對于圖像顯示技術(shù)而言，追求貼近人眼所能見到的真實(shí)世界是必然趨勢。在4K電視技術(shù)的普及、廣色域的使用，以及視頻播放流暢度提高到60fps，都已逐步朝人眼所見前進(jìn)。而下一關(guān)卡，“亮度動(dòng)態(tài)范圍”是目前圖像顯示畫質(zhì)欲突破的關(guān)卡。此時(shí)，“高動(dòng)態(tài)范圍 （High Dynamic Range，HDR）”就應(yīng)運(yùn)而生，成為近年在國際消費(fèi)性電子展（CES），圖像顯示技術(shù)最熱門的討論議題，各家音像制造廠商更以提高圖像的動(dòng)態(tài)范圍為目標(biāo)，相繼投入高動(dòng)態(tài)范圍技術(shù)，并訂定出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，期望對此高規(guī)格質(zhì)量把關(guān)。
本文首先簡要介紹了HDR技術(shù)；然后深入介紹了目前知名的PQ－HDR——“杜比視界 （Dolby Vision）”提出的感知量化編碼，以及BBC／NHK連手研發(fā)的混合對數(shù)伽瑪分布（HLG－HDR），剖析如何將HDR技術(shù)運(yùn)用至顯示器，使得傳輸不失真；最后則是以宜特科技（Integrated Service Technology；iST）信號測試實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際案例，介紹目前顯示器主要接口HDMI如何納入HDR，以及其對應(yīng)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。
HDR技術(shù)
究竟，電視／電影和手機(jī)／相機(jī)講的“HDR”到底有什么不一樣？
HDR，多數(shù)人熟知是應(yīng)用在相機(jī)的拍攝上，然而相機(jī)上所使用的HDR技術(shù)與電視視頻的HDR，是完全不一樣的事情。
手機(jī)／相機(jī)的HDR：多數(shù)人應(yīng)該都有逆光拍照的經(jīng)驗(yàn)，大部份逆光拍照的結(jié)果，不是陰影部分黑漆漆一片，就是明亮部分全都過飽和。因此，手機(jī)／相機(jī)的HDR，就是利用加減曝光指數(shù)所拍攝的多張圖像，再通過芯片將這幾張圖像演算成為一張完整的相片；或是，由單張相片做區(qū)域性的加減光，演算達(dá)到高動(dòng)態(tài)的成像，使各區(qū)域都呈現(xiàn)相對清楚的圖像。
電視／電影的HDR：指的更像是一種標(biāo)準(zhǔn)／格式，由于視頻屬于持續(xù)的動(dòng)態(tài)圖像，如果要求顯示器每一格都像照相機(jī)一樣由3到5張組合，傳輸?shù)膸拕荼貢?huì)增加3到5倍，這在現(xiàn)實(shí)的環(huán)境是達(dá)不到的。視頻所討論的HDR便定義在，如何把先進(jìn)高動(dòng)態(tài)廣色域的攝影圖像重新分布，并傳輸給顯示器，讓顯示器能正確的還原先進(jìn)高動(dòng)態(tài)的圖像——這也是作者在宜特實(shí)驗(yàn)室協(xié)助TFT／IPS電視及投影機(jī)等多項(xiàng)產(chǎn)品廠商進(jìn)行HDR調(diào)校時(shí)發(fā)現(xiàn)多數(shù)廠商關(guān)切的議題。
將HDR技術(shù)運(yùn)用至顯示器
首先討論杜比實(shí)驗(yàn)室（Dolby Laboratories Inc．）的Dolby Vision與BBC／NHK如何將HDR技術(shù)運(yùn)用至顯示器，使得傳輸不失真。
（一） Dolby Vision PQ－HDR EOTF（感知量化－HDR電光轉(zhuǎn)換功能）
2014年就可以看到杜比實(shí)驗(yàn)室公告的Dolby Vsion白皮書，內(nèi)容是杜比實(shí)驗(yàn)室投入HDR的成果，此后在電影電視工程師協(xié)會(huì)（The Society of Motion Picture and Television Engineers；SMPTE）收納為SMPTE 2084規(guī)范，使HDR不僅成為動(dòng)態(tài)視頻錄制及播放的討論重點(diǎn)，SMPTE 2084所定義的版本也成為業(yè)界沿用HDR產(chǎn)品的第一代規(guī)范。
杜比HDR的核心技術(shù)叫做“感知量化 （Perceptual Quantizer，PQ）”的電－光轉(zhuǎn)換功能（EOTF，將電信號轉(zhuǎn)為可見光），這項(xiàng)技術(shù)將亮度標(biāo)準(zhǔn)定義在10，000Nits（普通的電視亮度僅100－200nits左右）。但是，目前還沒有實(shí)際顯示設(shè)備能達(dá)到這一亮度，因此目前Dolby Vision的亮度目標(biāo)是4，000nits。
目前針對亮度處理的技術(shù)包括CMOS與CCD傳感器，均已能感應(yīng)高動(dòng)態(tài)范圍亮度的圖像，然而，如何將HDR圖像正確處理、儲(chǔ)存并傳輸至顯示器？Dolby通過重新安排亮度分布曲線、增加傳輸及處理深度（bit width）達(dá)12bit、制作環(huán)境參數(shù)（meta data）后送等方式，以避免重新分布后亮度不連續(xù)的問題，更能在圖像傳輸至顯示器時(shí)，精準(zhǔn)還原HDR圖像。（此技術(shù)收錄在SMPTE 2084規(guī)范中。）
