一個時期以來“HDR”技術成了不少影像界人士的談資，與此相應的，現在不少技術和設備與“HDR”攀上了親，彷彿一夜之間這門技術已觸手可得。
也許不少人都聽說過甚至碰到過“HDR”這項技術，比如蘋果等手機拍照功能上有所謂的“HDR”功能，也知道HDR會使得照片看上去更好些。這似乎也沒錯，但事實上就“HDR”技術來說並非是同一回事。
今天就給大家做個科普吧。
一、 什麼是“HDR”技術
HDR是英文“High Dynamic Range”的英文縮寫，中文意思是高動態範圍態圍。
動態範圍是什麼意思呢？可以理解為一個變量值從小到大變化的範圍，比如聲音從最小到最大的範圍，亮度從最小到最大的範圍等等。
就人的感覺器官而言，這個範圍可以很大，大大超出一般技術所能達到的記錄或呈現的範圍。
拿照片或影像來說，其記錄或呈現的遠不及人眼所看到的範圍，也就是說或多或少動態範圍受到了壓縮。為了更接近人眼所看到的，於是就有了提高動態範圍的解決方案即“HDR”技術。
目前看來，“HDR”應用還是比較普遍的。
像前面提到過的手機拍照也用上了它，至於相機、攝像機、電視機、投影機等，甚至電影放映機上 “HDR”字眼似乎也經常映入眼簾。
細細區分，這些標上“HDR”的設備，其實未必是同一種技術，也未必是同一個標準。
就拿攝影上的“HDR”技術來說，雖說是一種“提高動態範圍”的技術，用來使照片更真實反映自然界的景緻，說白了其實是一種包圍曝光手法。
下圖中的三張照片能夠說明相機“HDR”技術的原理。
由於受CCD或CMOS感光元件動態範圍所限，我們在攝影時面對高光比場景很難同時把明區或暗區都有層次的記錄下來（如上文中兩圖），採用“HDR”技術，就是分別拍三張不同曝光值的照片，通過算法將其疊合在一起，得到一張整體層次感分明、色彩豔麗的照片（如圖中下圖）。
至於活動圖像我們稱為影像或視頻，“HDR”就不是這樣的意思了。
就視頻來說，採集端（攝像機）要比顯示端（電視機、投影機甚至數字放映機和監視器）的動態範圍要大多。
目前的攝影機都有14到18檔的範圍，而顯示器大都只有6到8檔的範圍，都遠遠小於人眼的感知範圍，結果是我們看到的影像遠不如現實的景緻那麼富有色彩和層次。
為了縮小這種差別，專家們試圖從5個維度進行改進，分別是像素、色域、色深、幀率和動態範圍。
當然這5個維度並非獨立，而是相互關聯的，企圖單單用一個維度來改善影像質量似乎並不明顯。
大家知道的標清（1280×720）、高清（1920×1080）、超高清（3840×2160）以至於甚高清（7680×4320），對應電影技術就是1.3K、2K、4K、8K等就是人們在像素方面的努力；
而在色域方面，電影行業從最初的DCI擴充到REC.2020(廣電系統由高清的REC.709擴充到超高清的REC.2020)，色深方面也又8位256級提高到10位1024級，幀率方面大家更熟悉了，嘗試了從24幀到48幀60幀甚至120幀的進步，大家所看到的李安執導的影片“比利林恩的中場戰事”讓我們有了這種提高的感受。
好了，這第五個維度就是今天我們討論的“動態範圍”。
二、“HDR”技術及發展
其實與其他5個維度的發展類似，“HDR”早在2015年就提出了，而真正被大眾瞭解的卻是Dolby Vision（杜比世界）他的核心就是HDR。
目前，HDR有4個標準分別是DolbyVision、HDR10、HLG和SL-HDR1。
DOLBY VISION是杜比實驗室的HDR格式，獲得了SMPTE（美國電影電視工程師協會）的支持。
DolbyVision包括高達4K分辨率的感知量化（SMPTE ST 2084）電光傳輸功能和寬色域色彩空間（ITU-R Rec.2020）。
HDR10則是Samsung、SONY、LG等家電大廠希望有一個比Dolby提供的更開放的平臺,節約支付給Dolby專利費，又無需增加一個提交認證的流程來削弱對於自身產品的控制權，因此他們開始開發自己的對於HDR視頻的方案，最終進化成一個標準——HDR10。
