(轉載)什麼是4K HDR電視？為什麼廠商們紛紛上馬？

west · 發表於 2016-5-23 11:34:14

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在3月29日的索尼中國20週年的expo大會中，索尼讓專業媒體體驗了最新研發中的HDR 4K電視研發機的表現，畫質和色域令人驚嘆，然後並沒有什麼卵用，在小黑屋觀看的記者被禁止拍照，原因是研發工作還沒完全完成，一個還有半年後才有可能上市的新產品提前預熱，從側面反應出廠商對技術的信心和對市場的急迫態度。事實上，不光是索尼，上馬HDR電視已經成為電視行業的熱門關鍵詞和發展趨勢。在今年的國際消費電子展（CES 2016）上，HDR成為電視領域繼4K之後的又一關注焦點。LG、三星、索尼三家知名電視廠商均展示了支持HDR顯示的電視新品，例如LG的SIGNATURE 4K OLED系列、索尼的X9300D系列以及三星的無邊框量子點SUHD電視等。3月30日，國內廠商TCL，創維，長虹多家都加入了國內的HDR顯示技術認證規範。

一、照片HDR是不是電視HDR

首先需要提醒的是，電視HDR和照片HDR是兩回事，不要混淆，只是碰巧共享相同的名稱，就如同足球和橄欖球運動很接近，然而並不是一個東西。電視HDR，有助於擴展電視機的對比度和色彩，使當今的高清電視更加逼真，圖像自然。照片HDR，以不同的曝光組合多個影像創建模仿更大的動態範圍的單一形象。

HDR用於電視旨在為您展現更逼真的圖像，人們更多的對比度，亮度和顏色。HDR照片的“高動態範圍”，並不是視頻需求的真正的HDR。HDR電視是如何工作的？我們來看看，HDR方式的兩部分組成：電視和背光源。第一部分，電視，實際上是比較容易理解的部分。HDR電視相比普通電視機，有更複雜的局部調光和控光的技術，範圍也更寬，HDR的廣色域（Wide Color Gamut，WCG）表現和也是非常強的。當然，僅僅因為一個電視HDR出現，並不意味著它要優於非HDR的電視，HDR是一個生態鏈，除了硬軟件的支持，它的終極目標是將能夠顯示HDR電影和電視節目。

比如和3D時代一樣，內容是最困難的部分。要真正好看的HDR電視需要HDR的內容，這是今天很少，需要有HDR的攝像機拍攝。電視節目和4K分辨率的電影已經比較罕見了，HDR電視節目和電影就更罕見了。目前為止也只有亞馬遜發布過，包含一對夫婦的節目和索尼的部分電影，屈指可數。

Netflix公司表示，將在未來提供了HDR，但目前還沒有其他內容供應商宣布HDR的作品。HDR可以用物理光盤承載，在超高清規範允許的光盤上進行HDR版本的刻錄，同樣具有杜比的標準。

二、目前較具代表性的幾款HDR 電視產品

CES 2016主要HDR電視概覽今年的CES 上，除了VR 引起了很大的關注，在視頻領域，新型HDR 電視成為各大廠商重點推薦的新產品。HDR 相較普通的高清、超高清電視呈現了更加明亮、更加清晰、更加真實的畫面，吸引了大批參觀者駐足體驗。

1、索尼：X9300D系列和X8500D系列X9300D系列電視搭載基於“動態背光系統-精英版”的全新網陣式背光照射結構，最高亮度可達4000 nit （1 nit =1 cd/m2 ），可呈現更細膩的色彩和更為生動的明暗對比效果。此外，在機身外形上，X9300D具備纖薄掛壁效果，掛壁後距離牆面僅36.7 mm 。該款電視已於2016年初首先在中國預售，其中55 inch （1 in=2.54 cm ）售價14 999元，65 inch售價21999元。X8500D系列電視定位中高端，採用了4K處理芯片 X1 、4K迅銳圖像處理引擎PRO以及特麗魅彩顯示技術，從而能更好地呈現HDR畫面細節。該系列同樣擁有55 in和65 in兩個尺寸，售價分別為8999元與15999元。

