传说中的HDR电视是什么鬼?

2016-05-18 17:48:43     作者:朝歌      来源:原创

标签: HDR电视

相信说到HDR,大部分人想到的都是手机相机里的一个选项。HDR全称High-Dynamic Range,即为高动态范围图像。高动态范围是什么意思呢?

相信说到HDR,大部分人想到的都是手机相机里的一个选项。HDR全称High-Dynamic Range,即为高动态范围图像。高动态范围是什么意思呢?

在介绍HDR之前,首先杨老湿来给各位科普下计算机图像画质的背景知识。

自然界中所有的颜色都是由红、绿、蓝三种光通过不同比例、不同亮度混合呈现的。而在计算机的世界里,所有都是由0和1组成的,而发展到后期的计算机语言,颜色被两组数字组成,一组是红、绿、蓝三个颜色的混合比例,另一组是表示光的强弱,也就是灰度。

但是自然光,如果你愿意可以分成无限份,而计算机每个数值都是有大小限制的。举个最极端的例子,比如计算机可以显示4个数字,那么灰度就只能是白、浅灰、深灰、黑四个颜色。而自然界中白色和浅灰之间,还可以分浅浅灰色、浅浅浅灰无数个等级。

所以理论上,表示颜色的计算机位数越多,能还原的自然颜色就越多,画质就越好。但受限于目前芯片的计算能力、和文件大小,这个数并不能无止境的大,所以目前,民用显示器灰度最高标准大概在12Bit左右。

而这是软件部分的,硬件部分显示器是否有能力展现这么多个亮度等级,就要看显示器本身的亮度是否足以展现这么多个等级的灰度。如果电视亮度区间太小,而片源支持高位数的灰度,那么临近的两个灰度就会不易分辨。

说了这么多,你好像还是没明白HDR是个毛线。这是肯定的了,因为我还没开始讲呢,下面开始说人话。


HDR在电视领域中并非相机中,将多张不同曝光的最优点融合在一起。简单来说HDR在电视领域的应用就是提升画面的对比度,让最亮的地方到最暗的地方跨度更大。而将亮度对比度的一个新的标准定为HDR。在HDR之前,动态亮度一直是SDR标准。

在自然界中亮度是非常广的,正午的太阳中心亮度级别定义为10的9次方、而夜空中最微弱的星光亮度级别为10的-5次方。人眼通过瞳孔的放大和缩小,可以感知10的-5次方导10的8次方的亮度左右,当然每个人存在差别,且有极个别的人可能跨度更高。人眼在瞳孔不变的情况下,大概可感知的亮度在1到10的5次方级别。

在电视领域,之前沿用了50年的SDR标准,亮度范围在1到10的三次方,近年来兴起的HDR在1到10的5次方,也就是满足了人眼在瞳孔不变情况下的所能感知的亮度范围。

在知道了什么是HDR以后,目前市场上的电视产品又是怎么实现的?

目前电视屏幕材质上,主流的依旧是液晶屏幕。众所周知,液晶的显示原理是由不发光的液晶层和背光源组成。

传统的液晶屏幕完全通过液晶层分子的扭曲实现三原色光的透过亮的多少从而显示出不同颜色的。即便是一个像素完全显示为黑色,那么由于背后的背光层依旧亮着,也不能达到绝对的黑色。

不信各位可以尝试在一张黑色的纸后面打一个手电筒,被光照的区域和不被光照的区域亮度肯定是不同的。

那么为了提升对比度,很多厂商都会在背光源上下文章。首先选用一个更亮的LED背光灯泡是没得说的。

HDR电视硬件上的原理就是,先分析这一帧图像中的这个像素显示颜色需要的亮度是多少,然后直接把背后背光源的亮度调整到合适的亮度。

所以理论上,每个像素后都有一个单独的背光进行控制,这样达到的效果最好。不过目前主流背光源使用的是LED灯泡,若如上述所说,那么现在4K电视大概需要4000多个LED灯泡。就算不考虑每个灯泡的干扰、这个功耗和发热也会提升到一个非常恐怖的级别。

所以妥协于这两个原因下,目前的HDR电视采用分区背光控制的技术,用适当数量的LED灯泡,一个LED对应一小块儿区域的背光,从而实现提升整个电视的亮度范围提升。

单这个LED的多少,到现在都没有人找到合适的答案。索尼两年前就开始研究的Backlight Master Drive技术就是这个原理,但至今未能在现实效果、功耗发热、和产品售价中找到平衡,国内海信等企业也纷纷在这个平衡上进行博弈。

那么目前市面上的HDR究竟值不值得购买呢?

首先,要肯定这项技术带来的视觉效果提升。如果色域图(说人话:红绿蓝光混合比例表)是出于一个二维坐标的话,最终的颜色表现就是一个带有亮度z轴的三维坐标系。而此时提升了亮度z轴的跨度,可以表现的颜色当然更多了。

但正如我所说,各家目前还都在这个背光分区数上进行博弈,还未能找到最优解。

不过很多电视都是打着HDR的旗号忽悠人。倒不是说她们没有应用上述技术,只是它们使用的背光LED灯泡亮度没有什么提升,分区也仅仅是个位数,远远达不到HDR的效果。

那索尼、海信等旗舰HDR的电视值得买么?

其实电视圈每一阵子都会出个新名词,从几年前的4K,到一两年前的量子点技术、再到这两年的HDR。你要想啊,商家总要给你创造个新功能,你才会买啊。

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