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HDR标准不统一 真实差距巨大引“技术过剩”担忧

作者:佚名    来源:投影时代   发布时间:2018-06-29 08:16:25

   【流媒体网】摘要:HDR的真正成功,需要实现从内容制作、发行、传播、存储到显示的“全面的、统一标准的HDR化”。目前的市场,距离实现这一状态可谓万里之遥。


 

  近年来,HDR技术在很多产品上兴起。彩电、投影、照相机、手机、PC和笔记本电脑……几乎主要数码消费电子“大件”都搭上了HDR的快车。这一趋势下,选购具有HDR功能的产品亦成为流行风尚。但是,在HDR标准自身尚不清晰的背景下,一些“低质伪劣”HDR产品也横空出世,成为消费者选择的“一大烦恼”。

  什么是HDR,它有什么好处?

  HDR,高动态范围图像(High-Dynamic Range,简称HDR)。对标于我们传统的“参数表”,其实这是一个“单幅画面实际对比度和灰阶梯度”的概念。

  在对比度的历史中,已经有静态对比度和动态对比度两个参数。静态对比度是一个设备固定的理想显示状态下的画面,单一最亮和单一最暗之间存在的差距;动态对比度则是一台设备,在任意状态下可能显示的最亮与最暗之间的差距。——显然,后者的数值会远高于前者,甚至有千倍的差异。

  但是,这些对比度的定义都忽视了一个最大的问题:人眼拾取的画面细节,来自于同一幅画面,而不是不同的显示画面。也就是说,对比度虽然一定意义上与现实设备的细节展示能力有关系,但却不是必然的相关性——因为对比度总是考虑显示设备在时间维度上,过程化的能力差异;人眼则更多看到空间维度上;结构化的细节分布。

  HDR概念的意义就在于,首次明确了一种提升“单一画面、不同部位,特别是明暗亮度相差较大的部位的细节展示能力”。简单说,HDR更类似于单幅画面内的对比度和灰度梯度概念。通过提升单幅画面中尽可能多的可通过视觉分辨的灰度梯度,HDR可以满足更多的细节画质展示能力。

  当然,HDR技术的定义不仅仅局限于“细节展示”这个单一的内涵,他还有其他重要的“延伸定义”。其中,最关键的延伸是,HDR倾向于用更大的“色欲覆盖”标准。大多数HDR标准的定义采用的是 Rec。 2020 影像标准所定义的色彩空间。Rec.2020 色彩空间覆盖了大约 75% 的 CIE 1931 色彩空间和大约 57% 的人眼可见光。但是,非常可惜的是记录和显示Rec.2020 色彩空间是一个非常困难的事情,满足这一标准的显示设备、彩电产品几乎可以忽略。

  同时,HDR还定义了色彩位深的概念升级——10bit起步,12和14BIT时代已经开启;HDR也定义了显示设备所需的“亮度能力”——至少要有1000nit的峰值能力,才能真正显示HDR的内容细节。

  HDR标准尚未统一

  当很多消费者提到HDR的时候,认为这是一种技术;但是其实HDR是一种理念——作为技术化的产物,HDR标准不仅没有统一,而且还在不断发展之中。

  一方面,目前的HDR标准有HDR10、Dolby Vision(杜比视界)、HLG,及HDR10+等四个已经出现在市场上的标准。对于彩电和投影等显示设备,HDR10是最长见的技术标准。

  比如,2017年,HDR10攻占越来越多的电视机、超高清蓝光碟和播放器。美国顶尖的电视供应商(三星、LG、索尼和Vizio)都销售采用HDR10的电视。截止去年9月底,七大主流制片厂共制作了逾150个超高清蓝光资源,全部采用HDR10格式。

  Dolby Vision(杜比视界)标准更像是HDR10的加强版——色彩位深从10bit升级到12bit。此外HDR10标准免费的技术比较多,兼容性更好;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也有很多品牌支撑,例如海信、飞利浦、TCL和索尼。

  至于HLG这个标准,目前已经比较边缘化。作为一项日本广电界提出并高度参与的标准,目前在日系的蓝光碟机和电视上都未实现普及,其未来命运可见一斑。HDR10+顾名思义是HDR10的发展和加强版本,主要由三星提出,且号称技术免费。其主要特点是向前兼容HDR10标准。不过HDR10+目前的支持者不是很多。

  对于HDR标准的问题,比较大的乱象除了“标准自身多样,且还在发展”外,也包括其支持者和关键产业链的态度:一方面,如三星这样的巨头,几乎推出了各种HDR标准的彩电产品;索尼也采用“脚踩三条船”的策略;但是另一些彩电品牌,则倾向于在HDR10或者杜比视界二选一。

  另一方面,内容提供商的选择也是多样的。不仅是内容制作机构,例如电影制片厂、也包括内容发行媒介,例如蓝光碟机和机顶盒等设备的标准选择,都非常重要。尤其是各国广电部门似乎还没有向HDR标准过渡的路线图:这使得今天消费者购买的HDR标准的电视机,未必兼容未来本国的广播电视信号的实际标准。

