超能课堂(206)：HDR标准眼花缭乱，什么是真HDR显示器？
HDR！如今打开各大电商平台，搜索电脑显示器，你会发现它们大部分的标题上除了传统的分辨率、刷新率和色域外，还会有一个叫HDR的东东。在写法方面也有不同，「HDR」、「HDR技术」、「HDR 10」、「HDR 400」，一时间看得让人眼花暸乱。那这个HDR到底是甚么呢？
其实HDR的应该范围非常应泛，只要是有屏幕的地方几乎都有它的身影。在电视市埸上，HDR技术已经存在了好多年，但一直都没有一套统一的标准。而在2016年4月，由各家电视厂商及影视公司组成的UHD联盟就推出了第一个统一的标准「Ultra HD Premium」。不过今天，我们主要集中讨论显示器的HDR。
简介
HDR全称是High Dynamic Range，翻译过来就是高动态范围图像，意即展示更多不同层次的光亮和黑暗部分，提供更多的细节，最终使整个画面更加真实及生动。
实际效果会有出入，图片仅供参考
图片来源：Trusted Review
要知道这个世界上颜色有很多种，光暗也有不同的程度。当显示器在使用SDR（标准动态范围）制式，或本身对比度不高的时，那些「稍为比黑要光一点，但还没到灰」、「比黑色更黑一点的黑」（五、五彩斑斓的黑？？）或者「比白色要暗一点点但也不是灰」的部分，就会变成一片黑色或者白色，没有层次，导致其中的细节因此而丢失。
图片来源：RTings
最普遍的例子就是，在一个普通的SDR显示器上调亮量，不管是白色还是黑色都会一起调亮，不会看到里面的各种层次。
HDR显示器就透过提升屏幕对比度以及使用更多比特率（bit）的色彩（8-bit至10-bit）来实现更多层次的光暗和色彩表现，从而使画面呈现更加多样化的细节。
比较真实的视频HDR效果，图片仅供参考
图片来源：WDDF Tech
而局部控光和提高峰值亮度则是显示器用来提高对比度度的技术。因此同样是调光亮度，HDR显示器比起SDR显示器，即便把全局光亮度调高了，由于有局部控光，细节依然会比较清晰可见。
局部控光
说到局部控光，其依靠的是屏幕背光技术，而目前的屏幕背光技术主要有两种：侧入式背光和直入式。而对应衍生出的局部控光技术就是侧入式局部控光和全阵列局部控光（FALD）。首先要说明一点：背光分区愈多，局部亮度就调整得愈好，画面的对比度提升得愈明显。
从左至右：全阵列局部控光，侧入式局部控光，直入式局部控光
图片来源：Mighty Gadget
侧入式局部控光是把背光灯设置在两侧或者底部，把导光板铺到屏幕上，然后透过对灯光分区来实现局部控光。一般来说这种背光会有4-16个分区左右，愈多的分区，画面局部光亮度就可以调整得愈好。这种也是最便宜和容易实现的背光方式。
至于全阵列局部控光则是把一个个细小的LED灯平均布置到屏幕里，藉此来达到背光效果。虽然有数量众多的LED小灯，但并不代表每一个LED灯都可以独立控制。它们都被划分成不同区域，当有需要时，对应区域的LED灯会全部亮起或关掉。同时也因为LDE的数量多，所以相比起侧入式背光，全阵列局部控光的背光区域可以多很多，理论上来说上千个都可以有。
不过，全阵列局部控光的成本较高，一般用此种背光技术的显示器也会比较贵，而且也并不能够做到完美的背光控制。
HDR格式
即便显示器支持HDR也是不够的，需要输入的讯号也包含HDR格式才行。换言之，如果你看的视频和玩的游戏是不支持HDR的话，那你显示器仍然会是以SDR来显示这些内容的。
说到这里笔者顺便说说HDR格式。还记得文首提到过的「HDR 10」吗？它其实就是HDR格式里最低级最基本的一种，同时也是目前在应用得最为广泛的HDR格式，市面上绝大部分的显示器支持的HDR格式也是HDR 10。因此，当看到一个显示器的标题写着「HDR 10」，那就代表它是支持HDR显示的。
而除了HDR 10之外，还有HDR 10+，Dolby Vision（杜比视界）和HLG这几种格式。其中杜比视界和HLG都是偏向于电视广播方向的，而杜比视界那12-bit色彩的要求使得目前基本上只有极少数电脑显示器可以支持，电视倒是有不少可以满足这个要求。值得一提的是，Youtube也支持播放杜比视界的视频。