2、LG ：Signature系列、G6系列和E6系列LG於CES 2016發布了數款HDR 4K OLED電視。這些電視機型採用Dolby Vision技術，支持下一代廣播傳輸標準BT.2020 ，搭載LG最新的Web OS3.0智能電視系統。在外觀上，採用“ Picture-on-Glass ”設計，厚度僅為2.57 mm 。目前這批新款電視的定價和開售日期尚未公佈。

3、三星：量子點SUHD系列三星2016年發布的新一代SUHD系列電視在保留曲面4K屏的基礎上新增了HDR功能。其屏幕採用了10 bit量子點技術，亮度可達1 000 nit 。該系列電視搭載Tizen 操作系統，內置IoT HUB技術，擁有49~88 in的5款機型，尚未公佈售價和上市日期。

三、HDR，全稱High Dynamic Range，即高動態範圍

最初看到HDR，很容易理解成相機拍攝的包圍曝光的合成圖片，然而視頻的HDR技術並非靜態圖片的技術含義。通俗來說，HDR可以拓展顯示的亮度範圍，展現更多的亮部和暗部細節，為畫面帶來更豐富的色彩和更生動自然的細節表現，從而使得電視畫面更接近人眼所見。如果說4K分辨率是對像素數量的一次提升，那麼HDR顯示技術則是對像素質量的一次升級。相較於4K分辨率，HDR技術所帶來的視覺震撼更為明顯。無論屏幕尺寸如何、觀影距離多少，其對畫質的提升效果都是顯而易見的。目前，4K分辨率已然成為各大電視機廠商旗艦產品的標配，而HDR作為超高清下一步的發展方向也成為了終端製造領域的新寵。

近幾個月來，業內多次超高清廣播測試使用了4K HDR標準的內容。CES 2016上，LG與三星均採用ATSC 3.0標准進行了4K HDR的廣播演示。除此之外，HDR的內容製作也開始湧現。在在線視頻領域，流媒體巨頭亞馬遜已經率先於去年6月推出了首部4K HDR劇集《叢林中的莫扎特》，而Netflix也已經將其自製劇《馬可波羅》轉製成了支持HDR顯示的格式。可以想見，2016年，或將成為HDR標準化與產業化的一年。

4K HDR劇集《叢林中的莫扎特》

四、HDR技術介紹
HDR概念中的“動態範圍”，是指一個圖像中最亮處和最暗處之間的比值。人眼所能感受的亮度範圍約為10的-3次方到10的6次方nit（原諒小編實在沒找到軟鍵盤關於次方的輸入字符），所能感受的瞬時對比度範圍可達10000 ：1，而目前消費級液晶顯示器的亮度一般在300~400nit左右，其亮度範圍一般為2000：1。可見，人眼的亮度分辨能力遠高於當前主流的顯示設備。而HDR顯示技術就是要提升顯示的亮度範圍，在使得顯示亮度更亮的同時，又讓呈現的黑色更黑。目前顯示器對比度的限制是由1990年發布的ITU BT.709標準決定的。為了達到最佳的觀看效果，該標準中的電光轉換函數（EOTF）是以過去CRT顯示器的特性為基礎設定的。但CRT顯示器的亮度一般不超過100nit，對於現在亮度可達400nit甚至1000nit的顯示器而言，BT.709標準已經束縛了最佳顯示效果的呈現。

因此，當前不少廣播電視界的機構組織均提出了新的HDR顯示技術，以實現更高動態範圍的顯示。HDR顯示技術的關鍵是對於電光轉換函數（EOTF）和光電轉換函數（OETF）的定義，即電信號與光信號之間的轉換規則。目前主要存在兩種新的電光轉換方案來替代CRT時代所使用的伽馬曲線。一是杜比實驗室的Dobly Vision HDR方案提出的感知量化編碼（PQ，perceptual quantizer），二是由BBC和NHK聯合研發的對數伽馬分佈（HLG, Hybrid Log Gamma）。杜比PQ可採用12bit色彩深度實現107高動態範圍，其亮度範圍達到10-3~104nit。該方案根據顯示器端人眼對亮度分辨的閾值來確定量化比特的要求，符合人的視覺生理和視覺心理，對量化比特的使用更為經濟。而BBC與NHK提出的HLG方案通過兩種不同的方式來分別對HDR信號當中所包含的高光和低光部分進行解碼，其中低光部分使用了標準伽馬曲線（這與BT.709的標準基本相同），而高光部分（超過100nit）則使用了對數曲線，在支持HDR的同時可以兼容SDR超高清電視。然而，不同的HDR技術需要相對應的顯示設備進行解碼調整。

