hdr技术细节（厂商宣传的HDR到底有多少水分）

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？

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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：

• 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。

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。

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。

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。

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？

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。

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。

• 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……

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。

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：

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

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

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

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。

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。

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。

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。

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