  甚至,在机顶盒、BD碟机、蓝光影碟、网络视频内容、电视机、投影机、手机等设备之间,不同HDR标准的兼容问题还大量存在——即,HDR不是一台彩电的内部技术,而是一个产业体系的线索和脉络技术。HDR这种“产业基础性技术”的本质,加重了标准混乱的“产业伤害”。

  号称HDR的那些彩电、投影等设备,真实差距有多大

  现在国内彩电和投影市场能够购买到很多号称支持HDR技术的产品:比如,有些说自己是HDR电视,有些更为明确的说自己是HDR10或者杜比视界标准的产品。后两者自然是真的HDR电视了,至于前者有可能只是支持HDR技术的信号输入,或者简单支持HDR标准的某一部分而已(比如高动态范围——对应于液晶电视就是分区背光源)。

  从HDR的定义内涵看,10bit、那至于12bit的色彩位深不是困难的事情(10年前的技术就可实现这两个标准——包括存储、信号处理和显示面板的10bit化);峰值1000nit的亮度则大多数显示产品比较费力气、难以达到(液晶、OLED和投影机都有困难);至于Rec。 2020色彩空间的全覆盖,那更是困难极高、现实产品基本未能实现的技术标准。

  所以,彩电市场的HDR技术更多的变成了“分区背光控制”的竞争。但是即便是这一点,也出现了一些产品只有9个分区,另一些产品高达1000分区的“巨大的HDR技术差异”。从9到1000的差异,显然会导致最终效果的显著不同,他们固然都是HDR技术,却“价值”绝不一样。

  另一方面,不同液晶电视产品采用的背光源技术也大不一样。如直下式的背光源和侧边式的背光源——都是侧边背光源,也有两边式的、三边式的、四边式的差异。显然在设计更多背光分区的时候,直下式背光源更占优势。尤其是采用更多LED颗粒,比如未来的mini-led技术背光源的数万颗颗粒的产品,高分区背光效果肯定会更好的。

  对于投影机这类显示设备而言,亮度是真正实现很好的HDR技术的基础瓶颈。亮度本就不足的画面,很难再细节对比和可视性上有显著的突破。所以,好的HDR机型必须与高亮度相对应;同时,HDR的核心含义在于细节展示能力,这也要求投影设备在原生对比度上有很好的表现,尤其是至暗画面的漏光控制上拥有极高的水平。事实上,作为“光源-光阀-镜头放大-反射”式的成像体系,投影机显示HDR效果的实现技术瓶颈要比液晶彩电产品更多。这也是HDR在投影圈不如彩电圈火的原因所在。

  所以,HDR现在不仅仅是标准不统一的问题,而且还有同一标准不同设备实现水平的巨大差异:液晶彩电的背光分区技术、手机摄像头的多重曝光叠加技术都被描述成HDR,但是本质上这些技术只是实现HDR的一个小步骤,拥有这些技术并不意味着就是符合HDR标准的产品。——这种复杂性使得消费者选购一台好的HDR产品是件非常不容易的事情。

  消费者真的需要HDR吗?

  2016以来,HDR概念升温不断,选购HDR电视和数码设备成为潮流。但是,这股热潮之下很少有理性分析人们是否真正的需要HDR的评论。

  从技术角度看,显示产品过去十年经历了太多进步。标清、高清、超高清、4K、HDR等,都代表了显示产业越来越强大的“技术能力”,构成了一波又一波的设备换代、更新浪潮。这也引发了人们对“技术过剩”的担忧。

  以HDR技术为例,突出细节显示能力这很重要。但是,人眼分辨细节、人脑思考细节的能力却是有限的。尤其是动态画面,大量的信息轰炸之下,人类的感知更多集中在情节过程、主要的场景特征上,而不是众多隐藏在角落、阴影中的细节。

  实际上,显示设备的不断进步,每一次前进步伐需要付出的技术代价越来越大,但是消费者感受到的效果体验提升却越来越小。即科技越是进步,其单位投入的体验产出越是降低。这是一个显示科技创新边际成本不断提升的过程。如果说15年前,标清到高清的进步是天壤之别的体验;现在4K到8K的变化多少已经有些“可有可无”。

  业内人士亦认为,未来的显示技术进步,例如8K等在特种应用、工业领域等的价值可能会超过家用市场。HDR的特性也决定了,其在电影市场的价值会超过家用彩电小屏幕。或者说HDR完全是一个锦上添花式的技术,不是真正的必须的技术。

  另一方面,HDR产品的应用也不是一台电视机就OK的事情。HDR的真正成功,需要实现从内容制作、发行、传播、存储到显示的“全面的、统一标准的HDR化”。目前的市场,距离实现这一状态可谓万里之遥。这决定了如果不是有能力完成“全套HDR软硬件配备”的消费者,真正体验HDR效果的机会将是很有限。尤其是在目前标准混乱不统一的背景下,消费者不应该执着于这些前沿技术的有无,而应该更侧重于自己的实际需求来选择相应的产品。

责任编辑:路明玉
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