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2022-01-07

导读：一篇易于消化的HDR介绍

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| 作者：Cake

| 编辑：Naha

想象一下，你在某个黑暗的办公室里，在电脑前工作。终于，经过几个小时的劳累，您该回家了。你走出办公室，明亮的阳光刺激着你疲惫的双眼。所幸的是一两分钟后，我们就适应了光线。

不过，我们的设备呢？相机或电视能否根据场景中的明暗级别进行调整？HDR使之成为可能。

究竟什么是 HDR呢？HDR 是High Dynamic Range（高动态范围）的首字母缩写，这是一种使用了一个多世纪的方法。没错，大约 170 年前（大约 1850 年）Gustave Le Gray发明了 HDR 技术。简单来说，动态范围代表了明暗比例。因此，高动态范围会增加对比度以创建更接近现实生活的图像。本质上，这就是HDR的含义。下面，让我们一起来深入聊聊。

HDR是什么，它是如何工作的

早在 1850 年，Gustave Le Gray 就想拍摄天空和大海都清晰可见的照片。不幸的是，当他专注于大海时，云层失去了一些特征，反之亦然。那时候，他没有强大的HDR 相机来拍摄出他的渴望的艺术作品。不过，他有一个想法：拍两张同一场景的照片，一张专注于天空，一张专注于大海。然后他把两张底片叠起来打印。于是，第一张HDR照片就诞生了。

Gustave Le Gray – 水上双桅船

这张照片是他的众多作品之一，标志着 HDR 作为一种技术的诞生。

后来，随着相机的发展，颜色也被添加进来。现在我们手头的智能手机拍摄HDR照片已经是非常容易的事。我们今天的相机使用的HDR技术原理上其实与 170 年前使用的 Gustave Le Gray 相同。我们的手机至少会拍摄同一场景的三张照片并将它们叠加起来以创建更清晰的图像。尽管如此，由于我们智能手机中的内置HDR 软件，情况要简单得多。

那么HDR在现在意味着什么？简而言之，就是更好的对比度和更真实的色彩。HDR的最终目标是让图像更像你在现实世界中看到的。

我们平时聊显示器的HDR，仅仅在聊显示端，HDR很重要的一部分在于源头的拍摄端。所以在我们继续往下聊之前，需要让您先知道HDR摄影和显示器的HDR之间存在重要区别。

什么是摄影中的 HDR，它为什么重要？

如前所述，使用 HDR 可以让您的相机拍摄多张照片并将它们组合起来创建HDR 图像。那么HDR是如何一步步工作的呢？

首先，用智能手机拍照。启用 HDR 后，您会注意到与禁用 HDR 的同一张照片相比，拍摄照片需要更多时间。那是因为您的设备在一次连拍中拍摄了多张曝光不同的照片。这些图片以非常暗的图像开始，并且在随后的每一个中都将曝光量加倍。得益于HDR，暗处的细节更加清晰可见，明暗对比让照片更加逼真生动，就像这张图一样：

HDR 摄影中的注意事项

HDR 可以使您的照片成为杰作或您不知道的一部分。

因此，如果您要拍摄以下场景，使用 HDR 是个非常好的选择：

风景

通常，天空和陆地/海洋之间的对比度存在很大差异（Gustave Le Gray 的问题）。在这种情况下，拍摄多张照片并将它们组合起来可以解决此问题并展示更多细节，无论是在明亮处或是暗部细节。类似这样的效果：

低光场景

如果没有足够的可用光线，可以使用 HDR 来增强图像。这将在昏暗的光线中显示更多细节。这种不仅提高整张照片的亮度，而且将暗部与亮部结合在一起，从而创造出更加逼真的效果。类似这样的效果：

高亮的场景

您知道有时拍下某人的照片时，阳光会直接照在他们的脸上，从而产生不需要的阴影吗？或者汽车挡风玻璃的眩光如何削弱原本画质的照片？HDR 可以平衡整体图像亮暗来解决这个问题。类似这样的效果：

