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相信說道HDR,大部分人想到的都是手機相機裡的一個選項。HDR全稱High-Dynamic Range,即為高動態范圍圖像。高動態范圍是什麼意思呢?
在介紹HDR之前,首先楊老濕來給各位科普下計算機圖像畫質的背景知識。
自然界中所有的顏色都是由紅、綠、藍三種光通過不同比例、不同亮度混合呈現的。而在計算機的世界裡,所有都是由0和1組成的,而發展到後期的計算機語言,顏色被兩組數字組成,一組是紅、綠、藍三個顏色的混合比例,另一組是表示光的強弱,也就是灰度。
但是自然光,如果你願意可以分成無限份,而計算機每個數值都是有大小限制的。舉個最極端的例子,比如計算機可以顯示4個數字,那麼灰度就只能是白、淺灰、深灰、黑四個顏色。而自然界中白色和淺灰之間,還可以分淺淺灰色、淺淺淺灰無數個等級。
所以理論上,表示顏色的計算機位數越多,能還原的自然顏色就越多,畫質就越好。但受限與目前芯片的計算能力、和文件大小,這個數並不能無止境的大,所以目前,民用顯示器灰度最高標准大概在12Bit左右。
而這是軟件部分的,硬件部分顯示器是否有能力展現這麼多個亮度等級,就要看顯示器本身的亮度是否足以展現這麼多個等級的灰度。如果電視亮度區間太小,而片源支持高位數的灰度,那麼臨近的兩個灰度就會不易分辨。
說了這麼多,你好像還是沒明白HDR是個毛線。這是肯定的了,因為我還沒開始講呢,下面開始說人話。
HDR在電視領域中並非相機中,將多張不同曝光的最優點融合在一起。簡單來說HDR在電視領域的應用就是提昇畫面的對比度,讓最亮的地方到最暗的地方跨度更大。而將亮度對比度的一個新的標准定為HDR。在HDR之前,動態亮度一直是SDR標准。
在自然界中亮度是非常廣的,正午的太陽中心亮度級別定義為10的9次方、而夜空中最微弱的星光亮度級別為10的-5次方。人眼通過瞳孔的放大和縮小,可以感知10的-5次方導10的8次方的亮度左右,當然每個人存在差別,且有極個別的人可能跨度更高。人眼在瞳孔不變的情況下,大概可感知的亮度在1到10的5次方級別。
在電視領域,之前沿用了50年的SDR標准,亮度范圍在1到10的三次方,近年來興起的HDR在1到10的5次方,也就是滿足了人眼在瞳孔不變情況下的所能感知的亮度范圍。
在知道了什麼事HDR以後,目前市場上的電視產品又是怎麼實現的麼?
目前電視屏幕材質上,主流的依舊是夜景屏幕。眾所周知,液晶的顯示原理是由不發光的液晶層和背光源組成。
傳統的液晶屏幕完全通過液晶層分子的扭曲實現三原色光的透過亮的多少從而顯示出不同顏色的。即便是一個像素完全顯示為黑色,那麼由於背後的背光層依舊亮著,也不能達到絕對的黑色。
不信各位可以嘗試在一張黑色的紙後面打一個手電筒,被光照的區域和不被光照的區域亮度肯定是不同的。
那麼為了提昇對比度,很多廠商都會在背光源上下文章。首先選用一個更亮的LED背光燈泡是美得說的。
HDR電視硬件上的原理就是,先分析這一幀圖像中的這個像素顯示顏色需要的亮度是多少,然後直接把背後背光源的亮度調整到合適的亮度。
所以理論上,每個像素後都有一個單獨的背光進行控制,這樣達到的效果最好。不過目前主流背光源使用的是LED燈泡,若如上述所說,那麼現在4K電視大概需要4000多個LED燈泡。就算不考慮每個燈泡的乾擾、這個功耗和發熱也會提昇到一個非常恐怖的級別。
所以妥協於這兩個原因下,目前的HDR電視采用分區背光控制的技術,用適當數量的LED燈泡,一個LED對應一小塊兒區域的背光,從而實現提昇整個電視的亮度范圍提昇。
單這個LED的多少,到現在都沒有人找到合適的答案。索尼兩年前就開始研究的Backlight Master Drive技術就是這個原理,但至今未能在現實效果、功耗發熱、和產品售價中找到平衡,國內海信等企業也紛紛在這個平衡上進行博弈。
那麼目前市面上的HDR究竟值不值得購買呢?
首先,要肯定這項技術帶來的視覺效果提昇。如果色域圖(說人話:紅綠藍光混合比例表)是出於一個二維坐標的話,最終的顏色表現就是一個帶有亮度z軸的三維坐標系。而此時提昇了亮度z軸的跨度,可以表現的顏色當然更多了。
但正如我所說,各家目前還都在這個背光分區數上進行博弈,還未能找到最優解。
不過很多電視都是打著HDR的旗號忽悠人。倒不是說她們沒有應用上述的技術,只是它們使用的背光LED燈泡亮度沒有什麼提昇,分區也僅僅是個位數個,遠遠達不到HDR的效果。
那索尼、海信等旗艦HDR的電視有值得買麼?
其實電視圈每一陣子都會出個新的名詞,從幾年前的4K,到一兩年前的量子點技術、再到這兩年的HDR。你要想啊,商家總要給你創造個新功能,你纔會賣啊。
要不沒年瓤是那點兒東西、換個外包裝。家電這類產品又不是易耗品,誰沒事會沒年換他玩?去年國內冰洗產業就是個非常好的例子。
HDR電視在硬件上的支持外,就像4K一樣也需要內容的。