HDR照片和HDR视频有什么不同 一文带你来了解一下HDR!

时间:2022-05-06 16:32:51 来源: 平头船长


结束了一天辛苦的网课,你想用手机看一部纪录片。想象着可以看到色彩艳丽的美食和风景,得到一种身临其境的感觉。

可是后来你发现看到的画面色彩和你想象中相差太多。这时,你看到这个纪录片好像有个HDR开关,打开来看看,反正手机这块屏也是支持HDR的。顿时色彩不同了,整个画面变得亮丽起来,你感叹: HDR带来的变化真是大!那么到底什么是HDR?照片HDR和视频HDR的拍摄又有什么不一样?这么多HDR格式之间有什么区别?本文将会以通俗易懂的方式,解答以上疑问。

HDR是什么?

HDR (High Dynamic Range) 是指高动态范围是用来实现比普通数图像技术更大曝光动态范围(即更大的明暗差别)的一组技术。高动态范围成像的目的就是要尽量正确地表示真实世界中从太阳光直射到最暗的阴影这样大的范围亮度。

HDR照片大家应该很熟悉,目前市面上几乎所有的手机都支持HDR照片拍摄照片HDR原理大家也应该都知道。

在拍摄图片的时候,设备会拍摄三种曝光版本(曝光不足/正常/过曝)的多张照片,再将这些照片合为一张输出。这样就能使亮处的景物不会过曝,暗处的景物不会欠曝,细节都能显示清楚了。通过HDR模式拍摄出来的HDR图像是经过 色调映射 的,成片的保存格式依旧是常见的格式(jpg, png等),亮度范围依旧控制在普通显示器的亮度范围内,因此无需像看HDR视频一样专门购买支持的显示器。

【色调映射:是在有限动态范围媒介上似显示高动态范围图像的一项计算机图形学技术。早期的色调映射非常简单,设定一个动态范围窗口,按照最大值、最小值对图像进行裁剪。】可是手机是怎么拍摄出HDR视频的呢?为什么一些手机甚至可以在拍摄HDR视频的时候做出实时预览,工作量岂不是很大?

HDR视频拍摄

Zigzag HDR传感器

Zigzag HDR是图像传感器在Bayer pattern(拜耳阵列)下的一种HDR成像方式。它将图像以Z型分割,对相邻的两个Z型区域像素分别进行两种不同的曝光处理。当然,拍摄多帧合成HDR视频的方法也是可行的。举个例子:在拍摄24帧的HDR视频的时候,摄影机每秒会捕捉多于24张图像。这时,除了24张底图之外,每隔几张图片会拍摄一张高曝光和低曝光的图片用来采集不同曝光下的光照信息,再通过HDR渲染技术成为一个具有大宽容度的原生HDR视频。现在在YouTube上面看到的HDR视频,其实不一定是直接拍摄出来的,而是通过后期出来的,这个过程有点复杂,有兴趣的酷友可以看相关教程。

HDR视频,动态范围要高于普通视频,含有大量的亮度信息,无法在常规显示器上呈现HDR效果,因此必须用支持HDR的显示器才能观看到其效果。HDR能够显示更亮的白色和更深的黑色。因此,HDR编码标准允许更高的最大亮度,并至少使用10位色深(10-bit,色彩深度*),以便在保持色彩精度。*色彩深度:n-bit色深,即红、绿、蓝三种颜色每一种颜色可以产生2(2的n次方)种变化8-bit色深时,三种颜色每种可以产生256种变化,意味着一共可以生成256x256x256=16,777,216(约1600万)种颜色10-bit色深时,可以产生1024种变化,意味着一共可以产生1024x1024x1024 = 1,073,741,824(约10亿))种颜色在网络上发图片可能会出现下图这种情况,就是因为色深低产生的

HDR格式HDR10/HDR10+

两者都是是开源的。厂商不必花额外的钱,就可以把这项技术整合到自家屏幕去。因此很多HDR屏幕采用的都是HDR10/HDR10+的标准。同时,HDR10/HDR10+也是最常见的HDR视频格式两者的区别在于10为显示器提供的是静态元数据。它会“告诉“显示器,一部影片里最暗和最亮的点在哪里。显示器则根据这一个数据,为整一部影片设置一个最能体现HDR优化的亮度10+则是提供动态元数据,从而让视频的每一帧都可以进行亮度,颜色,对比度的修改,呈现更加逼真的效果同时,HDR10+也把格式允许的最大亮度从HDR10的1000尼特提升到了4000尼特,从而也增加了对比度。

杜比视界与HDR10+非常相似,但杜比采用了更高的亮度(最高可达10,000尼特)和更多的颜色(12-bit色深,即约680亿种颜色)但杜比视界并不是开源的,意味着厂家必须为每台电视付3美元左右的费用如果杜比视界在不支持其标准的显示设备上播放,则会以HDR10的方式输出,不用担心看不了HLG (Hybrid Log Gamma)HLG不需要使用元数据,它与SDR显示器和HDR显示器都兼容,因此HLG格式可以在非HDR显示设备上使用(当然这样的话就得不到HDR图像了)这样对广播商来说十分方便,他们无需将视频数据分为HDR和非HDR两种信号发送给用户。因此,HLG在一些体育赛事的广播中经常使用,比如DIRECTV就在4K HDR下直播过世界杯。

YouTube大部分HDR视频也是采用HLG格式,因此用不支持HDR显示的手机也可以观看HDR视频,但没有HDR效果

但是,这种向下兼容也也坏处,一般来说,HLG的质量比HDR10/HDR10+和Dolby Vision要差。尾声与4K不同,HDR是在显示效果上做出调整,以达到最舒适的观感。这时候你知道了,有HDR之后,视频看上去会舒服自然很多,打算下一台手机也买支持HDR显示的。可是,目前国内绝大多数视频台还是没有HDR。但别担心,HDR普及只是时间问题,到时候我们通过视频所体验到感觉,又回到了另外一个层次了呢。

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