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您準備好迎接 HDR 訊號傳遞技術了嗎?  

HDR 可以展現更深沉的黑、更明亮的白與更廣的色彩空間,由於這不是數據量較大的 4K UHD 所能夠處理的技術,因此影響電視內容供應商的發展。但是,您和您的電視都準備好了嗎?

不久前,影像顯示產業才熱切地談論 4K 解析度的高清晰視覺體驗的普及,甚至關於 8K 解析度的未來。如今隨著高動態範圍 (HDR) 技術日益普及,電視領域中最熱門的趨勢成為提升 True 4K 本身的對比度與色彩深度。但是,什麼是 HDR,為什麼要為此做好準備?

前所未見的黑

對比度對人眼來說非常重要,但電視螢幕和其他顯示器,在黑色與陰影的細節方面,表現始終有所不足。HDR 技術看似能夠解決這些問題,提供更為逼真的視覺對比,是家庭 4K 設備的一大躍進。而任何不是 HDR 的內容如今都稱為 SDR(標準動態範圍)。

4K 超高畫質電視的高解析度比起過去的標準,提供了更高的像素,但 HDR 電視在相同的像素下卻可以展現更多細節。通常,HDR 更重視低光調而不是高光調,不過 HDR 電視在這兩方面都有更大的深度範圍。HDR 可以在低光調區域顯示出色彩細節、保留陰影細節,卻不影響高光調的部分。總而言之,HDR 可讓暗處更暗、亮處更亮,也可在後製中產生出額外的色度、最佳化顯示器的對比度,還可增加延伸色彩空間中的細節。這是最為顯著的影響,同時也創造出額外的生動表現。


HDR 技術提升了顯示器的對比度與色彩深度,提供更廣泛的色彩與對比度,產生出比 SDR 更生動的視訊。 

靜態 HDR 與動態 HDR

不僅如此,HDR 大幅改進了 SDR;事實上,HDR分成靜態 HDR 和動態 HDR,提供不同程度的視覺增強。雖然,在電影運用上皆可以利用兩種 HDR 標準的延伸對比度範圍、亮度強度和細節增強,但只有動態 HDR 才能讓每個場景、甚至每幀,都能如此完美。動態 HDR 可以藉此確保影像的每分每秒,都能以理想的視覺來呈現光彩,這點在拍攝影像上很重要,因此,導演才能夠連同大幅變化的「視覺」對比度帶入電視中,完整呈現構思與拍攝的內容。另一方面,使用靜態 HDR 時,因為靜態的元數據必須有所折衷,才能適用於所有場景,因此只有單一 HDR 影像內容。儘管如此,靜態 HDR 仍然是 HDR,相較於 SDR 仍是相當大的進步。


在左圖,您可以看到靜態 HDR 於每幀應用相同的增強設置。右圖則說明動態 HDR 在每一幀應用了不同強度的對比度與亮度。

HDR 格式與主導地位之爭

目前有三種主要的 HDR 格式,每種格式都各有不同程度的業界支持與內容,另外還有兩種即將問世的格式。

HDR10

HDR10 是美國消費者技術協會 (CTA) 在 2015 年所建立的開放式標準,是最受歡迎的格式。因為免費,所以它是現存標準,並用於任何場合中,所有 HDR 電視都可以解碼。HDR10 已為大多數串流媒體服務採用,是 4K 超高畫質藍光的基本 HDR 技術。另外,Dell、LG、Samsung、Sharp、Sony、Vizio 都生產 HDR10 的電視/顯示器。儘管它遙遙領先的應用在內容與消費性產品,但其主要問題是在於它僅支援靜態 HDR,同時不相容於過去的 SDR 電視,限制了對電視公司的實際吸引力。


杜比視界

Dolby 具有自己的 HDR 版本,稱為杜比視界 (Dolby Vision)。它透過提供動態 HDR 從 HDR10 升級,並獲得 Netflix 和 iTunes 等串流媒體服務的支援。杜比視界電視自從於 2017 年首次推出以來,該格式越來越受歡迎。由於這是一項專利技術,必須付費使用,但杜比公司提供了資源與工具給採用者,因而得以在其他品牌電視上最佳化杜比視界的內容。Sony、Universal、Paramount 和 Time Warner 等公司都提供了該格式的內容支援。


