HDR知多少？

文章转载自：LED屏显世界搜搜LED网

超高清视频契机

随着5G时代来临，超高清视频产业迎来了快速发展，衡量视频画质，有五个非常重要的维度：分辨率、色深、色域、对比度以及帧率。相较于对比度，其他四个维度的技术已经发展得足够成熟，而SDR（Standard Dynamic Range）标准50年来都没有迎来革新（目前大多数电视产品依然停留在SDR标准），直至HDR的出现才迎来了转机。

图1 超高清蓝光标准

HDR对高清显示的重要性

严格意义上说，HDR是一个标准，而不能单纯的理解为一种技术手段。HDR技术带来最直接的效果就是黑色表现更加深邃并且呈现出更多细节，而在亮度方面能够提升至更加真实的亮度表现。

从色彩空间来说，HDR让显示色彩空间更广，以BT.2020色彩空间作为超高清蓝光的标准之一，它覆盖了CIE 1931色彩空间的75.8%，而普通蓝光标准使用的是BT.709色彩空间，它仅覆盖了CIE 1931色彩空间的35.6%，即BT.2020色彩空间为BT.709的212.9%，可以为用户带来更具层次感的画面以及更多平时看不到的细节。

图2 BT.2020与BT.709的色彩空间范围对比

从技术角度来说，人眼所能感受的亮度范围大概为(10-3～106)nit，能感受的瞬时对比度范围可达10000：1，而目前消费级液晶显示器的亮度一般≤400nit，对比度一般不超过2000:1。因此，人眼的亮度分辨能力远高于当前主流的显示设备。传统显示器由于存在亮度瓶颈，对比度范围非常有限，也就是只能停留在SDR水平，画质远远达不到要求，视觉体验较差，HDR应用在显示器上可完美解决这个问题。有了HDR，显示器能够显示更多的颜色信息，更多的图像细节，画面的明暗对比度得到全方位的提升。

图3 SDR与HDR画质对比

然而，并不是所有显示器都能匹配HDR，实现HDR对显示器有严格的要求。首先是亮度要求，显示器的峰值亮度≥1,000nit，最低亮度≤0.05nit，相应的对比度≥20,000:1。高亮度带来更丰富的色彩，极低的亮度则呈现更深邃的黑色。

其次是色域空间要求，对于显示器来说，覆盖的色域空间越大，显示器能够显示的色彩范围就越广，HDR技术表现出来的色彩层次就越丰富。比如说在同一幅画面中，最暗的像素亮度为2nit，最亮的像素亮度为9,890nit，在HDR显示器上我们就能看到非常清晰的暗部细节与高光细节，但对于SDR显示器来说，它的最低亮度达不到2nit，*高亮度也达不到9,890nit，那么我们只能看到一团黑或是一团亮，许多细节都无法表现出来。

HDR标准有哪些

目前市面上的HDR标准比较多。

◎ 1.在电视领域，HDR有HDR10和Dolby Vision（杜比视界）两项标准。HDR10是目前最常见的，同时也是一个开放的HDR标准。根据CEA（消费电子协会），HDR10必须符合一定的标准，包括10bit色深和BT.2020色彩空间，这是HDR的一般规则，也是最基础的HDR标准。

Dolby Vision是由美国杜比实验室推出的一项影像画质技术，通过提升亮度、扩展动态范围来提升影像效果，Dolby Vision可以提升视频信号保真度，使图像在亮度、色彩以及对比度上都表现得非常逼真。

◎ 2.在显示器领域，视频电子标准协会（VESA）推出了首个HDR标准——Display HDR 1.0标准。根据亮度、色域、色深和上升时间等特性的不同，Display HDR 1.0标准定义了3种级别：Display HDR 400、Display HDR 600、Display HDR 1,000。表1为Display HDR 1.0的标准摘要。

Display HDR 1.0标准摘要

Display HDR 400是最低端的，要求支持8-bit影像处理、全局调光，峰值亮度≥400nit，覆盖95%的BT.709色域，VESA称只有15%的显示器能够胜任。

Display HDR 600针对高端显示器和笔记本，要求屏幕具备10-bit处理能力、局部调光，峰值亮度≥600nit，黑白亮度响应时间≤8帧，此外需要覆盖99%的BT.709及90%的DCI-P3色域，为达到高对比度，VESA还规定极端暗角亮度≤0.1nit。

Display HDR 1000要求峰值亮度≥1,000nit，极端暗角亮度≤0.05nit，目前只有专业显示器才能胜任。

另外，VESA 在2019年9月已更新到Display HDR 1.1版本，增加了Display HDR 1400标准，Display HDR 1400相比DisplayHDR1000在暗态标准上提高了2.5倍，同时提高了350%的对比度，要求显示面板具备1400nit*高亮度,至少覆盖95% DCI-P3广色域、通过30分钟的900nit全屏亮度测试等。

国星Mini LED背光助力高阶LCD显示器

通过VESA HDR标准

LCD是非自发光显示技术，需要背光提供光源，传统的LED背光一般为全局调光，存在较为明显的漏光现象，即在显示黑画面时无法呈现深邃的黑。而Mini LED背光作为*新的LCD背光技术，其利用数量较多的Mini LED芯片，将直下式背光源划分为成千上万个独立控制的光源，极大提升亮场和暗场效果。而对于发挥HDR的优越性，Mini LED背光具体表现在以下两方面：

◎1. Mini LED背光通过高分区动态调光技术（Local Dimming），可实现LCD的区域亮度峰值达到4,000nit，最低亮度在0.05nit以下，相应的对比度超过80,000:1，呈现高对比度效果，带来更佳的视觉体验。

◎2. Mini LED背光结合量子点技术，通过蓝光激发量子点，可得到色纯度更高的红光和绿光，使显示器能够呈现更广的色域，覆盖BT.2020，画质媲美OLED。

此外， RGB超级事业部的Mini LED-V2.0背光采用薄型化大尺寸COB集成封装方案，在极大提升散热性能和组装效率的同时可实现低曲率半径，搭配曲面LCD，满足不同的场景应用，并将在高端显示器领域率先发力。2020年ISE荷兰展，RGB超级事业部搭载Mini LED背光的32吋电竞显示器全球首发，届时大家可现场体验HDR技术带来犹如身临其境的视觉逼真感。

图4 满足VESA HDR 1400认证的27/32吋Mini LED背光电竞显示器

HDR技术为我们带来了更加绚丽多彩的画面，无论是行业内还是消费者都对 HDR 充满兴趣，目前已广泛应用于电影电视、显示器等领域。但揠苗助长式的 HDR 普及并不可取，专注于产品才会有更好的结果。RGB超级事业部始终坚持产品技术的不断创新，Mini LED背光产品展现的诸多新颖亮点，将带来新的技术应用热潮，为产业链的良性发展提供更多源头活水。