这些图像令人惊讶，但如果没有 HDR，它们不会如此让人赏心悦目。但是有几种情况您不应该启用 HDR：

有移动物体的场景

上面已经知道HDR 是什么以及它是如何工作的，因此很容易想象通过将多个捕获与移动对象叠加起来会得到的结果。

色彩强烈的场景

如果您正在拍摄一个色彩鲜艳的场景，使用 HDR 可能会使它们逊色。

具有预期高对比度的场景

想象一下，你想拍一张轮廓剪影。启用 HDR 不是一个好建议，因为它会尝试显示更多画面亮暗层次的特征。您无法在启用 HDR 的情况下创建这样的照片：

HDR 摄影端的事我们先聊到这。您现在知道高动态范围可以成就、或破坏令人惊叹的图像。

现在让我们将注意力转向一项我们在170 年前无法使用的显示技术，特别是HDR 电视。

什么是 HDR 电视，值得吗？

有了前面的段落，我们已经了解了如何捕捉HDR 图像，下面我们了解一下HDR显示。

HDR的电视出现在过去的几年里。HDR显示技术的出现，因为高动态范围而扩大了明暗之间的对比度，从而增加了场景的深度。

对比

对比度是指场景中最亮和最暗部分之间的差异。从本质上讲，HDR 提升了最亮的亮度，抑制了最暗的亮度，这能帮忙呈现两者之间的更多细节。

尼特（nit）是用于测量亮度水平的单位。作为参考，普通电视可以达到300到500 nit亮度。

最暗的显示是0 nit。到目前为止的主流电视显示技术，只有 OLED 电视能够实现完美的黑色。LCD电视因为背光的存在和液晶屏的暗态漏光，无法做到完全黑的显示。

因此，要进行 HDR 兼容分级，电视必须能够显示至少1,000 nit的 LCD，和540nit的 OLED 电视峰值亮度。事实上，一些电视峰值亮度已经高达 2,000 nit。

您可能已经注意到 OLED 电视获得 HDR 标签的门槛较低（540 nit，而LCD需要1,000nit）。那是因为OLED更轻松地实现所需的黑白比例，因为它们可以显示绝对黑色。另一方面，LCD 电视则不能，这就是为什么要求后者通过产生更好的峰值亮度来弥补暗态漏光。

颜色

作为高阶显示规格，HDR 经常与 WCG （广色域）在同一个产品中出现，这增加了电视可以产生的颜色范围。下面是色域的情况，UHD WCG TV显示了更纯正的蓝色、绿色和红色。

当您将增加的对比度与扩大的色彩范围相结合时，您将获得令人震撼的结果。因此，如果是时候更换您的电视了，您应该考虑使用支持 HDR 的型号。

为了充分利用这项技术，电视制造商使用不同的 HDR 格式来实现HDR播放。

HDR 格式说明

截至今天，不同的 HDR 电视使用五种 HDR 格式中的一种或多种：

HDR10
HDR10+
Dolby Vision
HLG
Technicolor

它们之间的主要区别在于每个人使用元数据的方式（或根本不使用它。）

那么什么是元数据？

简单来说，元数据是将标准视频转换为 HDR 视频的信息，有两种类型：动态和静态元数据。动态元数据可以逐个场景动态调整高动态范围。静态元数据不会改变，这会导致不同场景中的细节丢失。把它想象成一盏灯：你在晚上打开它，在白天关闭它。这是“动态元数据”。对于静态元数据，灯始终处于打开或关闭状态。

HDR10

这是最广泛采用的标准。它是免费使用的，几乎每个品牌都支持HDR10 。它使用静态元数据并提供10 bit色深。这种格式本质上在视频开始时发送一次元数据，电视在整个视频中使用相同的设置。

LG 使用自己的Active HDR，它在典型的HDR10格式之上添加了动态元数据。Active HDR不完全是 HDR 格式，只是显示端实现。

HDR10+

由Samsung、20th Century Fox和Panasonic一起创建的标准。这种格式增加了动态的元数据到HDR10标准。HDR10+可以实时调整每个场景或帧的亮度水平，使得视频呈现与导演希望表达的内容和画质一致。与HDR10一样，它产生 10 bit色深，是一个开放标准。制造商和内容创作者无需为使用许可付费。

Dolby Vision

Dolby Vision是迄今为止技术最先进的标准。它使用动态元数据并提供12 bit色深。它会根据每个屏幕进行调整并逐帧优化视频。理论上，杜比视界可以制作峰值亮度高达10,000nit的内容。该标准的缺点是制造商必须向杜比付费才能使用他们的格式，采用Dolby Vision的机型还不是很多。如果我们比较Dolby Vision 与 HDR10 ，除了价格点之外，Dolby Vision在所有类别中都获胜。

