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HDR是什么?小米电视的HDR10和HLG的有什么差异?

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发表于 2019-11-28 16:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
选择很多智能电视都支持HDR的功能,但其实大多数人对HDR的了解还知之甚少,不说别的,什么是HDR都很少有人能说上来,更别说HDR影像相关的定义,下面楼主就来给大家梳理一下!

摄像头的HDR高动态范围成像

  • 《数字图像入门 图像的动态范围》[作者:夏昆冈]

    《什么是优秀的HDR》[作者:夏昆冈]

    高动态范围成像 - Wikipedia
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胶卷时代的HDR照片 - 图片来自维基百科


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HDR照片 - 图片来自维基百科

HDR最早常用的概念是指相机、手机摄像头等拍照图像相关的HDR照片。手机、相机的感光器甚至包括早期的胶卷由于各种原因,光影动态的记录能力在很多场合下是不够用的,画面要和过黑要么过曝,解决问题的方法可以是提高感光或胶卷器性能、或是对最终照片进行修改画面对比度、反差等后期处理,而另一个方法是现在最流行的多帧合成,拍照时就获取多个不同曝光的图像再进行合并,所以手机摄像头中HDR通常指的就是这种操作。这里的HDR指的是高动态范围成像[High Dynamic Range Imaging]。

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多帧合成或多次曝光 - 图片来自Wikipedia

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单帧后期处理 - 图片来自维基百科

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多帧合成效果 - 图片来自维基百科

但要注意的是,人们拍的照片是要看的,看就需要屏幕显示出来,目前手机照片还是选择适应绝大多数显示设备,仍以标准动态范围显示,也就不会真的以HDR10的色彩和亮度空间进行图像信息记录,这这种语境中的HDR效果其实指的是合成后标准色域、标准动态色阶和灰阶曲线图像的效果。如果是真·HDR照片,在别人的屏幕上可能会变成下面两种异常效果中的一种,那围观群众们肯定是认为某品牌手机拍照辣鸡翻车现场,摄像头开发组的年终奖肯定又要完犊子了。

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正常处理后的HDR10视频截图

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无法正确显示的HDR10视频截图

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无法正确显示的HDR10视频截图


游戏中的HDRR

  • 高动态光照渲染 - Wikipedia
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HDR渲染选项 - 《辐射:新维加斯》


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HDR渲染选项 - 《上古卷轴:湮灭》

如果是游戏年龄10年以上而且跟得上时代的用户,肯定会在更早的时代就见识游戏里所谓HDR效果。例如我个人非常喜爱的老游戏《上古卷轴:湮灭》《辐射:新维加斯》等,当前流行的《CS:GO》、《Warframe》等热门游戏也有“HDR”功能选项。实际上这并不是HDR10等高动态影像输出,而是被称为HDR渲染[HDR Rendering],是3D模型的着色、渲染处理技术,改变的是游戏内环境和物体的色彩、光线反差等,HDRR的动态范围提升是相对于更古老的3D游戏而言,但最终输出的画面仍旧是基于标准的色彩动态范围。

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《我的世界》 - 正常画面


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《我的世界》- HDRR渲染画面


在HDR10显示器和电视机普及后,部分游戏和软件对HDRR功能也做了一定的说明避免误解。虽然HDRR在今天常被玩家戏称为假HDR[Fake HDR或Mimic HDR],但它对于游戏内容表现的改进也是非常有价值的。HDRR通常有两种改善游戏画质的方式,一种是游戏本身内置的HDRR功能,另一种是通过插件或外挂方式将输出画面进行二次处理,后者往往能带来非常直观和惊人的画质差异。

HDR视频

  • 《什么是HDR?》[作者:农步祥]

    《浅谈HDR10和杜比视界》[作者:农步祥]

    《浅谈Hybrid Log-Gamma[HLG]技术》[作者:农步祥]
以HDR10、HLG为代表的HDR影像和视频显示在互联网上的讨论比前两者出现得更晚一些。但三者还是存在一定联系的,本质上都是尽可能多的记录和还原更好的视觉动态,如色彩、明暗等图像信息。不过从实现来看,HDR视频显示是直接拓展片源和硬件的动态范围。

HDR10和HLG的差异:

HLG和HDR10是两种不同的工业标准,在效果上并无明显优劣之分,但推广者和受众有很大差别,HDR10以及杜比视界是美国影视业主推,因此苹果、Android、Windows10和游戏主机的HDR功能都以HDR10为主。HLG的推广者是BBC、东电、央视等广播电视行业相关者,由于HLG不包含显示元数据传输,图像记录和输出的Gamma曲线也不相同,两者并不相容,需要算法进行转换。

所以一台小米电视自称HDR时,就要谨慎进行区分对待了,例如作者真的就在买电视时被坑过,买到一款不支持HDR10的自称HDR小米电视,好在是京东上购买,退货比较方便。由于网上缺乏同一视频的HDR10和HLG对比,转换工具价格也比较昂贵。只有极少量YouTube用户会把自己用GH5等设备拍摄的HLG视频转换到HDR10上传,但没有同屏同画面对比等直观手段。
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VESA认证的三种HDR亮度标识 - 图片来自互联网

HDR400、HDR600、HDR1000

在选购HDR显示设备时,会常看到HDR400、HDR1000等标识,这主要来自标明设备在HDR模式下支持的亮度级别上限。对于HDR10和HLG,一个简单粗暴的理解可以是:支持HDR10的肯定能播放HLG,但反过来不行。

但是在网上讨论HDR显示时,经常会遇到更粗暴的网民以更更粗暴的理解将HDR抬杠为就得面板必须能到1000甚至10000nit亮度、支持分区背光等等,HDR就是硬件参数……完全无视了影像记录、显示标准的重要性。在一台能到400nit亮度的广色域显示器上,显示效果就足以引发质变,而亮度500以上的OLED电视实际画面对比度是HDR1000 LCD设备的2~5倍,我个人也有400和600级别亮度的显示设备进行对比参考。

当然不缺钱我都要的,也确实有更好选择,例如ACER和ROG的两款4K 144HZ HDR1000顶级显示器以及4K 120Hz HDR400次顶级显示器,而索尼三星和LG的高端电视也同样有非常高的硬件水准,而小屏设备上iPad Pro、iPhone XS等就有极好的HDR显示效果。

总结

本文介绍了三种和图像相关的HDR标准,但动态范围并不止存在于图像上,声音也同样有动态,但不在今天的HDR科普范围内。能识别区分常用的三种关于影像的HDR定义,对了解HDR知识,选购HDR显示设备也会有一定帮助,也能在网上避免乱入和尬聊。

遗憾的是HDR图像效果是无法在网上共享的,HDR直播、录屏等分享方式成本也非常高昂,就导致无法用直观的对比方式来科普,当然在互联网上非物理手段的说服本来就是一件不可能的任务。国内HDR内容缺乏也和国内政策有关,目前HDR内容暂时无法在国内在线视频平台商用化推广[由于广电的影响力,国内互联网HDR视频也可能会主推HLG]

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Youtube 4K HDR视频

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SONY 索尼 PlayStation Pro - 《战神》HDR模式

目前YouTube已经全面支持HDR10[VP9],Steam的11个年度白金销量游戏中有3个支持HDR10,iOS12、Android 8.0系统设备也已经普遍支持HDR10,HDR显然已经是一个主流且非常实用的应用。

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发表于 2019-11-28 16:53 | 显示全部楼层
什么鬼HDR?想淘汰老显示屏就直接说嘛。没什么不好意思的,坐等民间高手来破解这种算法。
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