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高動(dòng)態(tài)范圍成像對視聽(tīng)行業(yè)會(huì )有什么影響?

來(lái)源:專(zhuān)業(yè)視聽(tīng)網(wǎng)        編輯:ZZZ    2024-06-13 10:55:28     加入收藏

高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)的推出伴隨著(zhù)寬色域(WCG)的成像一起成長(cháng)。簡(jiǎn)而言之,HDR意味著(zhù)可以在靜止圖像和運動(dòng)圖像中顯示出很大范圍的色調值。

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

  自20世紀90年代推出高清晰度電視以來(lái),似乎每隔幾年就會(huì )出現一些新的“華而不實(shí)的”改進(jìn)版。首先是20世紀90年代后期的平板等離子顯示器的推出,隨后在2000年初期轉向1080p和WUXGA分辨率。

  幾年后,該行業(yè)過(guò)渡到電視和監視器的液晶顯示器面板。2012年突然推出了UHD(4K)成像。當然,3D在2009年以來(lái)分辨率與快速提升,其次是近兩年行業(yè)推出虛擬現實(shí)。

  其中一些趨勢實(shí)際上就像4K一樣。隨著(zhù)消費者越來(lái)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),而轉向生產(chǎn)UHD(3840×2160)。這反過(guò)來(lái)意味著(zhù)我們?yōu)?a target="_blank" class="inlink">數字標牌、課室、會(huì )議室和其他應用選擇的顯示器也將是4K。

  最新趨勢是高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)的推出伴隨著(zhù)寬色域(WCG)的成像一起成長(cháng)。簡(jiǎn)而言之,HDR意味著(zhù)可以在靜止圖像和運動(dòng)圖像中顯示出很大范圍的色調值。便利的攝像機和成像系統可以捕獲從9到11個(gè)光圈(每個(gè)光圈的增加代表亮度值是前一個(gè)亮度的兩倍)。

  HDR通過(guò)捕獲多達22個(gè)光圈將其提高到更高的水平,并且再現這些色調值成為采用常規背光或照明系統的顯示器的真正挑戰。因此,我們現在正在看到新一代具有高背光的液晶電視,以再現HDR圖像的極限動(dòng)態(tài)范圍。在發(fā)光顯示方面,有機發(fā)光二極管(OLED)也可以再現HDR內容,盡管它的峰值亮度水平較低一些。

  有些觀(guān)點(diǎn)認為,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,但更強烈的鏡面亮點(diǎn)(如太陽(yáng)從玻璃板或水面上反射出來(lái),或夜間亮光的路燈)可以在數千cd / m2達到更高的峰值。

  而HDR并不僅僅是關(guān)于極端的亮度。整個(gè)灰度級擴展,所以我們應該看到更多的陰影細節以及強烈的鏡面光源。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值,其對比度接近100萬(wàn):1。

  有許多方法可以實(shí)現更高的亮度。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色LED陣列刺激的納米尺寸的紅色和綠色量子點(diǎn)粒子的特殊光學(xué)膜。在2017年使用這種方法的電視機型可以獲得2000 cd/m2的小范圍亮度值。

  考慮到一個(gè)用于室內的LED視頻墻將以全白圖像常規地達到3000 cd/m2的亮度,您可以感受到目前的成像技術(shù)來(lái)跳躍HDR的變化。更重要的是,隨著(zhù)中國電視制造商進(jìn)入市場(chǎng),HDR顯示器的價(jià)格快速下降。

  從一級制造商那里購買(mǎi)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)元數據)功能的65英寸機型可能不到5000元,同一屏幕尺寸的1級HDR機型則低于6000元。

  我們之前提到了寬色域。這是理所當然的,如果一臺相機可以拍攝更廣泛的亮度值,它也可以記錄更寬范圍的色調。目前的8位彩色系統廣泛應用于廣播和有線(xiàn)電視,藍光光盤(pán)和流媒體的各種功能,總共可以顯示1670萬(wàn)種顏色。

  使用HDR和WCG,播放區域大大擴展,現在每個(gè)彩色像素需要10位,生成1,073,741,800種顏色:超過(guò)10億色調!對于使用帶有濾色片的白色LED的液晶顯示器來(lái)說(shuō),這太重要了,但它可以在量子點(diǎn)LCD和OLED的范圍內實(shí)現。

  HDR / WCG內容的可用性也迫使快速升級顯示界面。HDMI 1.3 / 1.4根本無(wú)法處理4K HDR信號,所以我們必須使用HDMI 2.0來(lái)完成這項工作。甚至版本2.0也是勉強夠快: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信號快速傳輸到60Hz。但是切換到RGB(4:4:4)顏色模式的話(huà),例如我們可以看到來(lái)自計算機視頻卡的4K視頻,而HDMI 2.0不能通過(guò)超過(guò)8位色彩的60Hz信號。

  在DisplayPort方面,則適應性更強。1.2版本(當前版本)可以通過(guò)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內容成為可能。無(wú)論如何,需要1.4版本來(lái)識別與該內容一起傳播的HDR“標志”,并且必須傳遞給顯示器。(HDMI使用HDR和WCG的擴展,使用靜態(tài)HDR元數據的“a”和用于動(dòng)態(tài)元數據的“b”)。

  我們現在聽(tīng)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(shuō)明不了。人們說(shuō):如果信號分配和交換設備足夠快以通過(guò)所需的時(shí)鐘速率,并將HDR元數據(CTA.861.3)轉移到顯示器,而不會(huì )改變,那么它確實(shí)是“HDR兼容”。

  回到原來(lái)的問(wèn)題:HDR會(huì )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(hù)將會(huì )從HDR成像中獲益:醫療、監視、軍事、研究、虛擬現實(shí)和模擬垂直領(lǐng)域將迅速采用這項技術(shù),其他人也將效仿。

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