混合對數伽瑪(HLG)

另一種 HDR 格式是混合對數伽瑪 (HLG),為英國 BBC 和日本 NHK 所建立。儘管該格式的影像品質不如其他的 HDR 格式,但該格式最主要的優點是,它是唯一與過去 SDR 電視相容的主要格式。這是因為 HLG 沒有元數據,而是使用與 SDR 訊號相同的伽瑪曲線,再加入了訊號上端含額外亮度的對數曲線。在不使用元數據的狀況下,可以透過傳統電視的工作流程來製作 HLG HDR,使其更適用於電視廣播中。很明顯地,就格式主導權地位而言,適用於老式電視與新型電視的格式對電視業來說較有利,因為大多數家庭使用者在未來的幾年間,仍會繼續使用非 HDR 電視來觀看影像內容。BBC iPlayer、DirecTV、Freeview Play 與 YouTube 支援該格式內容。


此圖顯示了 SDR 伽瑪曲線與重疊的對數 HLG 曲線。SDR 電視將該訊號視為標準訊號,但支援 HLG 的電視會在螢幕上顯示較高的線性光值,提供額外的亮度。
HDR10+

除了這三種格式,另一種較新的格式是 HDR10+。這是 Samsung 和 Amazon 在 2017 年宣布的一項開放式標準。HDR10+ 的主要優點是具有動態元數據,這代表在最暗或最亮的情境下,不會有任何失真。此外,HDR10+ 與舊版 HDR10 的編碼器裝置相容。Samsung 格式於表面上免權利金,但一些業界人士對此仍表示擔憂。儘管如此,支援的數量似乎仍在增加。Samsung、Panasonic、20th Century Fox 是 HDR10+ 聯盟的一部分,而 HDR10+ 內容由 Amazon Video 所提供。Warner Bros 和 Panasonic 超高畫質藍光播放器也支援 HDR10+ 標準。


SL-HDR1

最後,SL-HDR1 是另一種 HDR 標準,由 STMicroelectronics、Philips International B.V、Technicolor R&D France 共同開發的專屬技術。它的主要優點是其同時使用靜態和動態元數據,並且完全相容於過去的 SDR 電視和電視網,因而對電視公司具有優勢。這代表可以使用現有的電視網路和服務,來傳遞由 SDR 串流視訊重建的 HDR 訊號。


 

HDR10

HDR10+

Dolby 視界

HLG

SL-HDR1

License 授權

開放式標準

免權利金

專屬格式

免權利金

專屬格式

開發商

CTA

Samsung

Dolby

BBC / NHK

ST / Phillips / Technicolor

針對SDR的主要調整

擴充整個動態範圍

增加動態範圍;亮點強調

擴充整個動態範圍

Metadata 元數據

靜態

動態

不適用

靜態與動態

相容於舊版的 SDR

X

目前主要 HDR 格式的比較表。

ATEN 確保高品質 HDR 訊號傳遞

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宏正自動科技(TWSE: 6277),成立於1979年,以ATEN品牌行銷全球,為全球資訊(IT)暨專業影音(Professional AV) 設備連接管理方案領導廠商。 ATEN提供整合性的KVM多電腦切換器、專業級影音產品、節能感測電源分配器等解決方案,超過640項的產品組合可輕鬆控制與連接不同的電子設備,廣泛應用於不同領域,包含廣播及媒體、公司、政府、教育、運輸與工業製造等多元環境。

ATEN在台灣(新北、台南)、中國及加拿大設有研發中心,每年均持續開發創新解決方案,獲得超過640件的全球專利。 宏正總部設於台灣,同時在中國、日本、韓國、比利時、美國、英國、俄羅斯、澳洲、土耳其、印度與羅馬尼亞設有子公司與辦事處, 透過全球銷售網絡將產品行銷各地以滿足客戶的多元需求。