高動態(tài)范圍成像對視聽行業(yè)會有什么影響？

　　高動態(tài)范圍圖像與日常高清電視相當(dāng)不同，更接近于我們眼睛可以看到的色調(diào)值范圍，其視覺對比度接近100萬:1。

　　自20世紀(jì)90年代推出高清晰度電視以來，似乎每隔幾年就會出現(xiàn)一些新的“華而不實的”改進(jìn)版。首先是20世紀(jì)90年代后期的平板等離子顯示器的推出，隨后在2000年初期轉(zhuǎn)向1080p和WUXGA分辨率。

　　幾年后，該行業(yè)過渡到電視和監(jiān)視器的液晶顯示器面板。2012年突然推出了UHD(4K)成像。當(dāng)然，3D在2009年以來分辨率與快速提升，其次是近兩年行業(yè)推出虛擬現(xiàn)實。

　　其中一些趨勢實際上就像4K一樣。隨著消費者越來越多地選擇更高分辨率，顯示器制造商正在放慢全高清(1920×1080)顯示面板的生產(chǎn)，而轉(zhuǎn)向生產(chǎn)UHD(3840×2160)。這反過來意味著我們?yōu)?a target="_blank" class="inlink">數(shù)字標(biāo)牌、課室、會議室和其他應(yīng)用選擇的顯示器也將是4K。

　　最新趨勢是高動態(tài)范圍(HDR)的推出伴隨著寬色域(WCG)的成像一起成長。簡而言之，HDR意味著可以在靜止圖像和運動圖像中顯示出很大范圍的色調(diào)值。便利的攝像機(jī)和成像系統(tǒng)可以捕獲從9到11個光圈(每個光圈的增加代表亮度值是前一個亮度的兩倍)。

　　HDR通過捕獲多達(dá)22個光圈將其提高到更高的水平，并且再現(xiàn)這些色調(diào)值成為采用常規(guī)背光或照明系統(tǒng)的顯示器的真正挑戰(zhàn)。因此，我們現(xiàn)在正在看到新一代具有高背光的液晶電視，以再現(xiàn)HDR圖像的極限動態(tài)范圍。在發(fā)光顯示方面，有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)也可以再現(xiàn)HDR內(nèi)容，盡管它的峰值亮度水平較低一些。

　　有些觀點認(rèn)為，CRT顯示器的峰值亮度水平約為29英尺朗勃特(100坎德拉每平方米)，表現(xiàn)為接近100%的漫反射白光。在HDR顯示屏中，該值基本上保持不變，但更強(qiáng)烈的鏡面亮點(如太陽從玻璃板或水面上反射出來，或夜間亮光的路燈)可以在數(shù)千cd / m2達(dá)到更高的峰值。

　　而HDR并不僅僅是關(guān)于極端的亮度。整個灰度級擴(kuò)展，所以我們應(yīng)該看到更多的陰影細(xì)節(jié)以及強(qiáng)烈的鏡面光源。如果做法正確，HDR圖像與日常高清電視有很大的不同，而且更接近我們眼睛可以看到的色調(diào)值，其對比度接近100萬:1。

　　有許多方法可以實現(xiàn)更高的亮度。發(fā)光二極管的密集陣列可以在直接照明環(huán)境中使用。然而，有利的方法是采用嵌入由藍(lán)色LED陣列刺激的納米尺寸的紅色和綠色量子點粒子的特殊光學(xué)膜。在2017年使用這種方法的電視機(jī)型可以獲得2000 cd/m2的小范圍亮度值。

　　考慮到一個用于室內(nèi)的LED視頻墻將以全白圖像常規(guī)地達(dá)到3000 cd/m2的亮度，您可以感受到目前的成像技術(shù)來跳躍HDR的變化。更重要的是，隨著中國電視制造商進(jìn)入市場，HDR顯示器的價格快速下降。

　　從一級制造商那里購買一臺55英寸“智能”超高清電視，只需3000多元。而具有基本HDR(靜態(tài)元數(shù)據(jù))功能的65英寸機(jī)型可能不到5000元，同一屏幕尺寸的1級HDR機(jī)型則低于6000元。

　　我們之前提到了寬色域。這是理所當(dāng)然的，如果一臺相機(jī)可以拍攝更廣泛的亮度值，它也可以記錄更寬范圍的色調(diào)。目前的8位彩色系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于廣播和有線電視，藍(lán)光光盤和流媒體的各種功能，總共可以顯示1670萬種顏色。

　　使用HDR和WCG，播放區(qū)域大大擴(kuò)展，現(xiàn)在每個彩色像素需要10位，生成1,073,741,800種顏色：超過10億色調(diào)!對于使用帶有濾色片的白色LED的液晶顯示器來說，這太重要了，但它可以在量子點LCD和OLED的范圍內(nèi)實現(xiàn)。

　　HDR / WCG內(nèi)容的可用性也迫使快速升級顯示界面。HDMI 1.3 / 1.4根本無法處理4K HDR信號，所以我們必須使用HDMI 2.0來完成這項工作。甚至版本2.0也是勉強(qiáng)夠快：如果4K視頻信號使用較低的分辨率(4:2:0、4:2:2)，則可以將HDR信號快速傳輸?shù)?0Hz。但是切換到RGB(4:4:4)顏色模式的話，例如我們可以看到來自計算機(jī)視頻卡的4K視頻，而HDMI 2.0不能通過超過8位色彩的60Hz信號。

　　在DisplayPort方面，則適應(yīng)性更強(qiáng)。1.2版本(當(dāng)前版本)可以通過3840×2160p/60信號10位RGB(4:4:4)顏色，但也就這么多了。最新的DP版本1.3，將其最大速度提高到32.4Gb/s，這使得成像12位甚至16位4K HDR內(nèi)容成為可能。無論如何，需要1.4版本來識別與該內(nèi)容一起傳播的HDR“標(biāo)志”，并且必須傳遞給顯示器。(HDMI使用HDR和WCG的擴(kuò)展，使用靜態(tài)HDR元數(shù)據(jù)的“a”和用于動態(tài)元數(shù)據(jù)的“b”)。

　　我們現(xiàn)在聽到關(guān)于“HDR兼容”產(chǎn)品，特別是在信號接口方面，這什么也說明不了。人們說：如果信號分配和交換設(shè)備足夠快以通過所需的時鐘速率，并將HDR元數(shù)據(jù)(CTA.861.3)轉(zhuǎn)移到顯示器，而不會改變，那么它確實是“HDR兼容”。

　　回到原來的問題：HDR會對我們的行業(yè)產(chǎn)生影響嗎?答案是大大的肯定。有很多客戶將會從HDR成像中獲益：醫(yī)療、監(jiān)視、軍事、研究、虛擬現(xiàn)實和模擬垂直領(lǐng)域?qū)⒀杆俨捎眠@項技術(shù)，其他人也將效仿。