家電知識堂：OLED是HDR電視非常好的技術形態

2023-07-23 22:57:47

    2016年開始，似乎電視圈的所有非網際網路品牌都在講一個詞，HDR。繼3D、4K、曲面、量子點、OLED等最近幾年火熱的新技術過後，HDR將成為2016年顯示技術的必爭高地，而且各家都已經完成了相應的產品布局。

    儘管HDR在攝影圈是個早已被念叨多年的詞語，然而HDR電視的概念可以認為是在2016年才初現雛形。那麼，這個叫做HDR的東西是什麼顯示原理？又有什麼技術特性？在目前我所接觸的各電視品牌的技術描述中，索尼是為數不多可以成體系的將HDR技術普及清晰的品牌。

1HDR的意義：為了擴展圖像中亮部和暗部對比以及影像細節而生

    科普HDR，肯定是從已知應用最成熟的領域來說，我最早也是通過攝影開始接觸HDR技術的。HDR是高動態範圍圖像的縮寫，其中動態範圍是指亮度高低的範圍和對比度，高動態範圍擁有更加寬廣的明暗亮度範圍和更高的明暗對比，它是為了擴展圖像亮部與暗部區域的對比以及影像細節表現。文字表述有點生硬，咱們這麼看：

    這是兩張在地鐵上使用手機拍攝的清晨日出風光，拍攝時我針對不同區域測光對焦。按照相機的測光程序，它有兩個選擇，幫我保留畫面中「亮」或者「暗」的某一個部分細節，所以我得到的圖一是太陽輪廓很清晰，而且光線的過度均勻，但前景死黑；而圖2基本看不到太陽的形狀了，天空也丟失了清晨朝霞的豔麗，但前景車體的輪廓更明顯。這兩種圖像風格均是手機在不同測光條件下正常拍攝的圖像，然而它們都與肉眼看到的情況大不相同。

經過HDR處理，天空的亮度和色彩信息被最大化保留，同時暗部細節得到了很大程度的還原

    在手機或是相機所拍攝的24位JPG圖像中，經過壓縮的圖像格式並沒有更多空間去保留更多色彩和「亮度」信息，所以在面對這種明暗光線「亮度」差別很大的場景時，單次曝光的圖片只能儘量保留高亮度區域細節或者黑暗部分，無法同時留住高亮和暗部圖像的細節，也就是無法還原出人眼所看到的真實明暗對比，HDR技術便是為了還原更多的明/暗部位圖像細節而生。

2HDR實現：電視背光控制、信號處理、片源缺一不可

    上面的實例中，講解的是僅僅靜態圖像應用下HDR技術的原理和意義，HDR處理過的照片可以對等於我們平時所說的片源。對於電視系統而言，它要解決的是如何還原HDR片源所想要表達的寬廣動態範圍。

典型的明暗場景下不同物體亮度值

    在真實世界裡，能夠將光線反射到人眼的物體都會表現出色彩和亮度，例如上圖，它標註了在明亮和黑暗環境下不同物體的亮度數值，最高亮度除以最低亮度就是這個畫面下的最大對比度，它也對應著這個場景下的動態範圍。對於電視而言，現有技術水平還無法做到還原人眼觀看的真實光影對比情景，這與電視自身的顯示技術限制有關，同時視頻（片源）的拍攝和傳輸同樣制約著電視對明暗光比的表達。

    目前為止，我們接觸的絕大部分影視片源都是基於「標準動態範圍（SDR）」製作的，注意，我們指的並不是拍攝。HDR電視和片源格式出現之前，數字攝像機已經可以製作遠高於電視還原能力的動態範圍。然而為了照顧顯示端的技術顯示，拍攝的視頻內容需要「壓縮」處理，輸出到電視的視頻信號便從相對較高的動態範圍壓縮到標準動態範圍。HDR技術電視因為信號處理和背光技術的提升，他們具備表達HDR片源的硬體實力，所以拍攝階段的高動態範圍信號便可以通過近似無壓縮的形態輸入到電視，至此，也就完成了從視頻拍攝、傳輸到電視解碼、輸出畫面的全HDR表達。

3HDR電視 關鍵要做好背光的控制

    從上面的理論知識普及我們看出，想要做到更高的明暗對比，兩種做法最為直接和必要：提高電視的亮度輸出、或者能夠最大化控制暗場下沉。在背光的可控屬性上，OLED可以說是具備了製作HDR電視的先天基因優勢。

OLED與LCD結構對比

    上面圖像表述了LED電視與OLED電視的本質區別，LED電視的背光亮度、暗場下沉是根據背光整體調整的，也就是說電視畫面會整體偏亮或者偏暗，但不會朝向更亮和更暗的兩個極端發展。

    OLED呢，因為每個像素都有「背光」獨立照顧的原因，最高亮度下他能發揮出單一背光元件的最高功率，而暗場則能完全關閉背光輸出，如此來看，明暗對比數據就相當彪悍了，這也就是為什麼OLED都以無限對比度當做宣傳重點。

    當然，現有技術背景下，OLED還需要攻克亮度峰值的技術壁壘，如果真能得以實現，配合無敵的暗場表達OLED絕對能夠成為HDR電視的非常好的面板屬性。■