前沿POLYV|如何向小白用户科普HDR

我们有时候在看视频的时候，会发现清晰度一栏有HDR选项。很多人都知道这就代表着更清晰的画质，但对其原理却不甚了解。

在解释什么是HDR之前，我们先对比看看开启HDR与关闭HDR的效果：

可以明显看出：开启HDR模式后，视频画质顿时提升了很多，原来模糊的细节也变得清晰可见。

不知不觉，我们已经被高动态范围（HDR）的概念包围。除了部分视频APP，我们还能在电视、手机等多媒体设备上看到HDR的身影：

要说清楚什么是HDR，我们先了解下什么是动态范围。

从动态范围说起：

在大多数图像中，都有较亮的部分和较暗的部分，两者都包含可显示的细节。当图像过曝时，图像较亮部分的信息将丢失; 同样，当曝光不足时，图像的暗部分中的信息将丢失。

动态范围（DR），简单的说，就是图像中最亮的白和最暗的黑之间的对比度。对比度越大，看上去图像或视频的显示更清晰，层次感更强，色彩更丰富。

SDR VS HDR：黑白到彩色的进化

SDR(Standard-Dynamic Range)即标准动态范围，HDR(High-Dynamic Range)即高动态范围。传统的标清和高清电视目前使用的标准为SDR。

所以，相比SDR，HDR将会提供更高质量、更富有层次感、色彩更丰富的画质。

夸张一点地说，HDR与SDR的差距，就如同彩色图像与黑白图像的差距一般。这主要体现在色彩的饱和度以及画面的对比度上。

相比普通的SDR图像，HDR无论在高光还是黑暗处的细节都一览无余，色彩饱满画面质感极强，非常有立体感和层次感，给人栩栩如生的感觉。而相同的SDR画面，则给人一种暗淡晦涩的观感，同时在亮部以及暗部细节上都有很明显的缺失。

为什么会有如此大的差距？

我们知道，图像是由像素组成。而决定画质的关键指标，除了像素的数量还有像素的质量。从1080P升级到4K是像素数量的翻倍，而从SDR到HDR，则使像素质量得到质的飞跃。

根据三基色的原理，数字视频，由RGB三个颜色通道构成。每个颜色通道中，色彩的深度（位深），依靠Shade（灰阶）来划分等级。 如果是8位，那就等于2的八次方，即256个色阶。

图像的质量差主要问题是在色差不大的区域出现波浪式非平滑过渡的断层，即色带。而造成色带的原因主要是色阶不够。

相比SDR，HDR视频将整体图像位深从8位提升到至少10位/通道，即255个色阶、1600万种颜色提升到至少1024个色阶和10.2亿种颜色。这样图像色彩就会更平滑，自然就消除了色带问题。而随着颜色种类的提升，图像也就会显得更逼真。

所以，作为是一种能够增强照片动态范围的技术，HDR可展现更多的亮部和暗部细节，为画面带来更丰富的色彩和更生动自然的细节表现，从而使得电视画面更接近人眼所见。

HDR标准的纷争

当提到HDR时，今天有两个比较著名的标准：Dolby Vision和HDR 10。他们有什么不同呢？

具有领先地位的，是由杜比实验室研发的Dolby Vision，其在2014年首次在国际广播大会上展示。Dolby Vision通过提升亮度、扩展动态范围来提升影像效果。它可以提升视频信号保真度，从而让图像的无论从亮度、色彩还是对比度角度看都非常逼真。

HDR 10是目前最广泛被使用的HDR标准，因为相比Dolby视界，它是开源的，不需要走认证流程，也不需要缴纳专利费。目前，HDR 10使用10位色，并且视频亮度超过1000尼特。HDR 10已经成为4K UHD蓝光光盘的默认标准，并且已经被索尼和微软在PlayStation 4和Xbox One S中使用。

此外，最近又出现了新的HDR标准：HDR 10+和HLG。

HDR 10+拥有了和杜比视界同样的特性并拥有HDR 10开源、不需要缴纳专利费的优势。

HLG是由英国BBC和日本NHK电视台联合开发的高动态范围HDR的一个标准。HLG不需要元数据，能后向兼容SDR，相比HDR10，它的画面即使在现有的SDR显示设备上，也能呈现得更加艳丽动人。上月初，央视上线的CCTV 4K超高清频道采用的就是HLG标准。

概况来说，HDR 10+可以看成HDR 10的升级版，HDR可以看成Dolby Vision的低配版，但相比起HDR10+，杜比视界能够支持最高12位色深，而且亮度能够达到吓人的10000尼特。

HDR10是目前流通最广的HDR标准，HDR 10+因为“初出茅庐”，很少量的内容提供商表示会为HDR10+提供支持。Dolby Vision则在电影、电视剧领域大放异彩，使用Dolby Vision技术的Dolby Cinema更是向IMAX发起挑战。HLG相信会成为未来HDR电视广播信号的主流格式，在直播、UCG领域得到广泛采用。