HDR显示背后的技术
文|技术宅
关心显示技术的朋友都知道，在今年的CES2016展上，无论是索尼发布的X93D系列，还是LG推出的G6、E6以及定位相对低的UH系列都把HDR作为重点，而且配备HDR技术的显示器也将普及。一时间还有些陌生的HDR技术悄然走向前台，而这种技术的发展也必然会影响到我们日常的娱乐生活。
傻傻分不清？认识HDR技术
HDR（High-Dynamic Range）译为“高动态范围显示技术”，这个名词最初被人提及还是在摄影领域，它是一种能够增强照片动态范围的技术，也就是最亮的白和最暗的黑之间的对比度。比如iPhone手机就支持HDR拍摄，它可以拍摄3张不同曝光度的照片并通过HDR技术合成，从而获得效果更好的照片。可以看到，通过HDR合成后的照片清晰度更高，层次感也更强（图1）。
现在显示设备上的HDR技术与之类似，不同的是它直接通过显示设备处理单元实现HDR效果，而不是通过软件后期合成。打个比方，iPhone这些设备上的HDR效果就像我们平时在PC上使用Photoshop将图片修饰为具有单反效果的照片，HDR电视则相当于单反相机，拍摄出来的直接就是单反效果的照片。采用HDR技术的设备可以让屏幕显示无论是高光还是阴影部分细节都很清晰，可以给我们带来更佳的视觉效果（图2）。
iPhone上通过HDR处理效果前后对比
支持HDR的索尼X93D电视
HDR显示效果对比
更清晰显示的背后──HDR显示技术探秘
通过上面的介绍我们知道使用HDR技术的显示设备拥有更高清的显示效果。那么HDR这种高清显示背后是什么技术在支撑？
首先支持HDR的显示设备拥有更广的动态范围，这样可以将各种不同的亮度完整地呈现出来。支持HDR的电视比普通电视拥有更高的动态范围，动态范围是指一个图像中能够找到的最高的全面反差。通常我们用一个比值来表示，比如“200∶1”、“400∶1”等等，这个值取决与亮度的全面范围和最小的亮度级。显然动态范围越大，显示对比度和色彩精度就更好，最直观的感觉是看上去图像（或者影像）的显示更清晰，层次感更强，色彩更丰富（图3）。
其次HDR技术可以显示更丰富的信息。对于普通电视，为了符合电视的技术上限，电视图像处理单元会大幅削减图像信息量。在亮度上，普通电视亮度一般在500尼特～1000尼特之间，这样图片高光和暗光部分的细节就无法显示出来。而一台支持HDR的电视可以达到5000尼特，它的亮度要比普通电视高出很多。当然HDR并不是为了简单增加电视的亮度，提高亮度的目的是为了拓宽图像显示范围，以便更好地呈现光影。这样无论是阴影处还是高光处的细节，我们都能看到。比如强光照射下的景象不会那么刺眼，色彩会更饱满和真实，色调的渐变也将更加细腻，而阴影处原来显示模糊的细节则更加清晰，HDR可以呈现出更加自然和真实的图像（图4）。
总之，HDR通过提高显示设备动态范围和亮度等参数，大幅地提升对比度和色彩精度，画面中明亮的部分会变得更加明亮，从而使其看上去更具“深度”，而色彩精度的提升则表现在会让蓝色、绿色、红色以及它们之间的所有颜色都看起来更加明亮和纯粹，而且颜色过渡更为真实、自然。
HDR提高亮度后显示更佳的效果
根据科学家的介绍，我们的人眼其实是一台像素高达5.76亿的“超级相机”，我们在日常生活中看到物体、影像效果比目前顶级的显示设备的效果都要好。随着显示技术的进步，人们对显示质量的要求也越来越高，特别是那些喜欢看电影的朋友。
比如追求画质的朋友喜欢观看蓝光高清电影，现在全新的4K蓝光电影也把HDR列为了标配技术，显然4K和HDR结合意味着超高清、超高动态的图像即将到来，它将比现行的1080P全高清拥有更清晰、更有层次感的显示效果。这样未来4K+HDR显示效果可以让我们在看大片时拥有更贴近真实的视觉效果（图6）。
当然超高清显示同样会在我们日常视频聊天、网络购物中带来更佳的显示效果，为我们的生活增添更多的乐趣。比如在网上购物时，一张更接近实物的高清照片显然可以让我们对购买的物品有个更直观、感性的认识。不过要注意的是，并不能说HDR的显示设备显示表现就一定比非HDR设备好，因为要真正实现超高清显示效果，除了HDR硬件要求外，还需要影片的支持，比如HDR电视机需要HDR内容才能够凸显自身的价值。
支持UHD+HDR的LGEC9700电视
蓝光4K+HDR电影
随着4K显示设备的普及，我们经常还听到UHD这个名词，UHD即超高解析度，我们将其理解为4K分辨率也可以。它的主要作用是大幅提高像素数量，也就是我们在PC上常说的提高显示的分辨率，4K分辨率可以达到4096×2160。HDR的主要作用则是让像素变得更加准确和丰富，它和分辨率无关，也就是无论是在2K还是4K分辨率的显示设备上，HDR可以让它们显示出比不支持HDR的设备更好的显示效果。当然了，HDR和UHD是可以实现紧密合作的，目前已经公布的HDR电视全都支持4K UHD（图5）。