高動(dòng)態(tài)范圍成像對視聽行業(yè)會(huì)有什么影響?
來源:專業(yè)視聽網(wǎng) 編輯:ZZZ 2024-06-13 10:55:28 加入收藏
高動(dòng)態(tài)范圍圖像與日常高清電視相當(dāng)不同,更接近于我們眼睛可以看到的色調(diào)值范圍,其視覺對比度接近100萬:1。
自20世紀(jì)90年代推出高清晰度電視以來,似乎每隔幾年就會(huì)出現(xiàn)一些新的“華而不實(shí)的”改進(jìn)版。首先是20世紀(jì)90年代后期的平板等離子顯示器的推出,隨后在2000年初期轉(zhuǎn)向1080p和WUXGA分辨率。
幾年后,該行業(yè)過渡到電視和監(jiān)視器的液晶顯示器面板。2012年突然推出了UHD(4K)成像。當(dāng)然,3D在2009年以來分辨率與快速提升,其次是近兩年行業(yè)推出虛擬現(xiàn)實(shí)。
其中一些趨勢實(shí)際上就像4K一樣。隨著消費(fèi)者越來越多地選擇更高分辨率,顯示器制造商正在放慢全高清(1920×1080)顯示面板的生產(chǎn),而轉(zhuǎn)向生產(chǎn)UHD(3840×2160)。這反過來意味著我們?yōu)?a target="_blank" class="inlink">數(shù)字標(biāo)牌、課室、會(huì)議室和其他應(yīng)用選擇的顯示器也將是4K。
最新趨勢是高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)的推出伴隨著寬色域(WCG)的成像一起成長。簡而言之,HDR意味著可以在靜止圖像和運(yùn)動(dòng)圖像中顯示出很大范圍的色調(diào)值。便利的攝像機(jī)和成像系統(tǒng)可以捕獲從9到11個(gè)光圈(每個(gè)光圈的增加代表亮度值是前一個(gè)亮度的兩倍)。
HDR通過捕獲多達(dá)22個(gè)光圈將其提高到更高的水平,并且再現(xiàn)這些色調(diào)值成為采用常規(guī)背光或照明系統(tǒng)的顯示器的真正挑戰(zhàn)。因此,我們現(xiàn)在正在看到新一代具有高背光的液晶電視,以再現(xiàn)HDR圖像的極限動(dòng)態(tài)范圍。在發(fā)光顯示方面,有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)也可以再現(xiàn)HDR內(nèi)容,盡管它的峰值亮度水平較低一些。
有些觀點(diǎn)認(rèn)為,CRT顯示器的峰值亮度水平約為29英尺朗勃特(100坎德拉每平方米),表現(xiàn)為接近100%的漫反射白光。在HDR顯示屏中,該值基本上保持不變,但更強(qiáng)烈的鏡面亮點(diǎn)(如太陽從玻璃板或水面上反射出來,或夜間亮光的路燈)可以在數(shù)千cd / m2達(dá)到更高的峰值。
而HDR并不僅僅是關(guān)于極端的亮度。整個(gè)灰度級擴(kuò)展,所以我們應(yīng)該看到更多的陰影細(xì)節(jié)以及強(qiáng)烈的鏡面光源。如果做法正確,HDR圖像與日常高清電視有很大的不同,而且更接近我們眼睛可以看到的色調(diào)值,其對比度接近100萬:1。
有許多方法可以實(shí)現(xiàn)更高的亮度。發(fā)光二極管的密集陣列可以在直接照明環(huán)境中使用。然而,有利的方法是采用嵌入由藍(lán)色LED陣列刺激的納米尺寸的紅色和綠色量子點(diǎn)粒子的特殊光學(xué)膜。在2017年使用這種方法的電視機(jī)型可以獲得2000 cd/m2的小范圍亮度值。
考慮到一個(gè)用于室內(nèi)的LED視頻墻將以全白圖像常規(guī)地達(dá)到3000 cd/m2的亮度,您可以感受到目前的成像技術(shù)來跳躍HDR的變化。更重要的是,隨著中國電視制造商進(jìn)入市場,HDR顯示器的價(jià)格快速下降。
從一級制造商那里購買一臺55英寸“智能”超高清電視,只需3000多元。而具有基本HDR(靜態(tài)元數(shù)據(jù))功能的65英寸機(jī)型可能不到5000元,同一屏幕尺寸的1級HDR機(jī)型則低于6000元。
我們之前提到了寬色域。這是理所當(dāng)然的,如果一臺相機(jī)可以拍攝更廣泛的亮度值,它也可以記錄更寬范圍的色調(diào)。目前的8位彩色系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于廣播和有線電視,藍(lán)光光盤和流媒體的各種功能,總共可以顯示1670萬種顏色。
使用HDR和WCG,播放區(qū)域大大擴(kuò)展,現(xiàn)在每個(gè)彩色像素需要10位,生成1,073,741,800種顏色:超過10億色調(diào)!對于使用帶有濾色片的白色LED的液晶顯示器來說,這太重要了,但它可以在量子點(diǎn)LCD和OLED的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
HDR / WCG內(nèi)容的可用性也迫使快速升級顯示界面。HDMI 1.3 / 1.4根本無法處理4K HDR信號,所以我們必須使用HDMI 2.0來完成這項(xiàng)工作。甚至版本2.0也是勉強(qiáng)夠快:如果4K視頻信號使用較低的分辨率(4:2:0、4:2:2),則可以將HDR信號快速傳輸?shù)?0Hz。但是切換到RGB(4:4:4)顏色模式的話,例如我們可以看到來自計(jì)算機(jī)視頻卡的4K視頻,而HDMI 2.0不能通過超過8位色彩的60Hz信號。
在DisplayPort方面,則適應(yīng)性更強(qiáng)。1.2版本(當(dāng)前版本)可以通過3840×2160p/60信號10位RGB(4:4:4)顏色,但也就這么多了。最新的DP版本1.3,將其最大速度提高到32.4Gb/s,這使得成像12位甚至16位4K HDR內(nèi)容成為可能。無論如何,需要1.4版本來識別與該內(nèi)容一起傳播的HDR“標(biāo)志”,并且必須傳遞給顯示器。(HDMI使用HDR和WCG的擴(kuò)展,使用靜態(tài)HDR元數(shù)據(jù)的“a”和用于動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)的“b”)。
我們現(xiàn)在聽到關(guān)于“HDR兼容”產(chǎn)品,特別是在信號接口方面,這什么也說明不了。人們說:如果信號分配和交換設(shè)備足夠快以通過所需的時(shí)鐘速率,并將HDR元數(shù)據(jù)(CTA.861.3)轉(zhuǎn)移到顯示器,而不會(huì)改變,那么它確實(shí)是“HDR兼容”。
回到原來的問題:HDR會(huì)對我們的行業(yè)產(chǎn)生影響嗎?答案是大大的肯定。有很多客戶將會(huì)從HDR成像中獲益:醫(yī)療、監(jiān)視、軍事、研究、虛擬現(xiàn)實(shí)和模擬垂直領(lǐng)域?qū)⒀杆俨捎眠@項(xiàng)技術(shù),其他人也將效仿。
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