HDR视频完全解密

转自:http://www.icpcw.com/Parts/Peripheral/dnwspc/3271/327191.htm

HDR 视频通常采用10bit HEVC编码,只有支持10bit HEVC解码,也就支持HDR视频播放。

技术总是在不断进步中,特别是针对我们的视觉体验,各个厂商都在不遗余力地开发着新技术来满足观众们的需求。在H.265、10bit、4K已经越来越难引起消费者关注的时候,HDR的横空出世,再一次引发了新一轮的图像话题。不夸张地说,在2016年,无论是平板电视、4K蓝光以及如盒子、播放机这样的设备,都会将支持HDR作为自己的重要功能。

但对于大多数普通用户而言,谈到HDR视频还是一脸“蒙圈”,这个词说来不陌生,无论是拍摄照片还是游戏,HDR效果早就普及多年,怎么视频极其相关设备就突然冒出这样一个标准呢?下面就让我们给大家介绍HDR对于视频的作用和意义,以及如何才能在观看视频时获得HDR的绝佳体验。

HDR,像素质量的一次革命

无论是相片中我们看到的HDR效果,还是在游戏中的HDR特效,实际上和我们现在要介绍的HDR视频,在某种程度上是一种东西。只是HDR作为电视画面来说,之前从未在民用领域普及,而从2015年开始,HDR作为一种显示标准,才逐渐在电视上蔓延。

HDR,全称High Dynamic Range,即高动态范围。通俗来说,HDR 可以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,从而使得电视画面更接近人眼所见。如果说4K 分辨率是对像素数量的一次提升,那么HDR 显示技术则是对像素质量的一次升级。相对于4K 分辨率,HDR 技术所带来的视觉震撼更为明显。如果说4K分辨率需要大尺寸电视以及合适的距离才能在电视上体现出和1080P的区别,那么HDR无论屏幕尺寸如何、观影距离多少,其对画质的提升效果都是显而易见的。

 

HDR和SDR的画面区别

人眼所能感受的亮度范围约为10-³nit~106 nit ,所能感受到的瞬时对比度范围可达10000∶1,而目前消费级液晶显示器的亮度一般在300nit~400nit 左右,其亮度范围一般为2000∶1 。可见人眼的亮度分辨能力远高于当前主流的显示设备。而HDR 显示技术就是要提升显示的亮度范围,在使得显示亮度更亮的同时,又让呈现的黑色更黑。

 

HDR电视都是广色域电视

其实说简单一些,HDR技术就是让电视显示的画面更接近我们人眼平时看到的真实画面。它在提高了拍摄和显示动态范围的基础上采用新的技术,用更高的量化精度把电视系统表达宽容度的能力提升到人眼水平,并兼容现SDR收看设备。对比SDR,它就像是建立了一个更大的坐标系,再现更大的色域和更高的亮度动态范围。所以HDR电视目前都是广色域电视,其实际效果远超普通的SDR电视。

之前,世界各地的行业标准组织都已经投入到HDR 标准的制定工作中。美国电影电视工程师协会(SMPTE )于2015 年3 月率先公布了电光转换函数标准SMPTE ST 2084 ,采纳了Dolby Vision 的PQ 曲线。而这一标准又被其他行业组织采纳为自身标准体系的电光转换标准,基本形成了目前HDR视频的图像标准。

差别巨大,HDR和SDR图像比较

简单的阐述了HDR这个概念后,或许很多人还不明白HDR对于视频图像到底有多大的意义。夸张一点地说,HDR与SDR的差距,就如同彩色图像与黑白图像的差距一般。这主要体现在色彩的饱和度以及画面的对比度上。

相比普通的SDR图像,HDR无论在高光还是黑暗处的细节都一览无余,色彩饱满画面质感极强,非常有立体感和层次感,给人栩栩如生的感觉。而相同的SDR画面,则给人一种暗淡晦涩的观感,同时在亮部以及暗部细节上都有很明显的缺失。

 

上下为有无HDR的画面对比

如果以单帧画面来看,或许有不少人认为SDR画面可以通过手动调整色彩饱和度以及画面对比度达到HDR的效果,这种说法不无道理。HDR从实现理论上而言就是亮度和对比度动态范围差异,但是要知道HDR视频每一帧都有不同的亮度和对比度,如果每一帧画面都让用户自己手动来调整并且达到接近HDR的画面效果,那也就没有所谓的观感体验了。事实上,即使拿一帧画面来让用户手动调整,在提高对比度和亮度的同时,画面也会出现严重失真。

