淺談HDR10和杜比視界 [農步祥]

播放HDR視頻 - 題圖

在[Doc]Link=00007791[/Doc]中，我們介紹了HDR的一些基本技術概念和優勢。既然HDR相對老舊的SDR設備和影視資源優勢巨大，對於用戶來說，下一台支持HDR的電視機或顯示器已是板上釘釘的事情。 但在面對網店或賣場上眼花繚亂的產品時， 要如何在五花八門的廣告宣傳詞中正確找到自己心儀的對象？ 尤其是杜比視界[Dolby Vision] ，相信不少對HDR有所了解的讀者已經將Dolby Vision認證的電視設為目標，那麼它的優勢相較於HDR10體現在何處？

HDR10和杜比視界的共同點

那個根據HDR的最基本三個特性，HDR10和杜比視界在三個特性上是完全一致且兼容的，例如都支持10bit色深和BT.2020廣色域的記錄和回放、支持最高10000nit的亮度記錄和高動態範圍顯示，更為關鍵的是它們都採用了感知量化器[PQ]和顯示元數據[Display Metadata]對圖像的色彩、灰階、亮度等關鍵信息進行記錄並自動適配終端設備的顯示性能，其中的色域、亮度等整體信息參數是可以共用的。這也就意味著，用戶購買的無論是HDR10或是杜比視界的電視、顯示器等，都可以放心購買和觀看HDR影片資源，兩者色彩標準一致，差異並不會嚴重影響到視覺體驗。

當然，這三個基本特性只是各種HDR標準的基本交集，HDR10是一個開放的技術規範，並沒有對硬體性能等其它方面做出硬性要求。廠商也無需繳納專利和授權費用，HDR10因此能被更多廠商和用戶使用。包括手機、顯示器、彩電硬體和影視遊戲等內容。

HDR10的局限性和杜比視界的特點

HDR10的首要問題就是准入門檻低，例如許多入門彩電和顯示器等，其最高峰值亮度僅400nits就已經是合格的門檻，導致畫面整體動態雖然相比HDR提升了4倍，但這樣的亮度下高光動態損失仍然較大，畫面的明暗反差和對比度不足。

Dolby Vision支持以及目前杜比視界設備能達到的明度範圍 - 來自杜比官網

更高的技術規範：而杜比視界的規範中，在技術細節上要求相對HDR更高，杜比認為峰值亮度600nits以上才能達到可以接受的HDR水準，如果明度範圍達到SDR的10-100倍，即上限在1000nits以上，下限從0.05降至0.005以下在最為理想，最終的追求目標是PQ所能記錄的10000nit極限。雖然有些駭人聽聞，但杜比實驗室中的一些非量產的實驗設備[大師級杜比視界認證]屏幕峰值亮度已經達到4000nits。而2017年經過杜比認證的幾款LG OLED電視機都達到最高600nits以上，高端彩電普遍超過1000nits，黑色亮度也從0.0X低至0.00X級別，將畫面動態範圍和顯色數量提升了10倍的量級。

12bit下色差小於10bit - 來自杜比官網

而且杜比視界最高可以支持12bit色深的視頻錄製和回放，讓顯色更準確，但目前市售的Dolby Vision設備還未能支持12bit。

杜比世界能根據場景和時間段改變明度和色溫 - 來自杜比官網

動態顯示元數據：不過以上這些並不是杜比視界對於HDR10的真正優勢。在HDR視頻流中，許多關鍵信息被定義為顯示元數據，用於統一的顯示體驗，HDR10能控制的項目有色域、色溫、場景平均亮度和最高亮度等等，但這些元數據還不足以完全還原我們人眼所見的視覺特徵。例如一段視頻中，如果同時出現漆黑的古墓和明亮的沙灘陽光場景，那麼一個全局的平均亮度信息是無法適應不同場景的。而在杜比視界中採用了一種「動態顯示元數據」技術，提供了大量可以控制的變數。

杜比世界支持的部分動態顯示元數據控制 - 來自蘋果官網

在杜比視界HDR內容製作中，創作者可以通過動態元數據創建每一段場景、時間段甚至每一幀的視頻的亮度、明度、色度、色溫等更多屬性，除了根據不同時間段的光線環境進行數據記錄，我們知道，這世界事物的色彩是因為反射特定波長的光線而導致的，環境光源的色溫和強度對於色彩同樣有著巨大的影響，在陽光、白熾燈、節能燈和LED燈下，同一張白紙在不同的光線環境也會顯現出不同的色彩。而杜比視界可以靈活控制每一個場景所要正確表達的影調和色彩效果，更利於影像的實景還原和後期處理。

HDR10和HDR10+

HDR10+

由於HDR10不具備動態元數據功能，因此杜比視界更收到影視製作者的歡迎。為了更好適應市場需求，三星和亞馬遜聯合推出了基於HDR10改良的HDR10+標準，HDR10+增加了動態元數據功能[和杜比不同]，更便於影視創作，還支持壓縮率更高的x265[非hevc]編碼利於節省網路帶寬 。

總結

Dolby Vision

除以上兩個特點外，杜比視界相對於HDR10還增加了一些技術細節上的變化，這裡就不再展開討論。實際上，HDR10和杜比視界相當於HDR的基礎版和增強版，後者的目標技術規範確實更容易受到發燒友的喜愛，如果硬體和價格相同，那麼Dolby Vision設備理論上更值得選擇。

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對於手機用戶來說其實並不需要多麼擔心，因為包括索尼Xperia ZXP、蘋果iPhone X、二代iPad Pro等移動設備都同時支持HDR10和杜比視界標準；想升級PC顯示器用戶也不需要擔心，絕大多數新顯示器只支持HDR10；在平板電視這個主戰場上，索尼、LG的HDR電視也將通過在線更新逐步支持Dolby Vision。包括Chromecast Ulrta、UHD藍光機等播放器也同樣具備固件更新增加新功能。

但要注意的是，和HDR本身一樣。Dolby Vision同樣需要片源、播放器和顯示器共同支持才能更好發揮優勢，購買前需要注意內容、播放器是否支持，即使沒有動態數據管理，HDR10在畫面色彩和動態上就已經完全足以超越SDR內容。HDR技術的引入對電影、相機、遊戲產業已經產生了巨大且積極的影響，改變人們對數字影像的理解。

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