HDR知多少？

文章轉載自：LED屏顯世界搜搜LED網

超高清視頻契機

隨著5G時代來臨，超高清視頻產業迎來了快速發展，衡量視頻畫質，有五個非常重要的維度：分辨率、色深、色域、對比度以及幀率。相較于對比度，其他四個維度的技術已經發展得足夠成熟，而SDR（Standard Dynamic Range）標準50年來都沒有迎來革新（目前大多數電視產品依然停留在SDR標準），直至HDR的出現才迎來了轉機。

圖1 超高清藍光標準

HDR對高清顯示的重要性

嚴格意義上說，HDR是一個標準，而不能單純的理解為一種技術手段。HDR技術帶來最直接的效果就是黑色表現更加深邃并且呈現出更多細節，而在亮度方面能夠提升至更加真實的亮度表現。

從色彩空間來說，HDR讓顯示色彩空間更廣，以BT.2020色彩空間作為超高清藍光的標準之一，它覆蓋了CIE 1931色彩空間的75.8%，而普通藍光標準使用的是BT.709色彩空間，它僅覆蓋了CIE 1931色彩空間的35.6%，即BT.2020色彩空間為BT.709的212.9%，可以為用戶帶來更具層次感的畫面以及更多平時看不到的細節。

圖2 BT.2020與BT.709的色彩空間范圍對比

從技術角度來說，人眼所能感受的亮度范圍大概為(10-3～106)nit，能感受的瞬時對比度范圍可達10000：1，而目前消費級液晶顯示器的亮度一般≤400nit，對比度一般不超過2000:1。因此，人眼的亮度分辨能力遠高于當前主流的顯示設備。傳統顯示器由于存在亮度瓶頸，對比度范圍非常有限，也就是只能停留在SDR水平，畫質遠遠達不到要求，視覺體驗較差，HDR應用在顯示器上可完美解決這個問題。有了HDR，顯示器能夠顯示更多的顏色信息，更多的圖像細節，畫面的明暗對比度得到全方位的提升。

圖3 SDR與HDR畫質對比

然而，并不是所有顯示器都能匹配HDR，實現HDR對顯示器有嚴格的要求。首先是亮度要求，顯示器的峰值亮度≥1,000nit，最低亮度≤0.05nit，相應的對比度≥20,000:1。高亮度帶來更豐富的色彩，極低的亮度則呈現更深邃的黑色。

其次是色域空間要求，對于顯示器來說，覆蓋的色域空間越大，顯示器能夠顯示的色彩范圍就越廣，HDR技術表現出來的色彩層次就越豐富。比如說在同一幅畫面中，最暗的像素亮度為2nit，最亮的像素亮度為9,890nit，在HDR顯示器上我們就能看到非常清晰的暗部細節與高光細節，但對于SDR顯示器來說，它的最低亮度達不到2nit，*高亮度也達不到9,890nit，那么我們只能看到一團黑或是一團亮，許多細節都無法表現出來。

HDR標準有哪些

目前市面上的HDR標準比較多。

◎ 1.在電視領域，HDR有HDR10和Dolby Vision（杜比視界）兩項標準。HDR10是目前最常見的，同時也是一個開放的HDR標準。根據CEA（消費電子協會），HDR10必須符合一定的標準，包括10bit色深和BT.2020色彩空間，這是HDR的一般規則，也是最基礎的HDR標準。

Dolby Vision是由美國杜比實驗室推出的一項影像畫質技術，通過提升亮度、擴展動態范圍來提升影像效果，Dolby Vision可以提升視頻信號保真度，使圖像在亮度、色彩以及對比度上都表現得非常逼真。

◎ 2.在顯示器領域，視頻電子標準協會（VESA）推出了首個HDR標準——Display HDR 1.0標準。根據亮度、色域、色深和上升時間等特性的不同，Display HDR 1.0標準定義了3種級別：Display HDR 400、Display HDR 600、Display HDR 1,000。表1為Display HDR 1.0的標準摘要。

Display HDR 1.0標準摘要

Display HDR 400是最低端的，要求支持8-bit影像處理、全局調光，峰值亮度≥400nit，覆蓋95%的BT.709色域，VESA稱只有15%的顯示器能夠勝任。

Display HDR 600針對高端顯示器和筆記本，要求屏幕具備10-bit處理能力、局部調光，峰值亮度≥600nit，黑白亮度響應時間≤8幀，此外需要覆蓋99%的BT.709及90%的DCI-P3色域，為達到高對比度，VESA還規定極端暗角亮度≤0.1nit。

Display HDR 1000要求峰值亮度≥1,000nit，極端暗角亮度≤0.05nit，目前只有專業顯示器才能勝任。

另外，VESA 在2019年9月已更新到Display HDR 1.1版本，增加了Display HDR 1400標準，Display HDR 1400相比DisplayHDR1000在暗態標準上提高了2.5倍，同時提高了350%的對比度，要求顯示面板具備1400nit*高亮度,至少覆蓋95% DCI-P3廣色域、通過30分鐘的900nit全屏亮度測試等。

國星Mini LED背光助力高階LCD顯示器

通過VESA HDR標準

LCD是非自發光顯示技術，需要背光提供光源，傳統的LED背光一般為全局調光，存在較為明顯的漏光現象，即在顯示黑畫面時無法呈現深邃的黑。而Mini LED背光作為*新的LCD背光技術，其利用數量較多的Mini LED芯片，將直下式背光源劃分為成千上萬個獨立控制的光源，極大提升亮場和暗場效果。而對于發揮HDR的優越性，Mini LED背光具體表現在以下兩方面：

◎1. Mini LED背光通過高分區動態調光技術（Local Dimming），可實現LCD的區域亮度峰值達到4,000nit，最低亮度在0.05nit以下，相應的對比度超過80,000:1，呈現高對比度效果，帶來更佳的視覺體驗。

◎2. Mini LED背光結合量子點技術，通過藍光激發量子點，可得到色純度更高的紅光和綠光，使顯示器能夠呈現更廣的色域，覆蓋BT.2020，畫質媲美OLED。

此外， RGB超級事業部的Mini LED-V2.0背光采用薄型化大尺寸COB集成封裝方案，在極大提升散熱性能和組裝效率的同時可實現低曲率半徑，搭配曲面LCD，滿足不同的場景應用，并將在高端顯示器領域率先發力。2020年ISE荷蘭展，RGB超級事業部搭載Mini LED背光的32吋電競顯示器全球首發，屆時大家可現場體驗HDR技術帶來猶如身臨其境的視覺逼真感。

圖4 滿足VESA HDR 1400認證的27/32吋Mini LED背光電競顯示器

HDR技術為我們帶來了更加絢麗多彩的畫面，無論是行業內還是消費者都對 HDR 充滿興趣，目前已廣泛應用于電影電視、顯示器等領域。但揠苗助長式的 HDR 普及并不可取，專注于產品才會有更好的結果。RGB超級事業部始終堅持產品技術的不斷創新，Mini LED背光產品展現的諸多新穎亮點，將帶來新的技術應用熱潮，為產業鏈的良性發展提供更多源頭活水。