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中高端手机专属!HDR屏看视频究竟有什么不一样?

我的极刻 2020-10-21 21:39 发文

这两年来,中高端手机的屏幕都会把支持HDR显示作为一大亮点。然而,在日常使用中,HDR显示技术似乎没有提升我们看视频、玩游戏的体验。

那么,HDR是什么,它到底有什么用呢?

HDR是什么,又是怎么实现的?

HDR,全称是High-Dynamic Range,翻译成中文的意思就是“高动态光照渲染”。从这个名字大家应该就可以看出HDR的用途了,那就是让屏幕可以展示更高质量的光影效果。

从上面的画面对比我们可以看到,相比传统的SDR(即标准动态范围)技术,HDR技术可以呈现更丰富的亮部、暗部细节,例如上图中天空的细节、帐篷顶部的细节等。

同时,它也能提供更加鲜艳的色彩和更广的亮度范围。

那么,是什么让HDR拥有如此优秀的展示效果呢?首先,我们来看看HDR中“DR”所代表的意思。

DR,即Dynamic Range(动态范围),在图像领域里,指的是一个场景中最亮的部分与最暗的部分之间的相对比值,简单地说,也就是图片或视频画面中包含的亮度信息的丰度。传统的SDR技术,正是因为包含亮度信息不够丰富,因此在亮暗部细节、色彩丰度方面存在劣势。

上图中,我们可以看出,传统的SDR会将亮度信息进行压缩,最后显示的图像在色彩层次方面较为“扁平”,而HDR则不会对亮度信息进行太多压缩。

但是这又引申出一个问题:HDR是如何做到在软硬件能够接受的范围内保留更多亮度信息的呢?

熟悉摄影的小伙伴们应该早就有答案了,其实,这一答案也藏在iPhone相机的设置当中:

在摄影中,HDR照片的拍摄,是通过拍摄正常曝光、曝光不足、和过度曝光这三种曝光参数的同一画面,并合成为一张照片实现的。在手机中,这一合成步骤都是通过算法自动计算的,因此除了拍摄时间比普通照片略长外,我们几乎感受不到合成的过程。

视频显示的HDR技术采用的技术与手机拍照的HDR技术采用了同一个思路,有所不同的是,目前HDR视频播放的两个标准:杜比视界和HDR10都是从编码技术上下的功夫,相比通过手机相机算法实现的HDR,拥有更优秀的画面展示能力。

更优秀的画面,首先就体现在支持显示的色彩数量上。在HDR10的10位色深标准下,可以显示10.7亿种色彩,而杜比视界的12位色深则支持680亿中色彩显示。

▲ 杜比视界是这几年热门的HDR技术标准之一

不过,小黑在这里要插一句:HDR10和杜比视界并不是并列、不兼容的关系,杜比视界可以向下兼容HDR10,所以在看到“使平台视频可以同时支持杜比视界 HDR 和 HDR10 两种视频格式”这种看起来很厉害的宣传时,可不要再上套了哟。

HDR那么好看,为什么我们却没发现什么不同?

HDR虽好,但事实上,我们目前能用上HDR的场景并不算多,首先大家需要面对的,就是硬件是否支持的问题。

其实,根据小黑在淘宝上搜索的结果来看,目前中高端的电视产品,都能够支持HDR,例如下面这两款售价在2000元左右的智能电视:

但中低端的电视则普遍不支持这一功能:

▲ 1399元以下的电视基本不支持HDR

小黑对手机产品的搜索结果,也大概符合这个规律:

▲ 3399元的一加8T

▲ 3799元的小米10

但在价格低于2000元的手机上,就很难看到这一技术了。

虽然从字面上来看,中高端机型往往都支持HDR显示,但从实际销量来看,更多人选择的还是1000元以内的电视,或是中低端手机,因此大多数人并不拥有支持HDR的硬件设备,观赏更好的画质效果也就无从谈起了。

▲ 两款电视的销量差距十分惊人

不过,就算是目前标称支持HDR显示的电视和手机,也有不少并不符合UHD联盟(即超高清联盟,UHDA)提出的相关标准。

针对电视、显示器和手机,UHD联盟提出了三项标准来规范相关设备的具体参数。例如,针对电视产品的标准就是UHD Premium,而针对手机的标准是Mobile HDR Premium。

但现在的问题是:不仅真正获得UHD Premium认证的电视并不多,在手机行业,能够得上Mobile HDR Premium标准的手机更是几乎全军覆没。

上图就是UHD联盟为手机屏幕制定的HDR标准,大致意思就是60ppd(每个弧度上的像素数,大致可换算为距离20cm时,每英寸有300像素)、最高540尼特/黑位低于0.0005尼特、拥有90%以上P3色域,以及10位色深。

