不知從何時起，HDR的名字開始出現在各大廠商的宣傳語之中，從電視到投影儀，甚至近兩年來的手機，都喜歡給自己的產品套上一個“支持HDR”的名號進行包裝。作為一個2015年才真正誕生的標準化名詞，HDR普及的迅速程度遠超大家的想象，那麼就讓我們來了解一下，在廠商們紛亂的廣告語之中，到底什麼才是真正的HDR？
我們為什麼需要HDR？
對於大多數消費者，第一次接觸到HDR這個名詞恐怕是在手機拍照。其實HDR技術用於拍照的歷史可以追溯到膠片時代，幾十年前，攝影師就會拍攝數張不同曝光程度的底片，並在暗房使用一種叫做減淡和加深（dodging and burning）的手法，將數張底片合成為一張具有高動態範圍的照片。隨著數碼攝影的出現，HDR（High-Dynamic Range 高動態範圍圖像）將暗房裡的技術帶入了相機成像傳感器，通過同一個場景進行多種不同的曝光，最後進行多張合成，最終增強照片動態的範圍，增加照片的層次感。
而在影視行業HDR（High Dynamic Range）算是新生概念，和傳統標準動態範圍SDR（Standard Dynamic Range）相比，HDR具有有更寬的色彩範圍，更亮的亮度上限和更黑的亮度下限，同時在對比度、灰度分辨率等維度上對影像質量上進行了整體提升，給體驗者帶來更具沉浸式的感受。
真實世界的亮度範圍是十分廣闊的，而人眼能感知到的亮度範圍也能十萬尼特左右。舉個例子，用分光色度計測量向著陽光盛開的花朵，其黃色區域亮度最高可達14700尼特，邊緣的紅色是2300尼特，中央的花蕊和綠葉只有200尼特以下，但這張照片在窄色域、亮度普遍不超過100尼特，對比度也只有1000：1的SDR顯示效果下色彩會暗淡很多，而隨著技術的發展，HDR技術色域廣、普遍亮度在1000尼特，對比度甚至能達到上萬，雖然還是遠達不到現實標準，但比三十年前的SDR還是前進了一大步。
HDR的繁多標準
目前在業界，HDR標準還沒有一個最終定義：主流的有美國消費者技術協會主推的HDR10，杜比推出的Dolby Vision，三星的HDR10+，BBC和NHK聯合制定的HLG格式，UHD Premium等，如果你想了解各大廠商在都分別屬於哪種“HDR陣營”，請參考The HDR Ecosystem Tracker (mid-2019)。HDR標準大致可以分為兩派，一種是隻有硬件使用建議的HDR標準，一種是有明確硬件規定的HDR標準，前者的代表是HDR10、Dolby Vision和HDR10+、後者則是UHD Premium和DisPlayHDR。
親民的HDR10
HDR10是消費者技術協會2015年宣佈的開放標準，使用它不需要支付任何版權費，其中的“10”來自於10位色深，除了色深之外，HDR10建議使用廣色域Rec.2020、PQ（SMTPE ST2084）絕對值顯示，以及靜態數據處理方式。
HDR10是最基礎的HDR標準，也是目前應用最廣泛的標準，幾乎所有的主流電視製造商以及流媒體廠家都支持HDR10，好萊塢的七大電影公司 （索尼、二十世紀福克斯、迪士尼、華納兄弟、派拉蒙、環球，以及新晉的Netflix）也都會採用HDR10來製作高清藍光格式的資源。除了上述影像領域的資深廠商，Xbox One、PS4以及Apple TV 4K等客廳娛樂終端也都支持HDR10。
但HDR10儘管應用最廣泛，但它的缺點也很明顯，HDR10的出發點是網絡流媒體和高清電視節目，很少會考慮普通電視的收看需求（廣播電視、電影）。如上圖所示的Rec.2020廣色域，除了部分流媒體會去嘗試，電影行業還是會老老實實的用P3，純種HDR10節目並不好找。更別提電視本身能達到P3就已經是優秀標準了，規定建議的Rec.2020廣色域沒有實際意義。
不僅如此，如果在一臺非HDR電視上去顯示HDR10內容，會出現兩種情況，一是無法解碼導致花屏，二就算能解碼，影片中的高亮部分也會直接被砍掉，這個原因就在於上文所提的PQ顯示。
PQ顯示是杜比研發出的一套光電轉換算法，有著更符合人類視覺感知的伽瑪曲線，處理亮度的絕對值高達10000尼特，但缺點是它完全不會按照顯示設備的亮度來進行“適配”。一臺電視最大亮度到300尼特，就顯示到300尼特，原片場景高於這個數字的直接一刀切，都按照300尼特顯示，完全沒有區分度。
為了解決這個問題，以廣播電視節目為主的BBC和NHK才另做了一套HLG算法，針對非HDR電視進行優化，把所有場景亮度儘量平均的往下降，在儘可能的在最大隻有300尼特的電視下做出原本1000尼特之間的區分度。
