显示器的 HDR10 HDR400 HDR600 和 HDR1000 都有什么区别？

HDR这个词在显示器，电视，播放器，游戏机，手机等等领域都能够看到，那么究竟啥是HDR呢？那么这篇文章将一点一点的剖析每一个领域的HDR名词，让你绝对能够看懂！

一、HDR显示技术

HDR（High-Dynamic Range，简称HDR）是指高动态范围图像，是一种能够显示更大的亮度范围和对比度的图像技术。HDR可以让暗部的细节变亮，亮部的细节不失真，呈现出更自然、更真实的画面，从而提升画面的立体感和舒适感。

（1）HDR显示技术是为了解决什么？

HDR显示包含的内容其实不少，通俗的来说最主要目的是提升画面的明暗亮度相差较大的部位的细节展示能力。当然，HDR显示不仅仅局限于细节展示这种单一的要求，它还有其他重要的延伸需求：

• 亮度：HDR技术要求提高显示设备的最高亮度和降低最低亮度，从而增加亮暗对比，显示出更多的细节。
• 色域：HDR显示倾向于用更大的“色域覆盖”标准。 部分HDR标准定义会要求采用较大的色域空间，比如采用BT.2020 色域，以实现更大 的色彩空间覆盖面积。相比传统的BT.709和NTSC定义，其显示色域空间更加丰富。
• 色深：HDR可以提高显示设备的颜色深度，从而显示出更多的色彩层次，避免色带或色块的出现。传统显示通常是6bit或8bit显示，而HDR要求10bit甚至是12bit的位深
• 动态映射：HDR可以根据不同的内容和场景，动态地调节亮度和色彩，从而实现更好的画面效果。

（2）HDR与SDR区别？

SDR则是标准动态范围图像。HDR和SDR的区别主要在于亮度、色域和颜色深度。HDR的亮度范围更广，色域更宽，颜色深度更高，可以显示出更多的细节和色彩。SDR的亮度范围较窄，色域较窄，颜色深度较低，可能会出现暗部细节丢失或亮部细节过曝的情况。

二、HDR技术的行业规范

由于HDR技术并不是一个专属名词，所以HDR的定义并不是由一个单一的机构或组织制定的，而是由多个不同的协会来制定不同的标准规范来描述的。目前，比较常见的HDR标准和规范有以下几种：

（一）编码标准

HDR编码是指使用高动态范围（High Dynamic Range）技术对视频信号进行编码的方法。HDR技术可以使视频显示出更高的对比度，更宽的色域，更丰富的细节，更接近人眼的视觉感受。HDR编码有多种标准，例如HDR10，HDR10+，Dolby Vision，HLG等，它们有不同的特点和优劣。HDR编码的视频需要与支持HDR的显示器配合使用，才能达到最佳的观看效果。

（1）HDR10

HDR10是一种使用最普遍、最广泛的HDR格式，它是指电视与影音设备之间传输HDR内容的协议与标准，这是一个开放标准，不需要支付任何版权、认证费用。

注意：HDR10并不是显示的标准，而是一种编码标准，所以支持HDR10的电视和显示器只能说明能解码能播。

HDR10标准是由美国消费电子协会公布的HDR10媒体档案，俗称HDR10，该规范建议使用BT.2020色域，Perceptual Quantizer （PQ）和10bit的色深。 HDR10是由多个公司支持所衍生出来的规范，是早期HDR的定义和应用标准之一。

HDR10主要的规格包括：

• EOTF（Electro-Optical Transfer Function）：SMPTE ST 2084（PQ）
• 色度抽样：4:2:0（压缩影片）
• 色深：10 bit
• 色域：ITU-R BT.2020
• 元数据：静态，即为整个视频指定一个固定的亮度和对比度的范围

名词解释一下：

色度抽样是一种图像处理技术，用于降低色彩分辨率而不影响亮度。色度抽样可以使图像占用更少的磁盘空间或者视频占用更少的带宽，而不会明显降低图像质量。色度抽样是利用人眼对色彩差异的敏感度低于对亮度的敏感度的特点，对图像的色彩信息进行降采样。

EOTF是Electro-Optical Transfer Function的缩写，意思是电光转换函数。它是一种将电子信号转换为所需光信号的数学函数，也就是将数字信号转换为模拟信号的过程。EOTF是HDR视频编码和显示的重要组成部分，它决定了视频的亮度和对比度。不同的HDR标准有不同的EOTF，例如HDR10使用PQ EOTF，HLG使用HLG EOTF2。

元数据：HDR的元数据是一种附加在HDR视频中的信息，它可以帮助显示设备以更好的方式来显示画面内容。元数据的内容包括视频的最大亮度、最小亮度、平均亮度、色域等。当显示播放设备支持显示 HDR10 或 Dolby Vision HDR时，就会读取相关元数据并由IC（电视和显示器的控制亮度对比度等的东西）传送对应数值调整画面让其显示为HDR效果，所以读取元数据后电视或者显示器会闪一下。

