HDR技术是什么？本文将详细为您解构(液晶屏）

HDR（High Dynamic Range）直译为“高动态范围”，可以理解为更高的画面宽容度、更宽的亮度范围，使图像可以在高光比条件下呈现更多的细节。动态范围越大，图像上同时记录的亮部细节和暗部细节就越丰富。

与标准动态范围（SRD）相比，HDR可以避免出现BT.709色域标准下的高光溢出（高光部分细节丢失，以保证暗部曝光正常）或暗部裁切（暗部细节丢失，以保证高亮度场景曝光正常）问题。

简而言之，SDR到HDR的变化，就是就是图像信息中，可以正常显示的合法亮度值范围比之前增加了。

值得注意的是，从标清到高清，只是分辨率和宽高比发生了变化；而从高清到4K（超高清），量化、色域、扫描方式、帧率和显示亮度都发生了变化。这里的显示亮度的变化，就体现在制播监视器和收视终端都要支持HDR。当然，更高的帧率（HFR）、更宽的色域（BT.2020）也是必须考虑的问题。

HDR如何实现？

要实现HDR，需要有端到端的系统解决方案和相应标准。

目前，在采集域，大部分成像器件本身支持大动态范围，演播室摄像机通常有10-12档光圈，摄影机则有14或更多档光圈；在显示方面，显示器件的对比度，绝对亮度也以可达到1000尼特或以上。

目前市面上销售的显示设备峰值亮度，普通电视机约300-500尼特，三星、海星等4K电视机宣称达到1000尼特，杜比、索尼、SIM2等显示设备宣称达到4000尼特。

HDR还要求有新的电光转换（EOTF）与光电转换（OETF）设备。

特别需要指出的是，要推广HDR，必须解决HDR与SDR的兼容问题

HDR标准与解决方案

HDR的方案选择需要综合技术、质量、兼容性、成本等因素。

Dolby的双层数据传输方案，使用PQ曲线，最高支持到4000尼特。传输带有增强层和元数据的基本层，基本层/增强层与现有视频编码算法兼容。SDR只利用基本层数据，HDR设备检测到元数据后可利用增强层HDR数据。

Philips & Technicolor采用的 带元数据单层传输方案，使用PQ曲线，最高支持到4000尼特。

有HDR兼容模式和SDR兼容模式，传输一种主数据（单层数据传输）以及相应的动态范围转换元数据。主视频编码与现有视频编码算法兼容，元数据可以是静态（SMPTE ST 2086）和动态（SMPTE ST 2094）。

BBC/NHK的单层方案，不带元数据。使用HLG曲线，最高支持到 1200尼特。利用曲线本身特性实现HDR/SDR的兼容转换，兼容效果有限。该方案与现有视频算法兼容。

据悉，AVS 2.0标准中，也将对 HDR提出自己的方案。

PQ（ST2084）曲线采用绝对亮度，可以支持更大的动态范围（10-12bit），但需要授权费，显示由终端控制；HLG（Hybrid Log Gamma）采用相对亮度，支持的动态范围相对较小（10bit），但无需支付授权费，可直接实现HDR与SDR兼容，显示可由电视台控制。目前，主要的广电摄像机厂商多采用HLG曲线。不过，相关的HDR播出标准仍在探讨中。

如何实现兼容？

用索尼中国专业系统集团技术总监王亚明的话说，为实现兼容采取的措施，带来的问题可能比解决的问题更多。

制作

因此，如何实现SDR和HDR的混合制作和播出，就必须仔细考虑。HDR图像必须方便地转换为所需的EOTF。如果可能的话，不必改变现有的标准动态范围(SDR)制作人员配备和工作习惯。

Sony提供的方案，是同步预先设定的增益差，HDR图像可以通过SDR域的信号处理进一步镜像调整优化。其背后的原理是：动态范围100%时，HLG电平是SDR的50%；HLG开大1档光圈后性能与SDR相近，现有的4K SDR电视机可显示正常图像；HDR动态范围大对光圈变化不敏感 开大1档光圈后图像亮一些，影响不大。所有SDR域的摄像机和光圈控制，自动同步反映在HDR域制作中。通过一个BPU设备，实现4K HDR与高清SDR制作兼容。直播时，用一个系统同时制作超高清4K HDR与高清SDR节目。

在Panasonic看来，电影方面可以采用原生的HDR制作，而电视节目制播则需要考虑通过切换台实现信号映射。从输入上，可以混合SDR和HDR的视频源，输出的时候也是可以根据环境、监视、信号需求的不同，来分别选择输出SDR和HDR的信号。HLG演播室系统的信号，在内部进行线性处理，把带有HDR曲线的画面进行电光转换，出去的时候再建立一个光电转换，再输出，同时从10bit延展到14bit。通过切换台接口，包括比特数的延展，使切换台可以保留原有操作习惯，但是可以同时对应SDR/HDR。通过HDR/SDR之间互相映射的变化，同时实现播出质量的提高。

监看

根据北京电视台赵宏伟的经验，对HDR图像，在SDR屏幕上高光已经明显溢出看不到层次细节，在HDR屏幕上则可以获得极好的反差和色彩还原。导演区监视器在LOG影像显示成灰灰的图像效果（负片效果）。

而以Log模式监看、录制，总体的亮度被压缩，色彩饱和度也被压缩，使图像看起来色彩很暗淡；即使采用LUT，错误的LUT会严重影响曝光，因为无法确保前后期采用同样的LUT。

为此，Atomos提供了一个新的HDR监看方案。采用一个可自定义的显示系统，可以精确地将HDR素材(Log)显示在Atomos的1500尼特超高亮度屏幕。它仅对输入的亮度信息进行处理，不改变色彩空间。摄像机仍然使用原有的色彩空间设置。针对不同摄影机的Log曲线，对应了不同的摄像机Gamma。可显示10.5档动态范围，强光下不再需要遮光罩。

未来

就像高标清长期共存一样，在电视制播领域，HDR和SDR也将同样需要考虑兼容的问题。未来，电视能否也像电影一样，实现原生HDR支持？