浅析HDR标准的应用与发展

【摘要】随着互联网的快速发展，网络基础设施建设日益完备，而且无线传输技术的进步，也推动了新技术的应用和发展，为整个互联网行业的快速发展提供了坚实的基础。基于此，本文介绍了现阶段HDR技术的应用情况和运用瓶颈，希望为相关工作者带来参考。

【关键词】HDR技术；应用；发展

中图分类号：G212 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.18.038

1. 关于HDR技术标准

消费者在购买手机、电视的时候，经常见到HDR10、HDR10+、杜比视界（Dolby VISION）、HDR vivid一类的认证标识，甚至在视频平台之上，也会看到类似的标识，往往需要付费才能观看，这说明行业标准得到了广泛推广[1]。

高动态范围（High Dynamic Range，HDR）是近年来电视和电影行业中的一项重要技术，旨在通过提升图像的动态范围，使画面中的明亮部分更加明亮，同时保持暗部细节，从而显著提高视觉效果。高动态范围，本质上是利用了现在屏幕更高的亮度和对比度，在画面里面呈现更加真实的效果，更接近人眼所见的效果，HDR更贴近我们的观看感受[2]。

传统标准动态范围（Standard Dynamic Range，SDR）最高亮度只有100尼特，画面中高于100尼特的部分将被失真（丢失），最低调试为0.1尼特，画面中低于0.1尼特的部分将被丢失。HDR技术可使最高亮度达到数千尼特，最低亮度达到0.0005尼特，极大拓展了画面中亮度高于100尼特以及低于0.1尼特部分的细节，同时让整幅画面看上去更加通透明快、细节丰富。

HDR技术不仅应用于传统的电视和电影制作领域，还广泛应用于手机摄影、游戏、网络直播等多个领域，HDR技术已成为现代显示和影像处理的重要组成部分[3]。

随着超高清（Ultra High Definition，UHD）和8K视频技术的发展，HDR技术也得到了进一步的推广和应用。此外，各国也在积极制定和发布相关的行业标准以推动HDR技术的应用和发展。例如，中国国家广播电视总局于2022年发布了《高动态范围电视系统显示适配元数据技术要求》（GY/T 358—2022），标志着中国在HDR技术标准化方面迈出了重要的一步，该标准提出了显示适配元数据提取、封装传输及图像重构方法，规定了超高清电视在制作、传输、接收及显示等各个环节的技术要求，旨在满足超高清电视高动态范围节目的显示适配需求，体现了对不同显示能力终端图像呈现要求的适应性。

2. 现阶段HDR技术应用情况

随着HDR技术的进步，现在主流HDR行业标准主要有：HDR10、HDR10+、Dolby VISION、HDR vivid等，不同厂商制定了不同的标准，各大品牌的站队和位置分布如表1。

主流HDR行业标准和规则不统一，各有其特点和优势：

（1）HDR10，旨在通过提供静态元数据来确保影片在不同设备上保持一致的色彩表现，是HDR平台里面最基础的标准，设备与平台支持广泛，比SDR有更亮的画面，但相对技术粗糙，映射方法单一。

（2）Dolby VISION，是行业里高规格品牌，提供了更高的亮度和更广的色域，有最精细得原数据，有独立的明暗信息记录，增强了在线流媒体、广播电视以及游戏应用的超高清和高清视频信号的保真度。早期HDR显示相关研究和标准，都出自杜比公司。

（3）HDR10+，由三星公司推出，对抗杜比公司的标准，通过添加动态元数据来实现逐场景或逐帧的亮度和色彩调节，从而提供更高的图像质量，可对每个镜头精细调节，使用动态元数据来根据场景调整亮度。

（4）HDR Vivid，是由中国国家广播电视总局发布的新型自主的HDR标准，旨在优化动态视频的显示效果，并已被多个行业合作伙伴的采用，很多电影、剧集也都在按照这个标准发行，将来会有很大的发展空间，暂不支持用户原创内容（User Generated Content，UGC）平台。

HDR多标准现象是由市场需求、技术创新、标准化挑战、技术和成本平衡以及国际合作等多重因素共同作用的结果。这些因素相互交织，使得HDR技术的发展呈现出多样化和复杂化的态势。

不同标准各有优缺点，目前最适合的是HDR10或者Dolby VISION，HDR10简单并能覆盖尽可能多的观众；Dolby VISION可以拥有更好的体验。

3. 运用瓶颈

随着消费者对高质量视觉体验需求的增加，不同的内容制作者和设备制造商希望使用适合其特定需求和目标市场的标准。尽管有多个协会和组织参与制定HDR标准，但这些标准之间仍存在差异和不一致性，导致厂商难以选择合适的标准并进行认证。此外，一些标准如DisplayHDR虽然试图提供更统一的规范，但其中某些级别可能仍然达不到真正的HDR要求。

为了在不同档次的显示设备上实现良好的HDR效果，需要考虑亮度、色域、位深等多个参数。不同的标准在技术实现和成本控制方面也有所不同，这进一步增加了标准化的复杂性。

3.1 硬件支持方面

基于HDR技术特性，支持HDR标准的播放设备，观看效果由屏幕亮度参数决定，不同亮度参数的屏幕，效果不同。据统计，世界上有60%～70%的观众没有支持HDR标准的播放设备，当HDR视频被放到不支持HDR标准的屏幕上时，就会出现映射问题，视频无法正确观看。

3.2 系统、软件支持方面

（1）为了解决不能正确观看的问题，视频平台的方案是将创作者上传的HDR视频转化为SDR常规视频，保留HDR和SDR两种视频，由观众自行选择，这个过程叫作“下变换”，且不能保证颜色准确度。

（2）为了保证观看效果，HDR视频后期制作调色烦琐、周期长，实际观看HDR视频的群体少，大大降低了创作者制作HDR视频的热情，很多短视频平台也取消了HDR相关功能。

总的来说，虽然各种HDR标准在技术上各有千秋，但它们之间仍存在显著的差异和不统一的问题，多标准问题主要体现在技术标准化的复杂性和跨行业合作的需求上。这不仅影响了内容制作和分发的效率，也给消费者带来了选择上的困扰。

4. 机遇与发展

国外成熟的视频流媒体平台，比如奈飞（Netflix）、Apple TV；独立直播转播平台，比如F1赛事、NBA赛事这种独立软件，自主生产内容，拥有自己的播放系统，可以保证用户能够正确观看HDR视频。

虽然已经取得了一定的进展，但要实现全球范围内的统一标准，就需要行业内外的共同努力和持续的技术创新，还需要更多的行业合作和标准化工作来解决这些问题，以推动HDR技术的进一步发展和普及。期望各设备厂商和平台早日推出对HDR兼容更好的设备和系统，带来更好的视频规格，为观众带来更好的视觉体验。

参考文献：

[1]苏德悦.《中国互联网发展报告（2024）》发布[N].人民邮电，2024-07-15（003）.

[2]国家广播电视总局发布HDR技术标准[J].中国有线电视，2022（01）：42.

[3]顿胜堡，李新国，张志刚，等.HDR显示技术及标准化趋势[J].信息技术与标准化，2016（10）：17-21.