HDR技术原理简介
什么是HDR技术?我们花个十秒去搜一下,可以知道,HDR原来是高动态范围图像(High-Dynamic Range)的简称。它是一种表达超过了显示器原本所能表现的亮度范围的图像映射技术。那么为什么我们需要这么一种能表达超亮度范围的技术,网上说的很含糊,我这边举个简单的例子好了:想象一下,现在是早晨,你的卧室被刺眼的阳光穿过落地窗帘射入的场景,房间的墙壁碰巧是纯白色。此时若我们使用常规方法去渲染这个房间,因为房间中白色的墙壁的颜色是白色(255, 255, 255),而阳光的主色也是纯白(255, 255, 255)。如果没有添加额外暗处理的话,这将会导致阳光和屋内墙壁的颜色一样,很明显,这和现实中我们肉眼看到的所差甚大。因为在现实中阳光肯定要比墙壁泛光刺眼很多,这就表示我们需要使用某种高效便捷的技术对阳光的亮度和墙壁的亮度进行处理,让其在显示器上的效果接近现实效果。例图:
(上图为开启HDR,硬件配置为PS4 Pro和索尼A8F)
(上图为关闭HDR的效果)
可以清楚看到,图中我们男主角奎爷身旁积雪颜色鲜艳度明显不同,开启HDR的第一幅能更好地反应了实际的光效情况。这边再放上HDR类技术渲染步骤以及平均亮度计算的概念公式,有兴趣的朋友可以自行了解深入。
分辨HDR400/600/1000,HDR10,HDR10+等概念
其实,不管能不能弄清楚HDR技术原理,对于广大消费者而言,最重要最实用的还是认识市面上的HDR标准。而且尤其是对于PC显示器而言,常常出现这些容易混淆的概念名词:DisplayHDR 1.0(HDR 400/600/1000),HDR-10(包含10+)和DV(Dolby Vision,翻译为杜比视界)。
HDR10:
到2017年,HDR10已经被世界范围内的图像显示行业作为主流HDR类技术标准,越来越多的电视机、手机、显示器、相机等硬件都开始支持HDR10技术。随着HDR10不断普及,越来越多的电影和视频开始有了对应HDR视频的HER格式资源。
Dolby Vision:
目前仍仅在电视行业内流行,据我所知好像就那么几款高端笔记本屏幕采用了这种奢侈的技术。
HDR10+
近年来由三星主推以HDR10的升级版身份面世,和Dolby Vision一样是利用动态元数据对场景进行处理,且为开源技术,免专利费,因此HDR10+相比于Dolby Vision技术显得更加廉价。
DisplayHDR 1.0:
而至于VESA(视频电子标准协会)推出的DisplayHDR 1.0,它则是专门针对LCD显示器(包括IPS、TN、VA面板等几乎所有市面上的PC显示器)制定的一项HDR认证标准,就好像电源的效能金银铜牌认证,但是要求更加严谨专业。
DisplayHDR三级首先都要求真8-bit色彩的显示面板。拿最低的DisplayHDR 400来说,要求显示器支持全局调光,峰值亮度不低于400nit,全局持续亮度不低于320nit,以及ITU-R BT.709色域(和sRGB色域差不多)覆盖率不低于95%,并需支持HDR10。
也就是说,一台具有HDR10的显示器不一定已达到HDR400标准,但是一台达到HDR400标准的显示器,则一定已支持了HDR10。这样的4K显示器市面价格基本在3000元人民币往上,是不可能很廉价的。大家需要认识到这一点,避免被厂商利用。再者,HDR10+和Dolby Vision目前仍适用于电视,在PC显示器中几乎还看不到,若有厂商宣称那基本是噱头。
到了DisplayHDR 600标准,便是针对高端显示器和高端笔记本的标准了。它要求屏幕具备10-bit处理能力(8bit抖10bit也可以),峰值亮度600nit,持续亮度350nit,黑白亮度响应时间不超过8帧,色域覆盖99%的ITU-R BT.709与90%的DCI-P3 65。
最高的DiplayHDR 1000基本是在 DiplayHDR 600 的基础上,对萤幕亮度要求提高到1000nit。目前通过 DisplayHDR 认证的产品,已在去年开始陆陆续续地发布,达到DisplayHDR标准将来必定会成为中高端HDR显示器市场的趋势。值得一提的是,DisplayHDR 1.0 并不保证100%兼容先前已经存在的 HDR 视频内容和游戏。