要知道目前主流显示器还是靠8-bit + FRC抖动达成的10-bit色彩，真10-bit都比较少，更何况12-bit。至于HDR 10+，这个格式还是去年才新推出的。因此，要求10-bit色彩的HDR 10是目前电脑显示器里最广泛支持的HDR格式。
下面这张图诠释了从视频和拍摄的角度上来讲，HDR和SDR从采集、处理到最终显示出来的不同。可以看到，以SDR格式制作的影像，无论是色彩和对比度都比原片有非常大的出入，到了显示器那关还要再被削掉一点。
图片仅供参考
图片来源：TFT Central
而在HDR之下，虽然采集影像还是会有部分损失，但一来比SDR好很多，而且用上HDR显示器后，在最理想之下，色彩及对比度也不会削得像SDR显示器那么多。
小结
相信到这里，大家都应该对于HDR是甚么东东有个大概的了解。小结一下就是：HDR是让显示器画面更加生动和真实的技术，能让画面的色彩与光暗更加有层次。具体做法就是以提高峰值亮度、局部控光来提升屏幕对比度，以及使用8-bit至10-bit的色彩来展示更多的颜色。
显示器DisplayHDR标准
好了，现在知道了HDR是甚么，那么……你去哪？别走！你去哪？甚么？你说你这就去买显示器？急甚么，你知道显示器HDR的标准有哪些吗？回来坐下！
说完了显示器标题的「HDR」、「HDR技术」、「HDR 10」代表的是甚么，接下来就说说「HDR 400」是甚么东东。「HDR 400」其实是DisplayHDR标准中的其中一个等级，而这个DisplayHDR是由VESA（视频电子标准协会）为显示器及电视制定的一个HDR认证制度。
这个认证制度共有7个级别，规格符合相应级别的显示器在通过VESA制定的测试后，就会获发VESA认证，证明这个显示器的确符合相应的级别。
不过，如果你看上的显示器没有经过VESA认证而又写有例如「HDR 400」这样的字眼的话，这代表这个显示器的硬件规格的确是符合DisplayHDR的相应级别，但是没有获得其认证，HDR的功能还是能用的，不过厂家并不能保证它的效果。
至于没有获得认证的原因也不一定是测试不通过，其实也有可能是厂家急着要推出这款显示器，所以没有等到DisplayHDR认证下来就率先开售了，这种情况的话一般过几个批次的显示器就会有DisplayHDR认证了。
下面的表格就是DisplayHDR的各个级别。其中，显示器最常见的是DisplayHDR 400至Display 1000这4个级别。
而下面这两个级别则是为OLED显示器而设的。它们更多关注的，是OLED显示器展示纯黑的能力。顺带一提，OLED显示器的背光可以精细到像素级别，提供非常好的局部控光。
DisplayHDR 400 – 称不上HDR的级别
在上文小结部分笔者提及过，局部控光来提升屏幕对比度是显示器用来实现HDR的其中一个要素。
然而如果大家细心一点看的话，就会发现，在DisplayHDR 400的规格要求内，并没有要求显示器要做到局部控光。也就是说，获得DisplayHDR 400认证的显示器，虽然是挂着HDR的旗号，但是并不能做到提高对比度度这一要求。这意味着，在看显示HDR内容时，显示器是会让屏幕的所有背光同时调亮或者变暗，因此不能表现出黑的地方更黑白的地方更白。下面左图是开了HDR，右图是没开。
这个听着是不是很熟？其实这跟很久之前的动态对比度基本上是同一回事，两者都是透过调整全局亮度来提高对比度度。也就是说，DisplayHDR 400对于对比度的要求，还停留在好些年前。在这种情况下，HDR的核心要求高对比度怎么可能实现？
另外一点DisplayHDR 400不好的地方，就是它要求的峰值亮度只是400 nit。在如今典型亮度300至350 nit峰值亮度显示器满天飞的情况下，400 nit峰值亮度所带来的亮度变化是真的微乎其微。在亮度变化如此不显著下，对比度想必也是上不去的，对比度上不去，谈何HDR呢？
