDR 1080P顯示技術(shù),具有更高的像素帶載:3840×2160;更寬的色域范圍:BT2020。同一幅畫面能夠顯示更多的顏色信息,更多圖像的細(xì)節(jié)紋路。同時加上更加先進(jìn)的電光轉(zhuǎn)換技術(shù),全方位提升了圖畫的明暗對比度,讓一幅畫面全方位展現(xiàn)出最真實的樣子。

 

在LED顯示行業(yè), 諾瓦科技率先做出了支持HDR片源解析的視頻處理設(shè)備,推動LED顯示進(jìn)入HDR時代。

HDR相對于SDR對于顯示效果的提升

 

從上圖可以看出,右邊的HDR圖像顯示了更多的亮部和暗部細(xì)節(jié)。人眼看起來,畫面更加飽滿,顏色過渡更加平滑。

 

畫質(zhì)提升的5個維度

作為圖像處理行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者,SONY公布了超高清畫質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn),包含了5個維度的提升:分辨率、色深、色域、對比度與幀率。


超高清藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)要求分辨率為4K,色深為10bit,色域為BT.2020,對比度即是對HDR的要求,幀率為60fps。

下面專門講講最難理解的色深與色域:

 

HDR色深

 

超高清藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定色深為10bit,即能夠顯示10.7億種顏色。

RGB中每一個顏色有2的10次方,也就是1024個等級。RGB三色則共有超10.7億 (1024×1024×1024)種色彩搭配。

 

而普通藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)SDR支持的是8bit色深, 只有1677萬種顏色,差距懸殊。也就是說,通過10bit輸出,顏色更加豐富飽滿,同時色階過渡也會比8bit的更加流暢。

 

HDR色深

色深相對應(yīng)的另一個概念叫色域。前者表示所能顯示顏色的數(shù)量,后者表示所能顯示顏色的范圍。

 

人眼、HDR、SDR的顏色范圍對比

 

目前民用 LCD/OLED 屏幕所覆蓋的顯示色域大概是 BT.709,約等于手機廠商宣傳的 95% NTSC色域(72%NTSC = 100% sRGB)。近兩年有不少手機和筆記本電腦開始支DCI-P3色域,而HDR的色域標(biāo)準(zhǔn)是BT.2020。

 

BT.709和BT.2020的顏色還原范圍如下圖。HDR標(biāo)準(zhǔn)的BT.2020色域要遠(yuǎn)超過現(xiàn)有的SDR色域,能夠顯示更加豐富的顏色范圍,對于整個影像在色彩層次與過渡方面的增強起到了關(guān)鍵作用。

 

在現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)布的HDR標(biāo)準(zhǔn)中,均對色彩深度和色彩空間作出了相應(yīng)的規(guī)定。這些參數(shù)的全面提升,帶來了“更好的像素”顯示。

 


 

  

HDR行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有哪些

HDR 10

 

HDR10是目前最普遍的HDR標(biāo)準(zhǔn),是超高清藍(lán)光規(guī)格的強制格式。絕大多數(shù)HDR顯示設(shè)備所支持的HDR標(biāo)準(zhǔn)都是指HDR10,諾瓦科技也支持這一標(biāo)準(zhǔn)。

 

HDR10于2015年8月27日由美國消費者科技協(xié)會公布,迄今為止得到了戴爾、LG三星、夏普、索尼和Vizio等監(jiān)控和電視制造商的支持和認(rèn)可。索尼的PS4和X Box One S游戲主機均已支持HDR10標(biāo)準(zhǔn)。

 

HDR10標(biāo)準(zhǔn)對圖像還原能力規(guī)定了一系列條件,其中就包括我們前面提到的10Bit色深和BT.2020色彩空間。另外顯示屏亮度至少在1000尼特以上,只有滿足這些條件,才能宣稱自己是HDR10。

 

 

HLG

HLG是由英國BBC廣播公司與日本放送協(xié)會NHK共同開發(fā)的“數(shù)位節(jié)目放送”HDR標(biāo)準(zhǔn),全名為Hybrid Log-Gamma(混合對數(shù)伽碼),于2015年5月推出。

BBC和NHK在開發(fā)HLG時,把廣播最大的問題“傳輸頻寬”納入考量。HLG沒有metadata的部分,它是將HDR信號結(jié)合進(jìn)電視廣播信號中,兼容當(dāng)前的廣播器材,也沒有授權(quán)費問題。因此,它適用于有線/衛(wèi)星電視的數(shù)位放送,甚至是直播,讓民眾在家收看節(jié)目也能享受HDR效果。

