我们在说的,到底是哪个HDR?

2021年10月14日 14:14 次阅读 稿源:威锋网 条评论

自从 iPhone 12 支持“杜比视界”格式的 HDR 视频拍摄,Bilibili 支持“杜比视界”播放之后,“HDR”这个词也在我们的生活中出现得越来越频繁。那么到底什么是 HDR,它和我们之前在拍摄静态照片的时候,所使用的 HDRi 技术有没有关系呢?

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什么是 HDR?

HDR,全称 High Dynamic Range,高动态范围范围。与之相对的就是 SDR,标准动态范围。

早期 CRT 显示器只有 100nit

为了适应早期设备,SDR 视频只能记录和呈现 100nit 的亮度信息,放在目前手机动辄上千 nit 的屏幕面前,有点不够看。

而 HDR 视频则可以记录 1000nit 甚至更高的亮度信息,只要显示设备支持,相比同一个视频的 SDR 版本,就可以还原出更大的动态范围,更高的峰值亮度。

HDR 效果模拟

目前的 HDR 视频在拍摄端和编码端都已经得到了支持,近年来的相机传感器基本都支持拍摄 HDR 视频,而后期软件也早早引入了对 HDR 的支持。

主要的瓶颈出现在显示设备上。HDR 10 和“杜比视界”1000 nit 起步的亮度要求,对民用设备的考验实在太大,所以之后 VESA 组织主导的阉割版 HDR400 和 HDR600 才会那么大受欢迎。

其次是 HDR 不光对屏幕的峰值亮度有要求,还对屏幕的对比度有要求。高对比度才能呈现 HDR 视频的高动态。

在一个对比度只有 1000:1 的普通 LCD 屏幕上,如果同时显示 1000nit 的高光和 0.1nit 的暗部,面对这种高动态场景,由于对比度只有 1000:1,它要么只能把高光从 1000nit 压到 100nit,要么只能把暗部从 0.1nit 提亮到 1nit。无论怎样,都无法还原 HDR 的创作意,还会丢失高光或者暗部的细节。

LCD 面板模组

所以只有几千比一对比度的普通 LCD 屏幕,并不适合 HDR 显示。mini LED 背光的 LCD,以及目前手机上普及的 OLED,才是目前比较理想的 HDR 显示载体。OLED 可以实现 100000:1 的对比度,而 mini LED 背光 LCD 则可以在民用级产品实现 3000 nit 以上的高亮度。

搭载 mini LED 背光 LCD 的 iPad Pro 12.9 可以实现极佳的 HDR 显示效果

如果你的手机是 XR 和 11 这种使用 LCD 的机型,观看杜比视界内容的效果就不会特别好。如果是 11 Pro、12、12 Pro、13、13 Pro 等采用 OLED 的机型,在 B 站开启“杜比视界”以后,观看体验就会有质的飞跃。

什么是杜比视界?

“杜比视界”是目前的一种主流的 HDR 格式,其他常见的格式还有 HDR 10、HDR 10+、HDR Vivid、HLG。

B 站和 iPhone 都采用的是杜比视界 8.4 的版本,比起其他的 HDR 格式,这种格式不光可以记录更多的动态范围,还可以实现对低亮度显示器的兼容。

常规的 HDR 视频一般,采用的是 PQ 转换曲线,而杜比视界 8.4 则整合了 HLG 曲线。比起 PQ 曲线记录画面每个点的亮度值,HLG 曲线记录的则是画面每处亮度的比例。

HLG 和 PQ SDR 的曲线对比

通俗来说,当一块 SDR 屏幕,在播放 PQ HDR 的视频时,遇到大于屏幕峰值亮度的画面内容,就只能统统按照最高亮度来显示,高亮画面就会是一片死白。

如果播放的是 HLG 内容,画面亮度都是按照百分比来记录的。比如,视频会告诉屏幕,这里应该显示 60% 的亮度,而不是像 PQ 那样“这里应该是 600nit”,这样无论什么级别的屏幕,都可以显示 60% 的亮度。

通过这种方法,杜比视界 8.4 可以实现对旧设备的最佳兼容性。

杜比视界独有的单张分析动态范围,这里就不再赘述,有兴趣的朋友可以上网检索查看。

HDR 视频和我们拍照时用的 HDR 是一回事吗?

拍照的时候,无论是相机还是手机,都会有 HDR 的开关选项,那么这里的 HDR 和前面说的 HDR 是一回事吗?

其实不是一回事,拍照的 HDR 开关,说的是 HDRi 技术,指的是“高动态范围成像”,是一类把现实世界超高的动态范围,压缩到 SDR 这个有限动态范围内的技术手段。

一个典型的 HDRi 照片的处理过程

而 HDRi 类似的技术,在拍照和视频的时候都有用到。

这是因为现实世界的亮度和动态范围实在太高,我们的显示设备无法显示,所以需要想办法提亮暗部细节降低对比度,压暗并且重新映射高光区域来降低亮度。在这个过程中,可以使用多帧合成、AI 分析等技术手段。

总结

总之辨别要辨别一段视频或者照片,是否是 HDR 内容的方法很简单,就是看这段视频,或者照片,在你的 OLED iPhone 上观看时,是否能呈现超乎寻常的亮度,是否能在一个画面内呈现1000 nit 的太阳和 0.3nit 阴影的细节。

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