2017/12/22

關於影視像,甚麼是 HDR ? 有什麼優點?


    HDR最近成為一個購買手機或電視的熱門名詞,哪甚麼是HDR呢? 具有什麼優點?

    HDR 為 High Dynamic Range 的縮寫,其意思為「高動態範圍」。但是,其應用內容是什麼呢?是「影像畫質,也是高解析度(逼真)的影像。

    影響消費者視覺感受(畫質)的主要因素有五個:亮度、對比、色彩、銳利度與動態影像。隨著影視產業的高度進化,畫質因素也因為解析度的提升,畫面表現也被提升到了一個極高的程度。最後一個對比與色彩成了影響畫質的最重要關鍵。
    所謂的對比是指最亮白色和最暗黑色間的亮度差,對比越高,影像就越逼真,細節就越清楚,每一台影視設備也都配有一個標準動態範圍格式SDR(Standard Dynamic Range),而HDR就是相對SDR來說的;HDR有效而明顯地提升畫面的明暗細節與色彩範圍 ,使得影像的輸出呈現得以最接近本來原始拍攝的面貌。從下面這張圖來解釋,任何影像的原始畫面跟電視螢幕呈現的輸出畫面一定會有落差,從人眼視覺到捕捉、處理、後製到最後視聽者看到的畫面,數位訊號歷一連串的耗損,SDR電視最後呈現出來的影像在色彩與對比上已經失真相當嚴重,簡單來說HDR是一種新的電視影像規範,藉由增加訊號的亮暗與色彩範圍,顯示出更高對比和更廣色域的影像,讓細節更加清楚鮮明並貼近現實生活的影像。
    用個簡單的說法,就如同喝果汁,可還原100%的濃縮果汁,接近原汁;而市售的部分果汁,包裝上僅註明10%果汁成分,同樣是果汁,但一個接近原汁,一個則是果汁飲料,就如同HDR接近真實影像呈現,而SDR的真實影像呈現略差。

Q1 HDR 具有什麼優點?
A1:支援HDR影視的細節表現遠遠超過傳統SDR,可表現出亮處層次分明及暗處清楚可見之特性;簡單來說,HDR相對於SDR能看到更多明暗細節、再現豐富色彩。

Q2:HDR跟4K的關係是什麼?
A2:4K顯示器是指顯示器本身搭載3840x2160的解析度,約830萬畫素,讓超大尺寸的螢幕也能擁有清晰的畫面;而HDR是一種提高影像動態範圍的規格標準,這種技術是讓畫質更升級,無論顯示器尺寸大小,搭載HDR技術的影視畫質都會更突出,特別是在明暗細節與色彩的表現上。4K影視不一定搭載HDR規格,但搭載HDR規格的4K影視設備肯定是現今市場畫質最佳的影像再現。

📎 以上資料來源(整理自):BENQ 知識中心


接著,我們來看 WikipediA 維基百科對於 HDR 所提供的內容:

    高動態範圍成像(英語:High Dynamic Range Imaging,簡稱HDRI或HDR),在電腦圖形學與電影攝影術中,是用來實現比普通數點陣圖像技術更大曝光動態範圍(即更大的明暗差別)的一組技術。高動態範圍成像的目的就是要正確地表示真實世界中從太陽光直射到最暗的陰影這樣大的範圍亮度。
    高動態範圍成像最初只用於純粹由電腦生成的圖像。後來,人們開發出了一些從不同曝光範圍相片中生成高動態範圍圖像的方法。隨著數位相機的日漸流行以及桌面軟體變得易於使用,許多業餘攝影師使用高動態範圍成像的方法生成高動態範圍場景的相片,但是,不要將這作為它唯一的用途,實際上高動態範圍還有許多其它的應用。
    當用於顯示的時候,高動態範圍圖像經常要進行色調對映,並且要與其它幾種全螢幕顯示效果(英語:Full screen effect)(full screen effect)一起使用。

HDR與傳統數位影像的比較

    通常儲存在高動態範圍圖像中的資訊對應於真實世界可以觀察到的亮度(luminance)或者radiance值,這與傳統的數位影像儲存的在顯示器或者列印紙上顯示的顏色不同。所以,高動態範圍圖像格式也經常成為「與場景相關」,以區別於傳統的「與裝置相關」或者「與輸出相關」的數位影像。另外,傳統圖像通常經常針對人類視覺系統進行編碼(最大化儲存在固定資料位中的可視資訊),這些編碼通常稱作「伽瑪編碼」或者「gamma校正」。儲存在高動態範圍圖像中的資料經常是線性的,這就意味著它們表示亮度或者radiance的相對或者絕對值(gamma 1.0)。
    高動態範圍圖像每個顏色通道需要比傳統圖像更多的資料位,這是因為它的線性編碼以及需要表示從 {\displaystyle 10^{-4}} 10^{{-4}}到 {\displaystyle 10^{8}} 10^{8}人眼可見亮度範圍甚至是更大範圍的數值。經常使用16位元「half precision」或者32位元浮點數表示高動態範圍像素。但是,如果使用合適的傳遞函式進行變換,一些應用中的高動態範圍像素可以用10-12位元表示亮度,用8位元表示色度,並且不會帶來任何可見的量化誤差。

📎 以上資料來源:WikipediA

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