其实,这些参数小黑也并不是全懂,但大家只需要知道,UHD联盟大概自己都知道这一标准制定得太高了,因此针对OLED屏和LCD屏分别下降了一定的参数标准,这才让三星的Galaxy S8以及后续机型获得了这一认证。

但事实上,哪怕三星目前最好的屏幕都无法达到10位色深,目前只有夏普用来炫耀自家面板的AQUOS R3才拥有10位色深的屏幕。

▲ 夏普AQUOS R3的屏幕宣传

不过,按照降低之后的标准来看,能够支持HDR的手机就多了起来:三星Galaxy S8、iPhone 8 Plus、小米9和华为P20以及他们之后的机型,采用的就都是“HDR”屏幕了。大家可以大致参照一下上述标准——虽然这也不是真正的HDR就是了。

除了硬件问题之外,HDR的片源问题,也是影响用户获得更好体验的关键,在这一点上,国内视频平台混乱的清晰度标注,要背上很大的锅。

▲ 国内的视频平台对清晰度的标注相对混乱

在B站上只能算作“清晰”的480P,在爱奇艺上就能称作“高清”,这对屏幕显示技术的进步反而起到了不利的作用。更别提还有些靠算法、滤镜或是擦边球来实现的“假HDR”(小黑没有在针对谁)。

即便不考虑这些问题,真正的HDR片源数量,也是限制国内用户体验HDR视频观看的大问题。以视频清晰度标注相对可靠的B站为例,HDR真彩画质一直到今年的9月30日才正式上线,可以在HDR画质下观看的视频数量可想而知,也不会多。

三大视频平台全面对比:HDR与其他画质有何不同?

尽管真HDR的片源目前为止还不算多,但在千兆宽带和5G网络的加持下,HDR画质的片源也将会越来越多。但不管从纸面上讨论HDR有多好看,最终,还是得靠实际画面来说话。

因此,小黑选择了三大视频平台:B站、爱奇艺和腾讯视频中,支持HDR画质的片源来做画质上的对比,测试平台为iPhone 11。

上面这两组截图,是爱奇艺APP里一部支持“爱奇艺HDR”的纪录片截图。

从上面这两张图片的对比中我们可以看出,在选择爱奇艺HDR画质时,我们确实能够得到艳丽、色彩更丰富的画面。但第二张图的晚霞在拥有丰富色彩层次的同时,却有涂抹感严重的问题,最明显的特征就是晚霞的颜色过渡呈阶梯状。所以小黑推测,爱奇艺HDR画质并不是真正的HDR,而是APP算法优化后的结果。

接下来的两组截图,是腾讯视频中的一部纪录片在1080P与杜比视界两种画质下的画面对比。

第一张对比图片可以看到杜比视界相比传统的1080P画面,拥有更多的细节展示。而第二张截图对比,则为我们展示了杜比视界如何通过传递更丰富的光影信息,来展现真实的场景。

左侧的1080P画面中,为了展现躲在树叶下的动物细节,需要提高整个场景的亮度,但这就使得树叶的部分亮度过高,损失了一定的层次。而在右侧的杜比视界画质中,在保证树叶层次的情况下,依然能保证暗部细节的展示。

第三、第四组对比截图,则来自B站自制的HDR宣传视频。从第一组图片中,我们可以发现,B站的HDR真彩画质展示的天空明暗过渡自然了许多。另外,虽然HDR真彩画质的画面相比1080P亮度低了一些,但右侧树丛的暗部细节反而比1080更清晰。

而第四组对比图,则可以看出两种不同画质下在强光背景下展示的人脸细节,1080P的人脸几乎糊成一团,而HDR真彩画质下的人脸则能清晰地看见各种线条,为用户的观影提供了更好的体验。

根据小黑的体验,HDR的高画质只有在电视等较大的屏幕上,才会给用户带来比较大的体验改善。这是因为HDR更多是提高了视频画面的色彩和细节展示,而在手机较小的屏幕上,细节部分的提高比较容易被忽略过去。

对小黑那双每天被各种显示屏摧残的眼睛来说,HDR的一大亮点,是让视频画面不必为了展现暗部细节而无条件提高画面的亮度和对比度,这其实不仅为我们提供了更好的画质,同时也降低了观看视频时的视疲劳。

无论如何,对更高画质的要求,也会随着人们欣赏水平的提高而不断提高,小黑也期待未来有更多HDR片源上线,并且千元档的电视也可以支持HDR的播放。

图源:百度、自截

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