一個能夠顯示Dobly Vision HDR格式內容的電視機，未必就能顯示BBC製作的HDR內容。這就給HDR技術的大規模推廣帶來的一些阻礙。因此，在技術條件已經具備的情況下，標準化已經成為HDR發展亟需解決的問題。

更符合人眼的細節，HDR能帶給你

五、HDR標準化情況

當前，世界各地的行業標準組織都已經投入到HDR標準的製定工作中來。美國電影電視工程師協會（SMPTE）於2015年3月率先公佈了電光轉換函數標準SMPTE ST 2084，採納了Dolby vision的PQ曲線。而這一標準又被其他行業組織採納為自身標準體系的電光轉換標準。

超高清聯盟（UHD Alliance）在今年初的CES 2016上，超高清聯盟發布了4K/HDR認證標識“Ultra HD Premium”，HDR是未來電視必爭之地

1、藍光光碟協會（BDA）BDA致力於製定超高清藍光系列標準，去年已經完成Ultra-HD Blu-ray標準和商標。該標準將包括4K 3840×2160像素的分辨率、廣色域（提升到BT.2020標準）、高幀速率（60fps）等，將從2015年8月24日開始授權。此外，該標準將支持開放HDR，使用10-bit HEVC編碼和SMPTE ST 2084標準，同時準備採用Dolby Vision和Philip建議作為選項。BDA也會將10-bit編碼和寬色域用於目前的SDR內容。

2、美國消費電子協會（CEA）2起草了關於電視和顯示器行業產品支持HDR技術的內容，對“兼容HDR顯示器”進行了定義。其中包括：在電視、顯示器或者投影機中，至少有一個接口，可以支持HDR技術，而且要符合數字電視規範文件CEA-861-F以及未經壓縮視頻規範CEA-861.3文件中的規定。另外，還要支持HDR10媒體傳輸標準，比如可以通過IPTV的方式播放HDR視頻、或者通過HDMI接口傳輸HDR視頻。HDR10媒體檔次需支持如下內容：符合SMPET ST 2084電光轉換標準；色採樣：4:2:0；比特深度：10比特；彩色空間符合BT.2020；支持元數據SMPTE ST 2086）。

3、超高清聯盟（UHD Alliance）在今年初的CES 2016上，超高清聯盟發布了4K/HDR認證標識“Ultra HD Premium”。其要求設備分辨率達到3820*2160，色深達到10bit，支持BT.2020色域信號輸入，顯示覆蓋90%以上DCI-P3色域空間。在HDR顯示方面，該標準要求：符合SMPTE ST2084電光轉換標準；峰值亮度與黑位達到其中一項：（1）亮度1000尼特以上/黑位低於0.05尼特（主要針對LCD顯示器）（2 ）亮度540尼特以上/黑位低於0.0005尼特（主要針對OLED顯示器）此外，根據SMPTE研究小組2015年9月發布的《HDR影像生態系統》報告，其他組織有關HDR標準制定的計劃如下： ATSC:正在考慮將傳輸HDR內容加入ATSC 3.0地面廣播標準SCTE（有線與通信工程協會）：開始研究未來HDR有線傳輸MPEG：評估HDR的影響，考慮是否需要調整HEVC壓縮標準中的各種工具。HDR內容的流媒體傳輸也有待定義。

日本 ARIB發布了一個光電轉換函數（OETF）的標準（ARIB STD-B67）NHK已宣布傳輸HDR WCG圖像的時間表歐洲DVB正積極尋求家庭傳輸HDR的可能選項ITU-R SG-6形成了有關HDR電視系統的Rapporteur Group (RG24) Recommendations

