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什麼是4K HDR?4K HDR可以有什麼特別?

BenQ Taiwan
2017/10/05

市面上現在4K電視、4K顯示器、4K投影機、4K UHD BD,甚至4K播放器都越來越多,如果你有稍微關注一下這些產品,一定常看到「HDR」這個名詞,而且從產品文宣上的不斷強調中,也會發現它似乎是一個很重要的性能,那究竟什麼是「HDR」呢?

什麼是HDR?

HDR是(High Dynamic Range)的意思,要了解HDR代表的意思,我們必須要從它的相對名詞SDR(Standard Dynamic Range)開始說起。以前影視工業在製訂影像標準和作業流程時,由於器材顯示能力有限,加上環境條件的限制,造成影像創造的過程必須壓縮或捨棄許多影像的組成元素,其中最明顯的就是亮度,在「映像管時代」電視制定的亮度標準僅僅只有100 nits(nit為燭光/平方公尺的亮度單位),而且這樣的標準就延用了好幾十年,直到後來電視具備更出色的發光能力(約可達到250~400 nits),但影像製作過程仍然多數延用舊有規格,也就是說會先將影像壓縮成100 nits再透過顯示器材來顯示。

其實100nits的亮度在人眼能感受的亮度範圍(約0.001~20,000 nits)內僅僅只有一小段佔比,隨著科技的進步,人們也其實也知道CRT電視所延續下來的規格,會造成「眼見實物」與「電視顯示」之間存在極大的落差,因此這幾年當電視發展到一定的水準之後,不少業界專業人士開始重視並呼籲改善這個問題,許多好萊塢的電影工作者更是大力推廣「HDR比4K還重要」的概念,因此孕育而出許多新技術,來保留、再現這樣的亮度,也就是所謂的HDR高動態範圍。現階段4K UHD BD所採用的主流標準HDR技術是HDR 10,意即將影像亮度提高到1000 nits,是傳統SDR電視100 nits的10倍,雖然與人眼可感受的20,000 nits相比仍然一大段差距,但已經是很大的進步了,只要你使用的4K顯示器材也支援這項規格,就能為你帶給更接近實物的觀看效果。

HDR 10的定義

HDR 10成為4K UHD BD規範的標準規格之一之後,許多新推出的4K電視、投影機都會標榜支援HDR 10,而且都會以這個HDR規格為為賣點。HDR 10除了1000nits的亮度之外,還有哪些特點呢?HDR 10是CEA(Consumer Electronics Association)在2015年所公開的規格,並對HDR顯示器做出許多定義,其中幾個重點包括,色取樣支援4:2:0、色深支援10bit、色域支援BT.2020,另外就是最重要的「影像的Metadata(後設資訊)中能夠攜帶HDR資訊(SMPTE ST 2086亮度曲線),當中MaxCLL最大亮度(Maximum Content Light Level)為1000 nits。」

SDR與HDR差在哪裡?

在這樣詳細的規範下,消費者可以明顯比較出SDR和HDR的實際差差異。首先HDR畫面的亮位會更亮,暗位會更深,色彩表現能力會更好,特別是畫面中高亮度區塊的色彩,具有更好的還原性,舉一個簡單的例子,你用電視播放明亮的晴空畫面,在HDR畫面中可以清楚看到天空裡的藍色,SDR畫面看起來可能就會偏淡,甚至是缺乏色彩資訊的一片白色。而夜晚城市裡的霓虹燈,HDR可以突顯出更飽和的燈光色彩,燈光看起來更明亮、更耀眼之外,色彩也會較為鮮豔,如果是透過SDR畫面觀看,對比度明顯就會比較差,不僅明暗之間的漸層變化較小,亮位的色彩也會偏淡,甚至是產生色偏。

電視、電腦螢幕、投影機的HDR有差嗎?

現在家庭娛樂用顯示器主要有電視跟投影機兩種產品,那麼4K電視跟4K投影機的HDR,有什麼不一樣的地方呢?我想這要從兩者亮度表現方式開始說起。4K電視方面,要真正作到1000 nits的亮度,廠商就要想辦法提高LED背光模組的發光強度,像是直下式背光模組的LED顆粒數量多,要達到同時具備區域控光、1000 nits的亮度基本上不是問題。但直下式背光模組成本高,無法滿足4K平價化的趨勢,所以也有部份產品使用「沒有區域控光的直下式背光模組」,相對之下就能滿足中低價位4K液晶電視同樣也能對應HDR的需求。至於採用側光式LED背光的4K電視也做出因應策略,廠商將發光效率更高的LED顆粒納入製作背光模組,讓液晶電視的畫面能具備600 nits以上的亮度,達到傳統側光式LED背光模組的兩倍。

但畫面最高亮度不到1000 nits的4K電視,是不是就沒辦法作4K HDR顯示呢?事實並非如此。由好萊塢的電影業界、相關技術公司和各大國際電視品牌成立UHD Alliance聯盟(該聯盟成立的目的是希望能夠讓更多消費者認識、接觸到4K UHD高畫質),於2016年CES展覽上推出一個名為「Ultra HD Premium」的認證,該認證除了定義3840×2160解析度、支援10bit色深、相容BT.2020色域,最重要的就是針對畫面亮度與黑位,定義了兩套產品符合HDR的標準,第一是「電視機的畫面亮度必須超過1,000nits,黑位亮度必須低於0.005 nits」。第二種是「畫面亮度必須超過540 nits,黑位亮度必須低於0.0005 nits」。凡是符合上述標準的電視,都有資格取得Ultra HD Premium的認證標識,等於是給4K電視開了更能符合HDR標準的方便門。

4K投影機是否也可以凸顯HDR表現亮位明暗階度與色彩的優勢呢?答案是可以的!現在很多品牌的高階4K投影機也都紛紛標榜具備HDR對應,配備了HDMI 2.0a輸入端子之外,也強化了光輸出強度與拉高對比效能,讓投影機不僅能更亮,而且還亮得很有細節,和4K HDR電視一樣都有做出亮部的階調性,強化色彩的正確性。不過必須說一個現實的,4K投影機是透過銀幕反射呈現影像內容,畫面的亮度除了投影機光源強度之外,也會和銀幕的增益值產生連帶關係,和液晶電視的背光模組邏輯截然不同,實際呈現出來的效果是否真的好,除了投影機本身的之外,還需要考慮投影環境、銀幕搭配等因素。

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