HLG（Hybrid Log-Gamma）混合对数伽玛

BBC 和日本的 NHK 创建一种格式，广播公司可以使用该格式来显示 HDR 内容。

它根本不使用元数据，这使其适用于任何 4K 电视（SDR或 HDR）标准动态范围。尽管如此，它仍然可以产生更广泛的亮度和色阶。

该标准是向下兼容的，这意味着它可以处理 HDR 视频并将其显示为 SDR。制造商可以免费使用，但缺点是内容还不是很多。大多数电视台也不播放 4K 内容。对 BBC 来说幸运的是，大多数较新的电视产品都采用了HLG格式，因此可能希望广播公司也接受它。

Technicolor HDR

Technicolor HDR 与其他格式的不同之处在于它可以将SDR内容升级为 HDR。

如果您拥有一台支持 Technicolor HDR 的电视，您在观看 SDR 内容时也可以升级成更好的画面。这是通过将信号转换为适合您的电视规格来实现的。Technicolor HDR 技术对电视制造商和广播/流媒体公司免版税。

HDR 内容——在哪里可以找到 HDR 视频？

如果您无法观看 HDR 视频，那么拥有4K HDR 电视并没有多大意义，对吧？有两种观看方式——通过流媒体平台或使用硬件播放器。以下是观看 HDR 内容的方式：

流媒体服务

一些主流流媒体平台提供 HDR 内容——它们之间的区别在于电影/节目的数量和支持的格式。

网飞（Netfix）

最大的流媒体服务支持主流的HDR10格式和杜比视界。如果您的互联网连接速度为 25MB/s 或更高，您可以欣赏 Netflix HDR 影片。

但是，如果您有三星电视，您将无法观看带有动态元数据的电影。原因是Netflix不支持HDR10+，三星反对Dolby Vision。这就是您只能观看标准 HDR10 节目和电影的原因。

亚马逊 Prime 视频

虽然亚马逊依靠 HDR 制作“Prime Original”作品，但他们将 HDR 内容限制在只有三个制造商。仅当您拥有三星、索尼或 LG 电视时，才能观看 HDR 影片。 Prime Video 系列中的影片可在HDR10 、HDR10+ 和Dolby Vision 中使用。

iTunes

由于众所周知的竞争，Apple 的流媒体服务不支持三星的 HDR10+ 也就不足为奇了。

Apple 用户只能欣赏标准的HDR10和Dolby Vision电影。

Apple 的一个好处是，如果您已经购买了 FullHD 影片，那么一旦您购买了新的4K HDR 电视，您就可以在 HDR 中观看它，而无需购买同一部电影两次。

Bilibili（哔哩哔哩）

Bilibili专门开了一个4K频道，里面也有不少HDR视频源。

支持 HDR 的设备

如果您是光盘迷并且想要收藏最酷的电影，您可以轻松识别它们是否为 HDR。每个箱子的正面都有一个 HDR 标志。

世界上有23 亿游戏玩家，他们中的大多数人都会喜欢上HDR 游戏，并且已经有几款支持这种格式的游戏显示器。

超高清蓝光

在过去的两年中，超高清蓝光播放器正在成为新的播放器标准。越来越多的电影都带有高动态范围。

就像流媒体服务一样，不同的超高清蓝光播放器支持不同的格式，具体取决于它们的制造商。几乎所有新型号都支持HDR10，Dolby Vision是第二受欢迎的格式，并且正在追赶目前的领先者。三星的播放器自然是自带 HDR10+ 的。最近这家韩国巨头宣布他们与环球公司合作，在 2019 年发布新的 HDR10+ 内容。

现在，让我们来看看游戏玩家和游戏机的不同能力。

PlayStation 4 Pro 和 PlayStation 5

自推出以来，PS4 Pro 就内置了 HDR 支持。但是，它没有 4K 超高清驱动器，因此无法在您的电视上播放 HDR 电影。不过，这些游戏支持 HDR。随着 HDR 最终成为游戏行业的标准，未来几年看到更多 HDR 游戏。

新的 PS5 还支持 HDR，考虑到PS4 存在一些问题，新的控制台也提供了改进的支持。

Xbox One X、Xbox One S、Xbox Series X

PlayStation 的竞争对手提供内置超高清蓝光驱动器，以便您可以在电视上观看您最喜爱的4K HDR蓝光光盘。

Xbox One S 和 Xbox One X 都提供 HDR10 视频。后者甚至支持原生 4K HDR 游戏，而在 Xbox One S 中，图形被升级到 4K。

Xbox Series X 具有改进和简化的 HDR 支持，这要归功于它的自动 HDR功能，该功能使用机器学习将 HDR 添加到大多数游戏中。

我们从HDR摄影的码头开始，然后我们登上了 Gustave Le Grey 的船，它把我们带到了HDR的现在和未来。