這也誕生出了另外一個問題：部分電視廠商開始標註諸如“支持HDR/HLG標準”來作為噱頭，但只是在電視內放了一塊HDR解碼芯片保證不花屏，硬件配置卻不敢恭維，亮度只有300尼特，卻堂而皇之標註著HDR。說到底，HDR10只是建議1000尼特，但是對具體亮度並沒有過多的要求，給了這些廠商可乘之機。HDR10標準上下限過高，缺乏嚴格定義，是低端“HDR電視”爛大街的一個重要原因。
杜比視界：HDR的王者
杜比視界是當前HDR的最高標準，由杜比實驗室提出並定製的非開放標準，若要使用此標準則需要交付版權費用（每臺電視機三美元）。其實杜比視界和HDR10算是師出同門，杜比實驗室就參與了諸多HDR標準的制定，譬如上文提到的PQ絕對值顯示，所以杜比視界很多標準和HDR10等同，採用了Rec.2020廣色域， PQ絕對值顯示，但和HDR不同的是，杜比視界採用 12bit 色深，並且支持動態數據元結構。並且杜比視界可以完全兼容HDR10，針對非HDR電視，也可以自動進行轉換。
首先是12 位色深，我們在以前常常聽到XX手機或者電視支持1600萬色，那是因為在HDTV時期，8位色深最多可以顯示1600萬種顏色，而近幾年，在支持10位色深的HDR10標準下，可以顯示10.7 億種顏色，但杜比視界的12位色深則更進一步，可以顯示680億種顏色，杜比視界相比HDR10能夠支持更豐富的色彩顯示。
動態數據元結構又是什麼？它可以在視頻流場景轉換的過程中，將顏色和局部亮度信息進行實時修正，可以更準確地還原事物的本來面目，實現更好的顯示效果。而HDR10只採用靜態數據元結構，在處理轉換局部信息時，只能依照全局視頻數據進行處理，無法讓轉換場景更加突出。
我們以同樣支持動態元數據的HDR10+標準為例，在同樣的日出場景中，隨著太陽的逐漸升起，你是能看到陽光是怎樣逐漸照亮局部的雲層和海面的，凸顯出層次感；但放到HDR10裡，可能就只會看到屏幕整體亮度在一點點的提升，沒有“逐漸升起”的感覺。
不過說了那麼多，目前消費端的電視，並沒有能夠支持12色深的產品出現，並且1000尼特的要求也鮮少有人達到，杜比在消費端認證並不如工業端那麼嚴格，但即便如此，敢拿杜比視界做背書的電視，都是優秀電視（價格也很優秀）。
雖然不如HDR10普及，但是杜比視界也是近兩年的熱門標準，如今好萊塢七大電影公司均有支持杜比視界和杜比全景聲的作品，國內外的流媒體也都上線了杜比視界和杜比聲效的相關支持。若要去體驗杜比視界的震撼力，也可以直接去杜比影院（不是支持“杜比全景聲”的影院）觀賞，原生12色深、上百萬的對比度（IMAX對比度通常不到一萬）、較普通IMAX亮度提升兩倍的熒幕，相信能給你留下深刻印象。
業界新星HDR10+
HDR10+誕生的緣由很簡單，是三星對標杜比視界制定的一項標準，相當於HDR10的進化版。HDR10+和杜比視界是唯二支持動態數據元結構的HDR標準，和杜比不同的是，HDR10+也是開放標準，旨在用更低廉的價格來獲得更好的視聽體驗。
關於HDR10+可以說的不多，在HDR本身都是一個比較新的概念的現狀下，HDR10+標準更是稚嫩，好萊塢影業開始試水HDR10+也就是近一年的事，不過作為新興標準，HDR10+的發展也足夠迅猛，並且也積極的在加快對顯示器和移動設備的相關認證。
到底什麼才是真HDR？UHD告訴你
前面我們介紹了許多關於HDR的標準，但可以看出，HDR認證本身並沒有一個明晰的參數（換句話說越貴越好，牌子越大越好），那麼真正頂級的HDR該是什麼樣子？UHD Premium給了我們答案，UHD是UHD聯盟制定的第一個消費類設備HDR顯示標準，主要規範了液晶、OLED電視HDR顯示效果，具體規範如下：
- 分辨率達到3820×2160
- 色深達到10位
- 支持BT.2020色域信號輸入
- 顯示覆蓋90%以上DCI-P3色域空間
- 符合PQ顯示
- LCD屏幕亮度達到1000尼特以上/黑位低於0.05尼特
- OLED屏幕亮度540尼特以上/黑位低於0.0005尼特
但不知為何獲得UHD認證的電視出奇的少，但依舊不妨礙我們用此當參照物去衡量一個優秀“真HDR”電視的標準。
DisPlayHDR，專屬於顯示器的HDR
