什麼是4K HDR？4K HDR可以有什麼特別？

BenQ Taiwan

2017/10/05

市面上現在4K電視、4K顯示器、4K投影機、4K UHD BD，甚至4K播放器都越來越多，如果你有稍微關注一下這些產品，一定常看到「HDR」這個名詞，而且從產品文宣上的不斷強調中，也會發現它似乎是一個很重要的性能，那究竟什麼是「HDR」呢？

什麼是HDR？

HDR是（High Dynamic Range）的意思，要了解HDR代表的意思，我們必須要從它的相對名詞SDR（Standard Dynamic Range）開始說起。以前影視工業在製訂影像標準和作業流程時，由於器材顯示能力有限，加上環境條件的限制，造成影像創造的過程必須壓縮或捨棄許多影像的組成元素，其中最明顯的就是亮度，在「映像管時代」電視制定的亮度標準僅僅只有100 nits（nit為燭光/平方公尺的亮度單位），而且這樣的標準就延用了好幾十年，直到後來電視具備更出色的發光能力（約可達到250~400 nits），但影像製作過程仍然多數延用舊有規格，也就是說會先將影像壓縮成100 nits再透過顯示器材來顯示。

其實100nits的亮度在人眼能感受的亮度範圍（約0.001~20,000 nits）內僅僅只有一小段佔比，隨著科技的進步，人們也其實也知道CRT電視所延續下來的規格，會造成「眼見實物」與「電視顯示」之間存在極大的落差，因此這幾年當電視發展到一定的水準之後，不少業界專業人士開始重視並呼籲改善這個問題，許多好萊塢的電影工作者更是大力推廣「HDR比4K還重要」的概念，因此孕育而出許多新技術，來保留、再現這樣的亮度，也就是所謂的HDR高動態範圍。現階段4K UHD BD所採用的主流標準HDR技術是HDR 10，意即將影像亮度提高到1000 nits，是傳統SDR電視100 nits的10倍，雖然與人眼可感受的20,000 nits相比仍然一大段差距，但已經是很大的進步了，只要你使用的4K顯示器材也支援這項規格，就能為你帶給更接近實物的觀看效果。

HDR 10的定義

HDR 10成為4K UHD BD規範的標準規格之一之後，許多新推出的4K電視、投影機都會標榜支援HDR 10，而且都會以這個HDR規格為為賣點。HDR 10除了1000nits的亮度之外，還有哪些特點呢？HDR 10是CEA（Consumer Electronics Association）在2015年所公開的規格，並對HDR顯示器做出許多定義，其中幾個重點包括，色取樣支援4:2:0、色深支援10bit、色域支援BT.2020，另外就是最重要的「影像的Metadata（後設資訊）中能夠攜帶HDR資訊（SMPTE ST 2086亮度曲線），當中MaxCLL最大亮度（Maximum Content Light Level）為1000 nits。」

SDR與HDR差在哪裡？

在這樣詳細的規範下，消費者可以明顯比較出SDR和HDR的實際差差異。首先HDR畫面的亮位會更亮，暗位會更深，色彩表現能力會更好，特別是畫面中高亮度區塊的色彩，具有更好的還原性，舉一個簡單的例子，你用電視播放明亮的晴空畫面，在HDR畫面中可以清楚看到天空裡的藍色，SDR畫面看起來可能就會偏淡，甚至是缺乏色彩資訊的一片白色。而夜晚城市裡的霓虹燈，HDR可以突顯出更飽和的燈光色彩，燈光看起來更明亮、更耀眼之外，色彩也會較為鮮豔，如果是透過SDR畫面觀看，對比度明顯就會比較差，不僅明暗之間的漸層變化較小，亮位的色彩也會偏淡，甚至是產生色偏。

電視、電腦螢幕、投影機的HDR有差嗎？

現在家庭娛樂用顯示器主要有電視跟投影機兩種產品，那麼4K電視跟4K投影機的HDR，有什麼不一樣的地方呢？我想這要從兩者亮度表現方式開始說起。4K電視方面，要真正作到1000 nits的亮度，廠商就要想辦法提高LED背光模組的發光強度，像是直下式背光模組的LED顆粒數量多，要達到同時具備區域控光、1000 nits的亮度基本上不是問題。但直下式背光模組成本高，無法滿足4K平價化的趨勢，所以也有部份產品使用「沒有區域控光的直下式背光模組」，相對之下就能滿足中低價位4K液晶電視同樣也能對應HDR的需求。至於採用側光式LED背光的4K電視也做出因應策略，廠商將發光效率更高的LED顆粒納入製作背光模組，讓液晶電視的畫面能具備600 nits以上的亮度，達到傳統側光式LED背光模組的兩倍。

但畫面最高亮度不到1000 nits的4K電視，是不是就沒辦法作4K HDR顯示呢？事實並非如此。由好萊塢的電影業界、相關技術公司和各大國際電視品牌成立UHD Alliance聯盟（該聯盟成立的目的是希望能夠讓更多消費者認識、接觸到4K UHD高畫質），於2016年CES展覽上推出一個名為「Ultra HD Premium」的認證，該認證除了定義3840×2160解析度、支援10bit色深、相容BT.2020色域，最重要的就是針對畫面亮度與黑位，定義了兩套產品符合HDR的標準，第一是「電視機的畫面亮度必須超過1,000nits，黑位亮度必須低於0.005 nits」。第二種是「畫面亮度必須超過540 nits，黑位亮度必須低於0.0005 nits」。凡是符合上述標準的電視，都有資格取得Ultra HD Premium的認證標識，等於是給4K電視開了更能符合HDR標準的方便門。

4K投影機是否也可以凸顯HDR表現亮位明暗階度與色彩的優勢呢？答案是可以的！現在很多品牌的高階4K投影機也都紛紛標榜具備HDR對應，配備了HDMI 2.0a輸入端子之外，也強化了光輸出強度與拉高對比效能，讓投影機不僅能更亮，而且還亮得很有細節，和4K HDR電視一樣都有做出亮部的階調性，強化色彩的正確性。不過必須說一個現實的，4K投影機是透過銀幕反射呈現影像內容，畫面的亮度除了投影機光源強度之外，也會和銀幕的增益值產生連帶關係，和液晶電視的背光模組邏輯截然不同，實際呈現出來的效果是否真的好，除了投影機本身的之外，還需要考慮投影環境、銀幕搭配等因素。

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