目前HDR视频所有的信息都会直接写入片源中,只有支持HDR的设备,才能正确识别到信息,以不丢失任何细节的方式,呈现出HDR效果。那么如何才能正确观看到一部HDR视频呢?我们接着往下看

视频、播放设备、显示设备,三者都要支持,缺一不可

要观看HDR视频,那么用户必须要满足三个条件。第一是要找到HDR视频;第二是要有支持HDR视频播放的设备;第三则是显示设备要支持HDR。这三点任意一点无法达到,那么我们都无法体验到HDR视频给我们带来的视觉感受。

●HDR视频,下载片段或者购买光盘

目前要拥有HDR视频并不困难。在国外以及国内很多网站上,都有带HDR效果 的DEMO片段可供下载,比如《少年派的奇幻漂流》、《疯狂麦克斯》等,这些片段大多数分辨率都达到了4K,而且不过几百兆大小,主要是用于测试用户的播放设备和电视设备是否支持HDR效果。此外,目前卖场像LG、三星以及索尼都有HDR的视频DEMO,要找到也非难事,纯粹为演示的话,这些小视频都可以满足用户的需求。

HDR测试视频现在数量不少

如果是以观影为目的的话,由于4K蓝光尚未完全普及,更别说破解,所以依靠下载是没法下载到原始的4K蓝光电影的,更别说带HDR的4K电影了。从2015年开始,新的4K蓝光标准播放器已经问世,4K蓝光电影光盘也逐渐增多,在国外如亚马逊,都有带HDR特效的4K蓝光光盘销售,通过海淘,几十美元就可入手,如果用户打算购买一台4K蓝光播放机,那么购买带HDR效果的4K蓝光电影无疑是最好的方案。不过要注意,不是所有4K蓝光电影都会支持HDR,所以在购买光盘的时候,要看清楚包装盒上是否有HDR的标志。

带HDR的4K蓝光电影已经有不少

●播放设备,4K蓝光机或最新盒子

在播放设备端,不说万能的PC,目前可播放HDR视频的设备类型委实不少。现在HDR视频通常是采用10bit HEVC编码,分辨率也都是4K分辨率。HDR本身只是一种视频动态标准,对播放而言没有额外要求,从笔者自己的体验来看,只要播放设备支持10bit HEVC的解码,就可以播放HDR视频。

目前的最简易的播放设备就是4K蓝光播放机,三星新一代的4K蓝光播放机已经上市,松下、索尼的4K蓝光播放机也会在后期逐渐上市。对于用户而言,要省心的话,只要购买4K蓝光播放机,再播放拥有HDR特效的4K蓝光光盘,就可以直接体验超高清HDR电影了。

三星UBS-K8500 4K蓝光播放机

如果不想买蓝光播放机,只想等着以后下载4K HDR电影,或者是想率先体验一下HDR DEMO视频的效果,那么有两种方式可以播放。最简单的办法就是买一台支持播放10bit HEVC视频的智能电视,或者买一部支持播放10bit HEVC视频的盒子。自H.265成为新一代视频编码标准后,目前大多数4K智能电视机都已经支持HEVC解码,像LG、索尼、三星这样的厂商,2014年的4K电视就可以支持10bit HEVC视频的解码。所以用户下载了HDR的DEMO视频,放在闪存中,直接插在智能电视上就可以了,某些电视的芯片方案不支持10bit HEVC的解码,那么会直接黑屏,不过新一代的4K电视都不存在这样的问题。

最新的4K智能电视都支持HDR视频播放

而在盒子端,和电视同理,只要芯片方案支持10bit HEVC解码即可播放HDR视频。这个和盒子的价格档次无关,一些新点的芯片方案都能搞定这个问题。比如采用晨星方案的小米主机、采用联发科MT8693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。而像过去的一些高端电视盒子,比如海美迪的Q10、Q5等,哪怕配置强悍,价格超过1000元,但是由于芯片方案相对陈旧,对10bit HEVC视频无法正常解码,所以播放HDR视频都会出现黑屏。基本来说,只要购买2016年的盒子,大多数都还是可以正常播放HDR视频的。

