新型显示技术解析：HDR显示器如何改变画质 - 广州国际照明展览会

随着显示技术的不断进步，市面上涌现出众多新型显示产品，尤其在电视、手机和平板等消费电子领域，支持HDR技术的显示器已屡见不鲜。但究竟何为HDR，它又具备哪些标准呢？

HDR，全称“High Dynamic Range”（高动态显示范围），相较于传统的标准亮度范围（SDR）显示内容，其暗部和亮部展现出了更为丰富的细节，有效避免了“死黑”或“死白”的问题。在评估HDR内容的色彩表现时，我们不仅关注传统的二维色域指标，还会引入亮度坐标，从而构建出一个三维的“色彩空间”。这个三维色彩空间由亮度、颜色以及元数据共同组成，其中，视频内容中的亮度和色彩信息被统称为“元数据”。

不同的显示设备在色域和亮度范围上存在差异，因此在播放HDR内容时，必须根据设备特性进行色彩体积的转换。HDR技术的核心功能之一便在于规范这一转换过程。简而言之，真正的HDR显示产品不仅依赖于芯片和软件的支撑，更要求显示屏幕本身具备HDR功能，二者相辅相成，缺一不可。接下来，我们将探讨几种常见的HDR标准。
1、HDR10

HDR10，全称为Ultra HD Premium认证，自2015年8月由美国消费电子协会公布以来，便以其广泛的兼容性和免费标准特性赢得了广泛支持。该标准以Rec.2020色彩空间和10位色深为基础，主要适用于电视制造商和流媒体视频点播服务提供商。由于其开放性和普及性，几乎所有HDR设备都支持HDR10格式，同时，视频平台上的“HDR”清晰度选项也通常指的是这一标准。此外，PS4和PS5游戏机也采用HDR10作为其HDR输出基础。

要成为标准的HDR设备，必须满足一系列严格的技术要求。首先，设备分辨率需达到3820×2160，即4K分辨率标准。其次，它必须能够处理BT.2020色域信号，并显示出超过90%的DCI-P3色域空间。此外，LCD屏幕的亮度需达到1000尼特或以上，同时黑位深度要低于0.05尼特，以确保高质量的对比度。最后，色彩深度必须达到10bit，以支持丰富的色彩表现。只有满足这些参数的设备，才能被视为标准的HDR显示产品。
2、杜比视界/杜比视界IQ

杜比视界，由美国杜比实验室精心打造，相较于HDR10，其独特之处在于引入了“动态元数据”技术。这种技术能够根据不同场景灵活调整转换信息，而非单一公式转换，从而确保画面更加栩栩如生。

在色彩表现上，杜比视界能支持高达12bit的色彩深度，能展现惊人的680亿种颜色。此外，它对显示器性能也有严苛要求：峰值亮度需达到10000nit，最低亮度则不超过0.005nit，同时对比度至少达到200000：1，并广泛覆盖99%的DCI-P3色域。

与HDR10+相似，在显示器性能不足时，杜比视界会运用动态元数据技术，智能映射内容至适当显示范围。

在视频制作过程中，杜比高动态范围监视器PulsAR扮演着关键角色，结合杜比内容管理工具，可高效完成母版制作，并通过影院和家庭两条生态链广泛发布内容。经过杜比Vision技术的精心打造，支持该技术的视频动态范围显著提升，最暗可达0.007尼特，最亮则高达4000尼特，甚至更高。

值得注意的是，由于杜比视界标准为商业公司推出，终端厂商需付费授权，因此并非所有设备都支持。选购时请留意产品是否明确标注“支持杜比视界”，以确保选购到合适的产品。

在2020年的CES展会上，杜比实验室进一步推出了杜比视界的升级技术——杜比视界IQ。这项技术独具匠心，通过内置的环境光传感器，能够实时感知并调整转换算法，从而确保画面细节更加真实还原，让观众享受到更加出色的视觉体验。

3、HDR10+

HDR10+是HDR10的进化版，其最大亮度可达4000nit，甚至能达到10000nit，显著提升了画面亮度与对比度。与HDR10的静态数据处理方式不同，HDR10+采用动态数据处理，这意味着它能为每个视频帧单独调整亮度与对比度，实现更为精细的画面呈现。

HDR10+的诞生源于三星与杜比视界的竞争，它成为目前仅有的两种支持动态数据元结构的HDR标准之一。值得注意的是，杜比视界涉及版权费用，而HDR10+则以开放标准立足。近年来，随着显示技术的飞速发展，越来越多的显示设备获得了HDR10+的认证，今年新发布的投影仪也大多将HDR10升级为HDR10+。
017年，为了与杜比视界相抗衡，三星、松下以及二十世纪福斯公司携手成立了“HDR 10+联盟”。如今，包括三星、TCL、海信、松下在内的多家厂商，均已推出支持HDR10+标准的产品，涵盖电视、手机及平板等多个领域。
4、HLG（Hybrid Log-gamma）