440 cd/m2亮度及350 cd/m2亮度对比
并且，DisplayHDR 400对于色彩只要求真8-bit（即不能够6-bit+FRC抖动），而目前市埸上大部分主流27吋以上的显示器都已经用上了8-bit色彩，甚至8bit+FRC抖动的10-bit或者真10-bit的显示也不少。要知道8-bit的色彩对比10-bit在显示颜色上来是差了很多的，既然差了那么多，那么HDR里的各种色彩以8-bit来显示的话，肯定是少很多的。
图片来源：AVS Forum
其他DisplayHDR级别
好了，既然DisplayHDR 400不是真HDR，那怎样才算是呢？其实从DisplayHDR 500开始，就已经能够开始体验到真正的HDR。因为从这个级别开始，一直到DisplayHDR 1400，都要求显示器必须支持局部控光，哪怕是只有少数区域调光也好。支持了局部控光，那么对比度就会更高，细节也会更好。而更高的峰值亮度也对于提高对比度度有帮助。
除了要求局部控光，DisplayHDR 500以上还要求10-bit色彩，至少要有8-bit+FRC抖动。加上99% sRGB及 90% DCI-P3的色域要求，这两项要素都会让HDR内容里的大部分颜色得以展示出来，相近颜色之间的过渡也会更加顺滑。
不过目前DisplayHDR 500认证的显示器数量比较少，DisplayHDR 600的比较多。这点是笔者比较疑惑的，可能是因为厂家觉得高不成低不就，成本又跟DisplayHDR 600差不多的关系吧。
在京东上基本搜不到HDR 500的显示器，而HDR 600的则有不少
而到了DisplayHDR 1000甚至1400这个级别的显示器，基本上就可以说是电脑显示器市埸上最好的HDR体验了。这种动辄上万甚至几万元的显示器，用的基本上都是全阵列局部控光，而且背光区域通常都是600起跳，最高端的甚至达到了1000+的分区。这么多的分区对比起最基本的侧入式局部控光，在对比度上的提升无疑是超级巨大的，对于观看体验来说非常不错。
但是，是不是用了DisplayHDR 500以上的显示器就代表打游戏时开HDR就完全没问题呢？笔者在做功课时，在网上看到有很多网友都说买了HDR显示器，但在游戏内开了HDR功能后整个画面除了灰了点和没那么鲜艳外就没其他分别，感觉不开还好点。
图片来源：HardwareCanucks
无可否认，这的确是目前HDR游戏普遍存在的情况，甚至在HDR 1000的显示器上也会出现此问题。因此DisplayHDR 500以上的认证并不是灵丹妙药，它们只能确保在观看HDR视频时获较好的体验，但游戏方面就仍有待改善了。
总结
HDR是一种以提高对比度来提供更生动画面的技术。目前有不同的局部控光技术可以达到提高对比度度的效果，有的效果好点但贵点。HDR的格式也有分好几种，但目前主流显示器支持的是HDR 10。
对比起电视市埸，显示器市埸引入HDR功能只是近年来的事。从显示器的角度来说，目前HDR的水还是有点深。有的显示器支持HDR10的讯号就说自己是支持HDR，但实际上它们连最基本的典型亮度400 nit都达不到，又没有局部控光，色域又窄。
VESA发布的DisplayHDR标准是显示器市埸上首个比较统一的HDR标准。尽管如此，其中有的级别仍然达不到HDR的要求，只是为厂商凑贴纸而生。因此在选购标榜HDR的显示器时，记得要多留个心眼，问清楚参数才买。
如果真的要买HDR显示器的话，直接无视DisplayHDR 400的，买DisplayHDR 600或者以上的就好。它的规格包括以下几点：600 cd/m2（或者nit）以上亮度、拥有99% sRGB及90% DCI-P3色域，屏幕达到10-bit色彩。做到这几点的显示器至少可以给到用户一个入门级别的HDR体验。
另外最好是买有Display HDR认证的显示器，因为它能确保在HDR 600以上的级别一定会有局部控光，而这对于显示器HDR来说是很重要的。