六、HDR發展前景

HDR並非一個孤立的技術，而是超高清電視整體規劃中的一部分。與HDR的高亮度範圍顯示同步到來的，還將是更高的色彩深度以及更大的色彩空間範圍。色彩深度越高，可支持的顏色也越多。色彩深度的增加不僅僅增加了圖像的灰度值，也使得同一色系的視覺過渡更為平滑，避免了在表現漸變色彩時出現明顯的分層。而新一代的超高清規範ITU BT.2020所規定的色彩範圍，也將比BT.709多70%，尤其在綠、黃、青三個高亮度區域有顯著的擴大。在現在已經發布的HDR標準中，均對色彩深度和色彩空間作出了相應的規定。這些參數提升共同帶來了“更好的像素”顯示。HDR技術將被加入到4K甚至8K電視之中，將“更好的像素”與“更多的像素”結合，重新定義電視畫面。據IHS預測，2019年，符合超高清聯盟驗收標準的HDR電視的出貨量有望從2016年的290萬台激增至3260萬台。

在其最新的歐洲超高清市場預測中，IHS表示，預計今年二季度，HDR電視會進入市場銷售，到2017年銷量將有明顯提升，而到2019年，HDR機型將佔據超高清電視銷售總量的38%。此外，ABI Research也預測，到2020年，將有70%的4K超高清電視機將支持高動態範圍（HDR）、更廣色域、高幀頻和沈浸式音頻等新技術。同時，相較於VR等新興業務對普通消費使用習慣帶來的衝擊，HDR與超高清一樣，具有更加“平易近人”的特性，因此基於技術的突破性優勢、迅速的標準化進度以及HDR電視終端的市場發展趨勢，未來HDR電視將在市場上迎來快速發展的時期。

七、HDR不需要新的電纜,HDMI2.0支持

這個想必是大家都關心的一個話題，HDR會不會用新的電纜數據線。答案是欣喜的，《電腦報》在採訪索尼的技術人員時，對方明確指出，當前高速的HDMI 2.0a電纜可以支持HDR。當然，作為整個系統，源設備（HDR 4K的藍光播放器）和電視必須是支持HDMI 2.0a傳輸的設備。今年發布的眾多HDMI 2.0設備越來越多的固件更新是可以支持到HDMI 2.0a。如果你想要體驗HDR電視，有土豪般的實力，那就做好準備吧，下半年9月之後風潮必將襲來。

八、目前國際上是否有相關標準對HDR技術進行規範統一化

面對著整個影音市場頗為複雜且數量眾多的HDR技術，必須有相關的組織對其進行統一併規範化。而目前主要是美國方面的組織對其進行規範，其中CEA(Consumer Electronics Association) 消費電子聯盟就帶來了針對元數據的“HDR Static Metadata Extensions”HDR靜態元數據擴展的規範，而另一家組織SMPTE (Society of Motion Picture & Television Engineers)電影電視工程師協會就帶來了ST 2086:2014“Mastering Display Color Volume Metadata Supporting High Luminance and Wide Color Gamut Images”支持高亮度與廣色域圖像的顯示設備色彩容量元數據製作的規範，其實也包括了HDR元數據的定義，另外SMPTE也帶來了SMPTE ST 2084關於定義高動態範圍影像EOTF電光轉換函數，定義PQ感應量化編碼曲線，使得在較低的色深下也能實現高動態範圍的影像。

另外，HDR高動態範圍技術規範是否只有一種？這是一個大家都非常關心的話題，畢竟如果每一家顯示設備廠商都有自己的標準，而它們之間又不能相互兼容的話，無論是未來HDR技術的普及，還是我們去選購具有HDR的顯示設備都會存在不少問題。而根據目前的狀況看來，國際上確實存在多種不同的HDR技術規範，包括Dolby Vision、Technicolor、BBC(英國廣播公司)、Phillips等，甚至不同的電視廠商都會有自己的HDR處理方式，包括Sony、LG、Samsung等。而這些不同之處在於HDR技術當中會存在一個名為HDR metadata的元數據，以記錄影像信號的靜態擴展信息。由於不同的HDR技術會有不同的規範，所以需要對相對應的顯示設備進行解碼調整。簡單來說，如果電視或投影機能夠顯示Dolby Vision的HDR影視內容，並不意味著它也能處理BBC製作的HDR內容。

原文參考: 電腦報