HDR10技术

一、HDR概况

HDR，全称High Dynamic Range，即高动态范围。通俗来说，HDR可以拓展显示的亮度范围，展现更多的亮部和暗部细节，为画面带来更丰富的色彩和更生动自然的细节表现，从而使得电视画面更接近人眼所见。如果说4K分辨率是对像素数量的一次提升，那么HDR显示技术则是对像素质量的一次升级。相较于4K分辨率，HDR技术所带来的视觉震撼更为明显。无论屏幕尺寸如何、观影距离多少，其对画质的提升效果都是显而易见的。

HDR10标识

三、HDR标准化

当前，世界各地的行业标准组织都已经投入到HDR标准的制定工作中来。美国电影电视工程师协会（SMPTE）于2015年3月率先公布了电光转换函数标准SMPTE ST 2084，采纳了Dolby vision的PQ曲线。而这一标准又被其他行业组织采纳为自身标准体系的电光转换标准。

1、蓝光光碟协会（BDA）

BDA致力于制定超高清蓝光系列标准。2015 年 5 月 12 日，BDA 宣布完成 Ultra-HD Blu-ray 标准和商标。该标准将包括 4K 3840×2160 像素的分辨率、广色域（提升到 BT.2020 标准）、高帧速率（60fps）等，将从2015年8月24日开始授权。

此外，该标准将支持开放 HDR，使用 10-bit HEVC 编码和 SMPTE ST 2084 标准，同时准备采用 Dolby Vision 和 Philip 建议作为选项。BDA也会将10-bit 编码和宽色域用于目前的SDR内容。

2、美国消费电子协会（CEA）

2015年8月，CEA 初步起草了关于电视和显示器行业产品支持 HDR 技术的内容，对“兼容HDR显示器”进行了定义。其中包括：在电视、显示器或者投影机中，至少有一个接口，可以支持 HDR 技术，而且要符合数字电视规范文件 CEA-861-F 以及未经压缩视频规范 CEA-861.3 文件中的规定。另外，还要支持 HDR10 媒体传输标准，比如可以通过 IPTV 的方式播放 HDR视频、或者通过 HDMI 接口传输 HDR视频。

HDR10媒体档次需支持如下内容：符合SMPET ST 2084电光转换标准；色采样：4:2:0；比特深度：10比特；彩色空间符合BT.2020；支持元数据SMPTE ST 2086）。

3、超高清联盟（UHD Alliance）

在今年初的CES 2016上，超高清联盟发布了4K/HDR认证标识“Ultra HD Premium”。其要求设备分辨率达到3820*2160，色深达到10bit，支持BT.2020色域信号输入，显示覆盖90%以上DCI-P3色域空间。在HDR显示方面，该标准要求：符合SMPTE ST2084 电光转换标准；峰值亮度与黑位达到其中一项：

（1）亮度1000尼特以上/黑位低于0.05尼特（主要针对LCD显示器）（2）亮度540尼特以上/黑位低于0.0005尼特（主要针对OLED显示器）

此外，根据SMPTE研究小组2015年9月发布的《HDR影像生态系统》报告，其他组织有关HDR标准制定的计划如下：

ATSC: 正在考虑将传输HDR内容加入ATSC3.0地面广播标准

SCTE（有线与通信工程协会）：开始研究未来HDR有线传输

MPEG：评估HDR的影响，考虑是否需要调整HEVC压缩标准中的各种工具。HDR内容的流媒体传输也有待定义。

日本ARIB发布了一个光电转换函数（OETF）的标准（ARIB STD-B67）

NHK已宣布传输HDR WCG图像的时间表

欧洲DVB正积极寻求家庭传输HDR的可能选项

ITU-R SG-6形成了有关HDR电视系统的Rapporteur Group (RG24) Recommendations

四、HDR发展前景

HDR并非一个孤立的技术，而是超高清电视整体规划中的一部分。与HDR的高亮度范围显示同步到来的，还将是更高的色彩深度以及更大的色彩空间范围。色彩深度越高，可支持的颜色也越多。色彩深度的增加不仅仅增加了图像的灰度值，也使得同一色系的视觉过渡更为平滑，避免了在表现渐变色彩时出现明显的分层。而新一代的超高清规范ITU BT.2020所规定的色彩范围，也将比BT.709多70%，尤其在绿、黄、青三个高亮度区域有显著的扩大。在现在已经发布的HDR标准中，均对色彩深度和色彩空间作出了相应的规定。这些参数提升共同带来了“更好的像素”显示。HDR技术将被加入到4K甚至8K显示之中，将“更好的像素”与“更多的像素”结合，重新定义显示画面。