HLG的全稱是Hybrid Log Gamma，它是由英國BBC和日本NHK電視臺聯合開發的高動態範圍HDR的一個標準。兩國的專業人士通過共同努力，提供了一種在高動態範圍的圖像採集和製作上都更加容易的方式。
SL-HDR1是由意法半導體，飛利浦國際公司，CableLabs和Technicolor R＆D法國共同開發的HDR標準。它在2016年8月被標準化為ETSI TS 103 433。其中前三個討論最為激烈。
電影和流媒體運營商大多支持Dolby Vision與HDR10 ，HDR10的主要兩個不同之處在於杜比視覺具有12位顏色深度和動態元數據。顏色深度允許高達10,000-nit最大亮度（在實踐中掌握到4,000-nit）。
它可以編碼掌握使用靜態元數據（SMPTE ST 2086）顯示信息比色法而且還提供對每個場景的動態元數據（SMPTE ST 2094-10，杜比格式），而以BBC、NHK為代表的電視臺則選擇站在HLG這邊。
除去以上4個標準主導者、支持者和應用領域（DolbyVision主要應用於電影和流媒體，其他更多是是應用於電視和視頻領域）的不同，其核心部分都差不多，都對亮度指標、色域、色深和像素提出了要求。
如DOLBY VISION規定：亮度是10000尼特、色域是REC.2020、色深是12bit(1048576級)、像素是4K（880萬）。
這裡特別要對色深作一解釋。
所謂色深是影像數字化後，對於彩色信息的量化值，也可以理解成各種色彩過渡的級數。
很自然的級數越多過渡越自然，顯示的色彩越接近實際，目前的HD高清視頻，其色深是8bit,也就是256級。
從上可見，“HDR”在指標上的進步是非常大的，對影像質量的提升必然是明顯的。
三、 電影“HDR”技術
目前來看，電影“HDR”技術雖然沒有形成技術標準，但事實上，杜比視界（DolbyVision）的“HDR”技術率先展示了對影像質量的提升。
在技術方面，DolbyVision採用了SMPTE 2084 EOTF電光轉換函數，而峰值亮度將會設定在10000nit，將會是高清標準的100倍。
杜比早年收購Bright Side公司之後就一直致力於HDR顯示技術的研究，開發了一臺42英寸，動態範圍直逼18檔的HDR監視器（名為Pulsar），峰值亮度4000尼特，對比度200000：1，相比起來，專業監視器則是80-120尼特，2000：1。
不過，鑑於現有的杜比專業監視器還只能工作在4000nit，因此DolbyVsion現階段還是有所保留，不過隨著技術的發展將有機會達到更高的峰值。對於影院環境，杜比使用了科視（Christie）新開發的雙機4K激光投影系統，峰值亮度107尼特（普通影院為48尼特），對比度可以達到不可思議的1000000：1。
前面說過DolbyVision HDR技術的標準是：亮度10000尼特、色域是REC.2020、色深12bit(1048576級)、像素4K（880萬），很明顯目前的數字放映機和銀幕反射顯示系統很難達到要求，尤其是亮度、色深等，好在隨著激光光源在色域和亮度上均有所突破，在全黑條件下依然能獲得不錯的主觀感受，當然高對比度是顯示系統的一項重要要求。
因此，DolbyVision（杜比視界）所要求的放映機是科視為其定製的對比度高達1000000:1的放映機，顯然可以滿足其HDR調製技術的專用顯示器對比度標準。
未來“HDR”電影要在影院中獲得優異影像的要求，必須在亮度、色域和對比度上再上一層樓。
作為數字放映機和銀幕反射型顯示系統，如果採用激光光源、提高原生對比度，比如亮度達到150尼特（摺合40FL）、對比度大於10000:1是有可能做到的，這就為HDR技術在影院中的應用提供了先決條件。
結語
HDR技術是目前電影技術在高清、廣色域、高幀率等提升畫質手段後出現的又一個新技術，它的應用將在很大程度上提升現有影院的影像質量，結合激光光源、高畫質銀幕、高對比度放映機等，帶給觀眾以更優質的的觀影體驗，值得期待。
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