什么是4K HDR屏?4K HDR显示器有什么特别意思?

市面上现在4K电视、4K显示器、4K投影机、4K UHD BD,甚至4K播放器都越来越多,如果你有稍微关注一下这些产品,一定常看到「HDR」这个名词,而且从产品文宣上的不断强调中,也会发现它似乎是一个很重要的性能,那究竟什么是「HDR」呢?

什么是HDR?

HDR是(High Dynamic Range)的意思,要了解HDR代表的意思,我们必须要从它的相对名词SDR(Standard Dynamic Range)开始说起。以前影视工业在制定影像标准和作业流程时,由于器材显示能力有限,加上环境条件的限制,造成影像创造的过程必须压缩或舍弃许多影像的组成元素,其中最明显的就是亮度,在「映像管时代」电视制定的亮度标准仅仅只有100 nits(nit为烛光/平方公尺的亮度单位),而且这样的标准就延用了好几十年,直到后来电视具备更出色的发光能力(约可达到250~400 nits),但影像制作过程仍然多数延用旧有规格,也就是说会先将影像压缩成100 nits再通过显示器材来显示。

其实100nits的亮度在人眼能感受的亮度范围(约0.001~20,000 nits)内仅仅只有一小段佔比,随着科技的进步,人们也其实也知道CRT电视所延续下来的规格,会造成「眼见实物」与「电视显示」之间存在极大的落差,因此这几年当电视发展到一定的水准之后,不少业界专业人士开始重视并呼吁改善这个问题,许多好莱坞的电影工作者更是大力推广「HDR比4K还重要」的概念,因此孕育而出许多新技术,来保留、再现这样的亮度,也就是所谓的HDR高动态范围。现阶段4K UHD BD所采用的主流标准HDR技术是HDR 10,意即将影像亮度提高到1000 nits,是传统SDR电视100 nits的10倍,虽然与人眼可感受的20,000 nits相比仍然一大段差距,但已经是很大的进步了,只要你使用的4K显示器材也支援这项规格,就能为你带给更接近实物的观看效果。

HDR 10的定义

HDR 10成为4K UHD BD规范的标准规格之一之后,许多新推出的4K电视、投影机都会标榜支持HDR 10,而且都会以这个HDR规格为卖点。HDR 10除了1000nits的亮度之外,还有哪些特点呢?HDR 10是CEA(Consumer Electronics Association)在2015年所公开的规格,并对HDR显示器做出许多定义,其中几个重点包括,色取样支持4:2:0、色深支持10bit、色域支持BT.2020,另外就是最重要的「影像的Metadata(后设资讯)中能够携带HDR资讯(SMPTE ST 2086亮度曲线),当中MaxCLL最大亮度(Maximum Content Light Level)为1000 nits。」

SDR与HDR差在哪裡?

在这样详细的规范下,消费者可以明显比较出SDR和HDR的实际差差异。首先HDR画面的亮位会更亮,暗位会更深,色彩表现能力会更好,特别是画面中高亮度区块的色彩,具有更好的还原性,举一个简单的例子,你用电视播放明亮的晴空画面,在HDR画面中可以清楚看到天空裡的蓝色,SDR画面看起来可能就会偏淡,甚至是缺乏色彩的一片白色。而夜晚城市里的霓虹灯,HDR可以突显出更饱和的灯光色彩,灯光看起来更明亮、更耀眼之外,色彩也会较为鲜艳,如果是透过SDR画面观看,对比度明显就会比较差,不仅明暗之间的渐层变化较小,亮位的色彩也会偏淡,甚至是产生色偏。

电视、电脑屏幕、投影机的HDR有差吗?

现在家庭娱乐用显示器主要有电视跟投影机两种产品,那么4K电视跟4K投影机的HDR,有什么不一样的地方呢?我想这要从两者亮度表现方式开始说起。4K电视方面,要真正作到1000 nits的亮度,厂商就要想办法提高LED背光模组的发光强度,像是直下式背光模组的LED颗粒数量多,要达到同时具备区域控光、1000 nits的亮度基本上不是问题。但直下式背光模组成本高,无法满足4K平价化的趋势,所以也有部份产品使用「没有区域控光的直下式背光模组」,相对之下就能满足中低价位4K液晶电视同样也能对应HDR的需求。至于采用侧光式LED背光的4K电视也做出因应策略,厂商将发光效率更高的LED颗粒纳入制作背光模组,让液晶电视的画面能具备600 nits以上的亮度,达到传统侧光式LED背光模组的两倍。

但画面最高亮度不到1000 nits的4K电视,是不是就没办法作4K HDR显示呢?事实并非如此。由好莱坞的电影业界、相关技术公司和各大国际电视品牌成立UHD Alliance联盟(该联盟成立的目的是希望能够让更多消费者认识、接触到4K UHD高画质),于2016年CES展览上推出一个名为「Ultra HD Premium」的认证,该认证除了定义3840×2160解析度、支持10bit色深、相容BT.2020色域,最重要的就是针对画面亮度与黑位,定义了两套产品符合HDR的标准,第一是「电视机的画面亮度必须超过1,000nits,黑位亮度必须低于0.005 nits」。第二种是「画面亮度必须超过540 nits,黑位亮度必须低于0.0005 nits」。凡是符合上述标准的电视,都有资格取得Ultra HD Premium的认证标识,等于是给4K电视开了更能符合HDR标准的方便门。

4K投影机是否也可以凸显HDR表现亮位明暗阶度与色彩的优势呢?答案是可以的!现在很多品牌的高阶4K投影机也都纷纷标榜具备HDR配置,配备了HDMI 2.0a输入端子之外,也强化了光输出强度与拉高对比效能,让投影机不仅能更亮,而且还亮得很有细节,和4K HDR电视一样都有做出亮部的阶调性,强化色彩的正确性。不过必须说一个现实的,4K投影机是通过银幕反射呈现影像内容,画面的亮度除了投影机光源强度之外,也会和银幕的增益值产生连带关係,和液晶电视的背光模组逻辑截然不同,实际呈现出来的效果是否真的好,除了投影机本身的之外,还需要考虑投影环境、银幕搭配等因素。

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