哪怕是廉价的小米盒子3增强版也支持HDR视频的播放

要提醒用户一点的是,一些盒子虽然支持10bit HEVC的解码,但无法以无压缩的图像输出4K/60Hz画面,比如小米盒子3增强版就只能在YUV420的8bit色深环境下输出4K/60Hz(并不是真正的HDMI 2.0输出),一些4K电视也不完全支持HDMI2.0,在YUV444只能达到4K/30Hz的画面。在这种情况下,个人建议在观看HDR视频时,不要以YUV420的模式输出4K/60Hz,这样画面的色彩和效果会打很大的折扣,宁可刷新率低点,但至少看24Hz电影是没问题的。

最重要一点,电视面板要支持HDR

有了HDR的视频源,也有了能播放HDR视频的设备,那么就可以享受到HDR视频给我们带来的精彩画面了么?答案是否定的。就像我们之前说的一样,HDR是一种图像标准,但并非视频编码标准,所以它不会对视频解码带来额外的要求。但是能正常播放HDR视频,不代表播放的视频就一定会有HDR效果,作为一种图像标准,只有电视面板支持这种图像标准,它才能显示出HDR的画面。如果电视本身支持HDR视频的播放,但是面板不支持HDR,那么它只会以SDR画面的形式呈现在观众眼前。

支持HDR效果的电视,基本上在2016年才开始大面积上市。目前索尼、三星、LG等三家最大的合资品牌电视,都已经推出了自己的HDR电视。索尼的X9300D和X8500D都支持HDR;LG和三星的2016年高端新品,也全线支持HDR效果。值得一提的是,索尼通过固件更新,让2015年部分高端产品可以支持HDR特效,包括国内的一些电视品牌,也通过固件更新,让去年的产品可以在画面上支持HDR效果。

LG新款的UH全系列支持HDR

必须要注意的是,这类原本不支持HDR的电视,通过固件更新得以支持,是一种纯粹的软件计算方式。无论是索尼2015年的电视也好,还是国内部分厂商的电视也好,在效果上,是难以和目前硬件支持HDR的电视相比。这主要是体现在实际亮度上,真正硬件支持HDR效果的电视,亮度可以达到1000nit以上,而通过软件支持HDR效果的,无论在色彩和亮度上都比原生HDR面板有着明显的差距。当然聊胜于无,这类通过软件升级支持HDR特效的电视,在播放HDR视频时,还是要比SDR画面更强。

索尼去年的X9000系列可以通过固件更新支持HDR

当然,目前通过固件更新支持HDR特效的电视还是比较少,尽管软件升级效果不如硬件,但是如果每个用户的4K电视都能得到升级,那么必然会影响厂商新一代电视的销售。所以如果真想体验HDR经验的视觉效果,最好还是单独去购买三大合资品牌最新的中高端电视为佳。

畅享HDR?还可以再忍忍

HDR无疑是目前图像显示行业的一个热点,在我们清晰地了解HDR视频的意义以及播放方式后,我们也要清醒地认识到,目前厂商热推HDR更多是在激烈环境中的一种销售手段。实际上,真要畅享HDR电影,我们还可以再忍忍。

播放器端没什么好说的,我们可以很廉价地买到支持HDR播放的设备,包括盒子以及PC等。但是从内容端来看,HDR的电影还并不算多,4K蓝光电影从去年年底才逐渐问世,而支持HDR的4K蓝光电影也不算多。乐观估计,2016年下半年将是4K蓝光电影的一个爆发期,无论是购买还是等4K蓝光破解下载,那个时候我们才有更多的HDR电影可供观看。

此外,从HDR显示设备来看,支持HDR的显示器遥遥无期,虽然支持HDR的4K电视已经不少,但是普遍价格较高。像索尼、LG和三星等厂商的HDR电视,至少也在7000元以上,这对于普通用户而言成本还是显得过高了。HDR并不是一个多么难的技术,国产厂商以及互联网厂商应该会在自己的电视产品线上很快跟进。基本上,当乐视和小米都开始推HDR电视之际,那个时候或许才是广大用户入手的最佳时机

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