（2）HDR10+

HDR10+是一种高动态范围（HDR）视频格式，它可以根据每一帧或每一段视频的内容，动态地调整亮度和对比度，从而提高画面的细节和色彩。HDR10+是由三星、亚马逊、松下和20世纪福斯等公司联合推出的，与杜比视界HDR（Dolby Vision HDR）类似，但不收取版权费用。HDR10+需要支持它的电视、播放器和视频内容才能发挥效果。

HDR10+的主要规格包括：

• 色域：BT.2020
• 色深：10bit
• 动态元数据：SMPTE ST 2094-40
• 兼容性：向下兼容HDR10

HDR10+ EOTF是一种基于PQ曲线的EOTF，它与HDR+的EOTF相同，都可以指定视频信号对应的真实世界的亮度值，从而实现高动态范围的显示。HDR10+ EOTF与HDR10 EOTF的区别在于，HDR10+ EOTF可以使用动态元数据，即为每一帧或每一段视频的内容指定亮度和对比度的信息，而HDR10 EOTF只使用静态元数据，即为整个视频指定一个固定的亮度和对比度的范围。这样，HDR10+ EOTF可以更好地适应不同的显示器和不同的场景，提高HDR视频的质量。

（3）杜比视界HDR

杜比视界HDR（Dolby Vision HDR）色深从 10 bit升级到了12 bit，HDR10的颜色范围是DCI-P3搭配10 bit位深，而Dolby Vision则是要求更高的REC.2020搭配12 bit位深。而Dolby Vision则大量采用收费技术和专利。这一点显然是HDR10更为流行的关键原因。不过，Dolby Vision也得到了非常多品牌的支撑，例如海信、飞利浦、TCL和索尼。

它的主要特点包括：

• 12位色深，可以显示687亿种颜色
• 支持动态元数据，可以根据每一帧或每一场景的内容调整亮度和色彩
• 内容的亮度范围为4000cd/m2，但可以支持高达10000cd/m2的图像要求

（4）HLG HDR

HLG是Hybrid Log-Gamma的英文缩写，由英国BBC和日本NHK在2015年五月共同发起，目的为让HDR的信号能同时兼容SDR的显示器。 HLG所采用的标准为日本电波产业会（ARIB）所认可的STD-067，与HDR 10的SMPTE ST 2084有所不同。HLG 文件格式本身并未带有元数据（Metadata）的传输，因此在大部份既有的显示芯片上经过运算就可以执行。

（二）显示标准

在我们购买电视和显示器，主要就是要注意显示器的显示标准了。例如DisplayHDR、HDR Premium等，它们定义了显示器的亮度、色域、色深、背光等方面的性能要求。

（一）DisplayHDR （HDR400/HDR600/HDR1000/HDR1400)

DisplayHDR是视频电子标准协会（VESA）专为PC显示器设定的HDR标准，它是在支持HDR10的基础之上，根据显示器的亮度、色域、色深、调光类型、黑电平等划分等级，各等级以峰值亮度来命名。

DisplayHDR认证的目的是为了让消费者更容易选择合适的显示器，同时也为显示器厂商提供了一个统一的参考标准。

目前DisplayHDR的各个级别分为HDR400/HDR600/HDR1000/HDR1400,要求如下：

目前HDR1400认证的显示器不多，雷鸟U8算其中的一款。

以HDR400为例：

要求如下：

• 真正的8-bit画质——与当今15%的顶尖PC显示器同水平。
• 全局背光——改善动态对比度
• 峰值亮度400 cd/m2——比常规SDR亮度多出高达50%
• 色域与对比度最低要求均高于SDR要求

这个要求其实完全达不到HDR观赏的标准，400尼特的亮度市面上的大部分显示器和电视都能达到，所以一般来说，玩游戏建议在HDR600以上。

• 峰值亮度600 cd/m2——是常规显示器亮度的两倍
• 全屏闪光条件可以渲染出逼真的游戏与电影特效
• 实时对比度与分区背光——生成令人惊艳的高光与深邃的黑
• 较DisplayHDR 400已改善的色域更进一步扩大
• 要求10-bit图像处理

（二）HDR Premium

HDR Premium 是一种高动态范围（HDR）的标准，它可以提高图像的亮度、对比度和色彩。它是由 UHD Alliance制定的，适用于电视、手机、平板和笔记本电脑等设备。HDR Premium的设备需要满足一定的分辨率、色域、亮度和黑色水平等要求。这个标准目前在电视上使用不多，就不多讲了。

三、手机上和HDR是什么？

（一）HDR照片拍摄

HDR拍摄照片原理是利用不同曝光的多张照片，将它们合成为一张照片，从而实现更大的动态范围。动态范围是指图像中最亮和最暗部分的亮度比例。HDR拍摄可以让图像中的亮部和暗部都保留细节，不会过曝或欠曝。

（二）HDR视频拍摄

手机是通过一种叫做Zigzag HDR的技术，一帧内不同像素采用不同挡位曝光，然后合成，输出到ISP混合，实时出效果。这样可以让视频中的亮部和暗部都保留细节，不会过曝或欠曝。