DisplayHDR是專門針對顯示器市場推出的標準，分為HDR 400、HDR 500、HDR 600以及HDR 1000，數字後綴和HDR10沒有關係，純粹是指能達到的最大亮度。隨著OLED顯示器和Micro LED顯示器的出現，DisPlayHDR也一直在調整自己的認證標準，但在今天的顯示器市場依舊有著比較權威的地位。
對於大眾玩家HDR 400是不錯的入門標準，峰值亮度要達到400尼特，持續亮度320尼特，黑位通道亮度最低0.4尼特、角亮度最低0.1尼特，色域達到95% rec.709，色深達到8位，全局調光。實話說這個標準在當今的顯示器市場下，屬實不算高，但根據DisPlayHDR的制定者表示，達到此標準的顯示器在市面上也就佔到15%左右。
對於顯示器有一定追求的玩家，我們更推薦HDR 600的顯示器：峰值亮度600尼特，持續亮度350尼特，黑位必須低於0.1尼特，大於90%的P3色域，10位色深，動態分區背光，並且黑白亮度響應時間小於8幀。
手機上的HDR？
如今除了電視和顯示器領域，手機HDR顯示也弄得風生水起，除了手機屏幕TOP2的蘋果三星之外，如今越來越多的國產廠家也宣傳自己的手機支持HDR、HDR10+、杜比視界等等，諸如YouTube、Netflix等網站也針對部分設備上線了HDR模式，移動設備究竟能不能承擔HDR的重任呢？
答案很複雜，事實上，大多數“Mobile HDR”標準，相對電視而言或多或少都有縮水，就用iPhone 11和iPhone 11 Pro為例，兩者都支持HDR和杜比視界，但是兩者的對比度可謂是天差地別（1500：1和1000000：1），只有在比較頁面才會寫一句，OLED屏幕的iPhone“支持高動態範圍顯示”，除此之外我們也找不到蘋果口中“高動態範圍”的任何細節。三星和一加7TPro的HDR10+認證也是如此，並沒有相關硬件標準流出，較難令人信服。
但縱觀諸多評測，iPhone、三星和一加的屏幕在今年無疑公認是頂級的，而且不止這些廠商宣傳HDR、國內的OVHM也都紛紛把HDR屏幕當成主要賣點，那麼該如何辨別這些是不是“真HDR”？這就又到了UHD聯盟出場的時刻了，事實上，他也做了有關手機的認證標準Mobile HDR Premium，讓我們來一窺究竟。
- 60ppd（在ppi上加上了雙眼距離屏幕的算法，20cm距離下約為300ppi）
- 最高540尼特/黑位低於0.0005尼特
- 90%以上P3色域
- 10位色深
如果按照這個標準，那麼很遺憾，所有手機全部陣亡……
不過Mobile HDR Premium還是給三星galaxy S8和S9系列加了個認證，但包括後來的S10，都沒有通過這個手機上最嚴的HDR標準，但S8和S9的色深也不到10位（10位色深的只有擁有LCD頂級屏幕的夏普AQUOS R3），恐怕是UHD聯盟發現自己設定的標準過於嚴苛，根本沒人過的了。
但是有了S8和S9作為標杆，那麼能夠有資格稱為“HDR屏幕”的OLED移動設備就有很多了：
- 400ppi
- 最高500尼特/黑位低於0.0005尼特
- 90%以上P3色域
- 8位色深
至於LCD屏幕，以iPhone 8 Plus作為標杆即可（低點要求iPhone 8就足夠）
- 400ppi
- 最高600尼特/最低5尼特
- 90%以上P3色域
- 8位色深
以上述標準參照物的話，國內宣傳支持HDR顯示的小米9和MIX3、華為P20之後的所有華為旗艦，都是毋庸置疑的“HDR”屏幕，諸位可以根據以上標準來參照一下自己的手機。
HDR的融合
儘管當下的HDR有著各種標準令人頭昏腦漲，但不可否認的一點是，自HDR標準出現後，越來越多的消費者開始注意到了屏幕顯示的重要性，對於電視顯示器手機的要求也不再是幾年前的“色溫越冷越好”、“能用就行”，HDR概念的迅速普及，也確實讓市場找到了一個相對可靠的標準去檢驗屏幕的優劣。
還要注意到的一點事，以上介紹的HDR標準並不是排他性使用，而都是採用了互相兼容的策略，並且像杜比視界和HDR10，是從工業端便開始注重HDR內容的生產和規範。HDR標準的相互兼容性保證了現在高端電視都能很容易地同時支持HDR10+和杜比視界，很多舊電視只要升級固件就能兼容新標準，讓消費者不用顧此失彼總歸是一件好事。
相信在未來，HDR最終會合併成為一個通用的統一標準，我們也相信從影院熒幕到手機屏幕，儘管不能百分百的彌補彼此硬件之間的差距，但通過廠商和規則制定者的努力，我們仍然能在小屏幕最大限度的感受到現代影像技術的飛躍。
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