是噱头还是未来？HDR技术、HDR视频的发展现状浅析

　　导读：从2015年底开始，HDR技术这个词就不断的出现在人们的视野中，那么HDR是什么呢？为什么收到这么多的追捧？下面就来聊聊HDR的现状。

　　720P、1080P已不能满足人们的视觉体验，于是4K和8K来了；当2D画面无法给观众带来震撼时，3D视频就应运而生。不过目前3D和4K在视频源严重匮乏的泥淖中举步维艰，成了厂商用以忽悠的噱头。今年CES上HDR热潮又起被厂商反复提及，大有全民皆HDR之势。什么是HDR技术？拥抱它需要什么条件？最终它是否会和3D、4K一样成为鸡肋，今天我们就来看一看。
 

　　什么是HDR
 

　　HDR全称为High-DynamicRange，意即“高动态范围”，是电脑图形学中的渲染方法之一（图1）。HDR技术很早就已应用于相机和手机拍照中（图2），其特点是可让立体场景更加逼真，大幅增加三维虚拟的真实感，同时可以大幅度拓展显示的亮度范围，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，使得画面更接近人眼所见。
 

　　不过与拍照不同，这里我们所说的HDR，实际上是HDR视频的输出，它与拍照和录制是两个相反的过程。如果说拍照和形成内容的话，那么HDR视频输出则是要将图像和视频中的内容显示出来。
 

　　HDR视频带来了什么
 

　　和1080P、4K及8K等主要以提高像素数量来提升画质不同，HDR主要是通过改善画面的亮度范围来提升人的视觉感受（图3），因此它的提升是基于像素质量层面的。4K视频需要显示设备满足一定尺寸，欣赏时需要与显示设备保持一定的距离才能感受到画质其画质的提升。HDR视频不受显示设备大小及观景距离远近的限制，无论显示器的尺寸多小无论距离多近，都能明显感受到画面画质的提高（图4）。
 

　　那么HDR是通过何种途径来达到提高像素质量目的的？原理很简单。以显示器为例，目前消费级液晶显示器的亮度一般在300nit～400nit（尼特）左右，对比度为2000∶1（图5）；人眼所能感受到的亮度范围约为10的-3次方到10的6次方nit，能感受到的对比度为10000∶1，对比显示器非常强大（图6）。显然相对于人眼来说，当前主流显示器在亮度范围和对比度方面还有很大的提升空间。HDR就是靠提高视频的亮度范围和对比度来达到提升画质要目的的，当然要最终完美诠释出这种提升需要相应的解码播放设备和支持高亮度、高对比度的显示设备帮忙，如电视面板和显示器等。

　　HDR支持LCD和OLED面板，根据相关规定如果LCD面板支持HDR的话，屏幕亮度必须超过0.05nit~1000nit才行；而如果是OLED面板其亮度至少要达到0.0005nit~540nit，对比度分别可达到20000：1及1000000：1。对比度越大意味着显示器能够呈现出来的图像画面色彩更生动，红色更红，黑色更深邃，同时高光处也不会因为过于明亮而导致一片惨白，图像更加清晰，层次感更强（图7）。
 

 

　　播放设备如何解码HDR视频
 

　　现在HDR视频通常是采用10bit HEVC编码，因此要想享受HDR播放设备必须能解码10bit HEVC才行（图8）。比如4K蓝光播放机，目前价格一般在千元到数千元之间（图9）。有了播放机后，我们只需购买几盘拥有HDR特效的4K蓝光电影光盘即可。目前国内用户可入手带有HDR效果的4K蓝光电影光盘的渠道主要是亚马逊，价格为每盘几十美元。不过购买时需注意，只有包装盒上带有HDR标志的才是具有HDR效果的4K蓝光电影，而非所有的4K蓝光电影都支持HDR（图10）。
 

　　此外2014年及其以后出品的采用H.265新一代视频编码标的4K智能电视机，和2016年出品的机顶盒，通常也都支持10bit HEVC解码，如采用晨星方案的小米主机、采用ARM Cortex-A72核芯的小米盒子3增强版，以及采用最新海思方案的各款盒子等，播放HDR视频都毫无压力（图11）。只需在网络上下载具有HDR效果的视频后，将其保存进U盘或SD卡中再接入相应设备播放即可。
 

　　HDR视频所需面板
 

　　尽管HDR视频对播放设备的要求并不高，但实际上受显示面板和视频源所困，普通用户亲近它尚需时日。支持HDR效果的电视，基本上今年才开始批量上市。如索尼的X9300D和X8500D（图12）、创维的55S9-I（图13），其他电视厂商像Vizio、三星、松下、LG、TCL、海信也都有相继推出了相应的产品，但都价格不菲维持在7000元~17000元之间，显然这一价位对于收入并不是太高的普通民众来说暂时还难以接受。
 

　　此外，通过固件刷新索尼及国内的一些电视品牌，可以让2015年的部分高端产品支持HDR，不过和硬件支持相比，靠算法支撑的软件支持存在明显缺点。主要表现在亮度方面，真正硬件支持的HDR电视，亮度可达到540nit甚至更高，而通过软件支持的无论在色彩和亮度上都要比原生HDR面板差很多，其真实效果只能比现有的SDR电视略强而已。
 

　　类似的情况也出现在电脑显示器和显卡领域，相比于电视厂商来说电脑厂商在这方面的反应更迟缓。目前除了索尼在NAB 2016大会上推出了一款名为PVM-X550的显示器，AMD计划在明年推出支持HDR 2.0的显卡外，其他大多数厂商仍然抱着不妨观望的心态，没有在相应产品上表现出太大热情。而就价格来说，索尼虽然没有公布PVM-X550的售价，但根据其采用了OLED材质4K分辨率和55英寸尺寸，目前同尺寸显示器价格约在8000元以上来看，其售价绝不会低于万元，因此只适合少数图像、视频专业编辑人员及土豪使用，离普通用户的距离尚远（图14）。

　　影响普通用户对HDR视频产生热情的另一个的原因是片源的严重匮乏。实际上这一问题曾在4K和3D时代出现过，并最终成了制约4K和3D电视发展最主要杀手。以网络下载为例，目前网络上除了有限的几个带有HDR的试片片段可供用户下载外，完整的视频还难以见到踪影。对于有4K蓝光机并且肯从亚马逊海淘光盘的朋友说，是否意味着可以畅享HDR了呢？实则不然，和普通蓝光光盘相比支持HDR效果的4K蓝光片源同样少得可怜，难以满足用户的欣赏需求。此外从亚马逊海淘此类片源原生语言是个问题（图15），除非你外语能力足够高外语对你来说不是障碍。
 

　　小结
 

　　目前来看，HDR视频如果想要飞入“寻常百姓家”，除了要在硬件上发力，做到价格亲民外，丰富片源显然是其必须要解决的首要问题。