HDR显示器选购注意事项
生活中,有着绘图摄影之类的专业需求或者高品质影音娱乐需求的消费者朋友往往会去选择2K、4K乃至更高分辨率的IPS显示器。在货比三家的过程中,他们除了会在意色域色差这种常规参数外,往往还会在意HDR功能的有无,可要想具体比较两台同为HDR10显示器的优劣,单看商家那几张美轮美奂的PS效果图肯定是远远不够的。
简单而言,不考虑软件资源的前提下,显示器的HDR效果主要取决于面板是8位还是10位,抑或是8位抖10位。原生10位即10bit可显色约为10.7亿种,而8bit仅1670万种。但因为真原生10bit确实过于高贵,目前市面上的主流10位面板基本还很难称的上是消费级。近来又有了8bit面板人为“Banding”到10bit的替代产品,也就是圈内常说的“8抖10”。原理可以简单概括为,通过在颜色层分层的边缘上添加上一圈细碎的相似色点,以此将那些明显的分层线给模糊掉,国内称之为“抖动”。
因此,有了这样“神奇又贴心”的抖动技术产品,到了如今2019年,在3、4千的价位早就有不少可以选择的4K HDR主流品牌显示器了。为了方便讲解,笔者就拿当下比较热门的LG 27UL850、明基PD2700U(4K版)、还有日常被拿来比较的反面模版 —— 戴尔U2718QM横向对比下。
待讲解的参数已经在上表中列出了,像老生常谈的sRGB色域、色差平均和最大E值、静态对比度等等这类常规参数因三者表现都基本都能满足各专业用途的需求,除了U2718QM6位抖8位强行HDR着实寒酸。这些并不是今天笔者要谈的重点,我们主要来看对HDR效果影响很大的可持续高亮度。
综上,3台显示器的峰值亮度其实都可达到400nits这一入门HDR亮度门槛,那么具有Display HDR400标准的LG 27UL850和明基PD2700U的实际HDR效果会有很大区别吗?答案是否定的。事实上,被打上Display HDR1.0标准认证的产品其实基本上都是各品牌的一些新款,绝大部分在去年年中才开始陆续面世铺货。LG的27UL850作为27UL650的继承者,主要也就是更新了支架、音响、接口、较色,以及加了个HDR400认证…… 而本身屏幕素质上并未和老款没HDR认证的650有多少区别。
也就是说拥有HDR400标准的显示器仅仅是比同行竞争对手的老款峰值亮度稍高出了一星半点,就像LG 27UL850之于明基PD2700U。懂行的圈内人士都知道HDR400实在没什么好吹的,因为不管350nits还是400nits都还只能算是入门HDR,差别远没有HDR600或HDR1000来的明显。HDR400产品的出现只是将整个行业的一次标准更新而已,不信的话可以等着看,马上在3000-4000这个价格的HDR10显示器都会陆续更新到HDR400认证,到时候你买来一用,才会发现这原来只是新瓶装了旧酒。
而U2718QM的模拟HDR的效果和真HDR比起来才像是在逗你玩呢,“奢华”到堪比手机拍照软件的HDR模拟效果,戴尔愣是将一款6抖8面板的产品提到了中高端8抖10面板的价格线。虽说戴尔品控售后做的是很不错,但是这样的溢价确实过高。但仁者见仁,智者见智,你说LG的性价比高,但是淘宝买回来一拆,又是个漏光大盆(不知道的朋友请自行搜索“IPS屏漏光问题”),再找售后理论得心情憔悴,上哪说理去?要想品质和效果兼得,还得要多多训练自己的眼光。
总结
4K显示器的防蓝光频闪等一系列的护眼功能也是需要考虑到的,4K分辨率下比2K、1K看起来同屏内容更多画质更细腻,因此也常常更容易使眼睛疲劳。像明基、冠捷等厂商就比较喜欢宣传护眼这套,但事实上很多大厂只是没有刻意宣传。笔者这里提到只是想提醒大家夜间用电脑记得常开护眼,再漂亮的画面可也没咱的革命本钱重要,是吧?
最后,笔者留言,若想充分享受到让人爽呆HDR影音游戏,还需要软件层次和内容格式的支持。今天,HDR仍然算是还比较前沿的技术,产品和内容都还待产出,更何况PC端相比于电视来说,目前能体验到的具备HDR效果的内容是很有限的。在某些时候,消费者也许不应该执着于这些前沿技术的有无,而更应该侧重于自己的实际需求来做选择。
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