 

Doldy Vision

這是杜比實驗室開發(fā)的一項超高清藍(lán)光電視標(biāo)準(zhǔn)。和開源的HDR10不同,只有經(jīng)過杜比實驗室認(rèn)證的設(shè)備,才能宣稱支持Dolby Vision標(biāo)準(zhǔn)。而認(rèn)證過程需要給杜比公司繳費,這些費用也間接計算到設(shè)備成本里面。所以,支持 Dolby Vison標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備一般價格不菲。

 

Dolby Vision標(biāo)準(zhǔn)的色深進(jìn)一步提升到12Bit,顯示器至少需要滿足 4000 尼特的亮度,目前已經(jīng)支持Dolby Vision超高清顯示的電視有索尼、LG等。

 

 

HDR對顯示屏的要求是什么

 

顯示屏的峰值亮度≥1000 nits

顯示屏的最低亮度≤0.05 nits

覆蓋90%以上的DCI-P3色域空間

高亮度所帶來的效果不僅僅只是“晃眼”,還能夠帶來更加豐富的色彩。

 

理解顯示效果,我們要把所有量化的概念立體化。亮度與色彩之間同樣能夠產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。舉個例子,真實世界的煙花、火光中心都是有顏色的,但是如果用亮度范圍較低的顯示設(shè)備來再現(xiàn)場景的話, 煙花與火光中心處的顏色可能就無法表達(dá)出來,只會是一片慘白。這是因為每一個亮度層次里都包含了不同的色彩。

 

高亮度只是亮度動態(tài)范圍的一個象限,另一個是極低的亮度,能夠呈現(xiàn)出更加深邃的黑色。這種極高和極低的亮度之間還要有很好的等級控制,這樣才是實現(xiàn)HDR技術(shù)的基礎(chǔ)條件。有了這種極限的亮暗和等級控制,就能將極限亮度下的色彩表達(dá)的更加精準(zhǔn)。能包容的亮度范圍越大,亮度的層次也會越多,同樣的色彩、灰度這些信息也會更加豐富。

 

LED具有LCD所不能比擬的高亮度范圍優(yōu)勢。在色域范圍上,LED也廣于LCD。過去制約LED行業(yè)HDR技術(shù)應(yīng)用的最大瓶頸是沒有能夠處理HDR動態(tài)范圍的處理系統(tǒng),現(xiàn)在諾瓦作為LED顯示行業(yè)創(chuàng)新者,率先研制出處理HDR源的控制系統(tǒng),完整解決了HDR在LED領(lǐng)域應(yīng)用問題。

 

HDR技術(shù)的未來 

HDR并非一項孤立的技術(shù),它規(guī)定了片源、硬件解碼、屏幕顯示對于圖像信號的處理要求。所以,HDR技術(shù)的實現(xiàn)需要片源、硬件解碼設(shè)備、顯示設(shè)備聯(lián)動,形成一個處理系統(tǒng),共同達(dá)到最終的顯示畫質(zhì)!

 

當(dāng)前,HDR在LCD行業(yè)應(yīng)用最多。但是,由于LCD顯示屏亮度上不去,這個先天的技術(shù)瓶頸,使得HDR 在LCD行業(yè)總是達(dá)不到最好效果。

 

雖然LED行業(yè)具有LCD不能比擬的亮度優(yōu)勢,但為什么LED行業(yè)沒有應(yīng)用HDR呢?正如上文所講,這是因為LED行業(yè)之前沒有能夠處理HDR源的處理系統(tǒng),也因此一直制約著LED行業(yè)對HDR技術(shù)的應(yīng)用!

 

現(xiàn)在,有了諾瓦科技在HDR視頻源處理方面的創(chuàng)先技術(shù),加之LED行業(yè)顯示HDR的亮度優(yōu)勢,真正實現(xiàn)了LED行業(yè)畫質(zhì)提升質(zhì)的飛躍!

 

未來,HDR技術(shù)將被諾瓦科技引入到8K甚更高標(biāo)準(zhǔn)的顯示之中,將“更好的像素”與“更多的像素”結(jié)合,重新定義顯示畫面,引領(lǐng)整個行業(yè)的價值升級。

 

更真實的畫面帶來更真實的體驗,更真實的體驗帶來更完美的傳播效果,繼而拉升傳媒價值。 LED顯示的HDR時代,諾瓦帶來了!

 

 
關(guān)鍵詞: HDR
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