HLG，即Hybrid Log Gamma，是由英国BBC与日本NHK联合推出的HDR标准。这一标准使得电视广播信号能够同时适配HDR与非HDR电视，得益于其不包含元数据的特性，能够与现有的电视广播传输和显示设备无缝兼容。更为重要的是，HLG技术无需授权费用，从而极大地推动了HDR技术在有线、无线及卫星电视领域的应用。值得一提的是，央视的4K频道便采用了HLG格式进行广播。在处理HDR画面时，HLG技术采用了一种独特的方法，分别对HDR信号中的高光和低光部分进行解码。具体而言，低光部分采用标准伽玛曲线进行处理，而高光部分则运用对数曲线进行解码，以实现画面效果的高动态范围。

5、HDR Vivid

HDR Vivid，这一在2021年3月诞生的中国超高清视频产业联盟标准，虽迟但意义重大。与之前多由国外主导的HDR标准不同，HDR Vivid彰显了中国在超高清视频领域的独立创新。目前，国产芯片领军企业海思已推出支持该标准的芯片，使得华为智慧屏等设备能够充分利用HDR Vivid所带来的卓越画质体验。

HDR Vivid不仅支持10bit/12bit的色深，与杜比视界及HDR10+保持一致，更在峰值亮度上达到了惊人的10000nits，这一水准可与杜比视界相媲美，并远超三星HDR10+的4000nits。此外，其动态数据元技术也显著优于传统的静态HDR技术。因此，在图像画质方面，HDR Vivid展现出与杜比视界不相上下的实力。

该标准采用免费开放策略，任何芯片和硬件均可无偿支持，同时，视频源也可在低成本条件下进行HDR Vivid的后期转换。相较之下，尽管杜比视界作为当前主流的动态HDR格式受到推崇，但其高昂的授权费用曾让众多厂商望而却步，特别是在手机领域，除了小米和苹果，多数安卓手机更倾向于采用免费的HDR10+。

华为的电视芯片，包括智慧屏所采用的鸿鹄芯片，均全面支持HDR Vivid技术。海思的Hi3751电视芯片系列也全线涵盖这一支持。此外，海思为机顶盒和盒子设计的Hi3796以及Hi3798芯片也有多款支持HDR Vivid。值得一提的是，全球电视行业领军企业联发科，在其去年发布的中端电视芯片MT9638和MT9652上，便已预装了这一技术。这两款芯片目前广泛应用于全球安卓电视市场，而其8K芯片Pentonic 2000同样支持HDR Vivid。因此，只要电视厂商愿意采用，几乎所有电视都可以支持这一标准。

同时，盒子芯片领域的领先企业晨晶，其电视芯片T982和盒子芯片S905L3也均支持HDR Vivid。联发科的天玑9000系列芯片同样提供了对这一技术的支持。不仅如此，Realtek瑞昱、Novatek联咏、国科微电子、ESWIN奕斯伟、V-Silicon威视芯以及Novastar诺瓦星云等公司在其最新芯片产品中，也纷纷加入了HDR Vivid的支持，使得该标准的应用范围正在持续扩大。

6、HDR10+Gaming

在HDR10+已成为最新且领先的HDR（High Dynamic Range）技术后，HDR10+协会进一步推出了针对Display类别的HDR10+ Adaptive和HDR10+ Gaming标准。获得HDR10+认证的产品，可申请更高的认证标准，包括HDR10+ Adaptive和HDR10+ Gaming。其中，HDR10+ Adaptive主要基于客户自我宣称的符合性要求，而HDR10+ Gaming则需通过授权测试实验室(ATC)的严格符合性测试验证。

通过HDR10+ Gaming认证的产品，能根据播放的视频画面自动进入低延时状态，为用户带来更流畅的观影体验。此外，HDR10+ Gaming还提供了丰富的视觉元数据，峰值亮度高达普通HDR10+的四倍，并支持高达120Hz的可变刷新率（VRR）以及自动低延迟模式（ALLM），从而显著提升游戏视觉效果。

SGS目前是国内唯一一家获得授权的HDR10+ Gaming测试实验室，具备深厚的测试背景，能为客户提供全面的测试服务。精测电子已与SGS携手合作，其高性能EYE2系列色彩分析仪已融入产品测试环节，为客户提供迅速、精准且稳定的光学测试数据。

综上所述，HDR高动态范围的本质在于其集亮度和颜色于一体的三维色彩空间，其中，亮度、对比度、色坐标及色域覆盖率是关键测量参数。被测产品不仅需要更高的亮度和更广的显示范围，还要求覆盖更广阔的色彩空间。EYE2系列色彩分析仪，配备1mm/2mm/4mm/10mm/27mm等多种测量口径探头，适用于不同尺寸的产品测量需求。其测量精度在0.001nit~50000nit范围内得以保证，并能快速测量各种标准下的色域覆盖率、亮度对比度及均匀性等参数，产品已广泛应用于智能消费电子、车载显示、模组背光及Mini-LED等多个领域。