HDR功能：亮度映射和精確細節如何做到最優？

小杰

HDR功能得到普及

電視技術逐年迭代，一些電視上新增了提高畫質的功能。其中最讓人感興趣的是兩個，一個是HDR 亮度映射功能，一個是杜比視界精確細節功能。之所以我們說這兩個功能比較有趣，一個是之前大多數電視是不支持這兩個功能的，HDR 亮度映射功能一般廠商有自己的一套機制，或者根據行業內固有的規則來實現；另一個原因也是其中一些功能在之前的芯片上無法實現，而在今年大家都開始使用聯發科的新芯片后，這一功能才得以降臨安卓電視上。筆者覺得有必要單獨把這兩個功能拿出來聊聊，其中的原因是目前支持的電視逐漸增多。

這兩個功能對于專業用戶觀看HDR視頻或者玩HDR 游戲，都是會有觸動的，因為它們最終都涉及畫面的實際表現。在之前像LG 其實有一些HDR 亮度映射的選項，從去年的C2 開始也可以支持杜比視界精確細節功能；而現在TCL 則是首個支持用戶手動選擇HDR 映射模式以及杜比視界精確細節的國內電視廠商，這對于國內電視的畫質來說，有著正面的意義。

電視需要準確適配亮度輸出

HDR 映射功能是每個電視都要做的，當然這里涉及很多相對復雜的東西。HDR游戲也好，HDR 視頻也好，都會有自己的亮度設置，按照正常的邏輯來看，一個畫面創作人的意圖是多少亮度，那么電視上相應顯示出多少亮度，是最佳的狀態。一般來說，一款電視的HDR 效果好不好，主要是看電視的亮度是否能盡量接近輸入畫面的亮度，這個我們通常用PQ 曲線圖來查看。

關于PQ 曲線圖和EOTF 測試，這里我們不多說，大家可以這么理解：電視在HDR 下的亮度表現越符合圖像輸出的原始亮度，那么表現也就越好，就越能體現創作人想要傳達的畫面意圖。打個比方，一個畫面有100nits 的原始亮度數據，如果電視這個時候也發出100nits 的亮度，那就是完美匹配，如果這個畫面高于100nits或者低于100nits，那么都是不準確的，畫面就會顯得過亮或者過暗。

視頻畫面亮度超出電視亮度，電視機就需要做調整去適配

每個廠商對畫面的理解不一樣，所以在PQ 曲線的表現上也不同，有的可能會很準確，有的可能會很糟糕，通常來說所有電視的在電影模式下的PQ 曲線是最佳狀態。但無論PQ 曲線表現如何，實際上電視是不可能達到一個完美的HDR 狀態的，這受限于目前電視亮度的不足，比如一個視頻畫面的亮度達到了10000nits，可目前市面上并沒有10000nits 的電視，這個時候電視就會有自己的一套機制去解決這個問題。

HDR亮度映射：亮度無法達到的解決方案

對于電視而言，當圖像的數據中出現自己無法達到的亮度，就會用兩種方法去解決，第一種方法就是暴力剪裁，當圖像數據出現無法達到的亮度時，電視直接咔嚓一下將更高的亮度信息給切斷了，一律以自己能顯示的最大亮度呈現。

這樣做的好處就是能讓用戶獲得電視最高的亮度，但是由于更高的亮度信息被干掉了，所有原本更高亮度的畫面，在電視上只能以相同的亮度顯示（通常是電視的峰值亮度），所以這種高亮度的畫面就會丟失細節。

而另一種方法就是我們所謂的HDR亮度映射了。盡管電視達不到畫面應有的亮度數據，但是電視會采用壓縮亮度的方案來呈現更高亮度的畫面，這樣雖然電視實際的亮度會降低，但能保持畫面的信息，所以會有更多的細節呈現。

值得注意的是，電視這種壓縮亮度的HDR 映射方案，可以很早就介入，也可以比較晚介入。有的電視在畫面亮度信息超過300nits 時就開始采用亮度映射的方案，有的電視則因為自己本身亮度較高，可能要檢測到1000nits 的亮度信息時才會開始壓縮，這要看電視廠商和具體產品的設計思路了。

一般來說，目前的電視在HDR 環境下，都會采用HDR 亮度映射的方案，只是壓縮的比例、介入的亮度環境會有區別。通常而言，本身亮度較低的電視，會很早就開始進行HDR 映射，反正自己亮度都低，還不如呈現更多HDR 的高亮細節，比如一些中低端的電視就會這樣做。但無論如何，不管是采取剪裁還是亮度映射，電視總會遇到自己達不到的亮度，所以當HDR亮度映射最終達到了電視自己的峰值亮度，那么這個時候和剪裁一樣，也只會以相同的峰值亮度顯示畫面了。

所以這就要電視廠商考慮了，如果電視本身的峰值亮度足夠高，那么應該什么時候做亮度映射？因為說白了，廠商是希望能發揮出自己電視的優勢，也就是盡量給用戶提供最大亮度的畫面表現，剪裁是最簡單的方案，剩余的只要把峰值亮度以下的PQ 曲線做好就行了。但同時大家都在拼畫質，一味高亮而缺乏細節的粗暴剪裁手段又太過簡單，所以HDR 亮度映射的方案就顯得很重要了。