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對于圖像顯示技術而言，追求貼近人眼所能見到的真實世界是必然趨勢。在4K電視技術的普及、廣色域的使用，以及視頻播放流暢度提高到60fps，都已逐步朝人眼所見前進。而下一關卡，“亮度動態范圍”是目前圖像顯示畫質欲突破的關卡。此時，“高動態范圍 （High Dynamic Range，HDR）”就應運而生，成為近年在國際消費性電子展（CES），圖像顯示技術最熱門的討論議題，各家音像制造廠商更以提高圖像的動態范圍為目標，相繼投入高動態范圍技術，并訂定出相關標準，期望對此高規格質量把關。

本文首先簡要介紹了HDR技術；然后深入介紹了目前知名的PQ－HDR——“杜比視界 （Dolby Vision）”提出的感知量化編碼，以及BBC／NHK連手研發的混合對數伽瑪分布（HLG－HDR），剖析如何將HDR技術運用至顯示器，使得傳輸不失真；最后則是以宜特科技（Integrated Service Technology；iST）信號測試實驗室的實際案例，介紹目前顯示器主要接口HDMI如何納入HDR，以及其對應的認證標準。

HDR技術

究竟，電視／電影和手機／相機講的“HDR”到底有什么不一樣？

HDR，多數人熟知是應用在相機的拍攝上，然而相機上所使用的HDR技術與電視視頻的HDR，是完全不一樣的事情。

手機／相機的HDR：多數人應該都有逆光拍照的經驗，大部份逆光拍照的結果，不是陰影部分黑漆漆一片，就是明亮部分全都過飽和。因此，手機／相機的HDR，就是利用加減曝光指數所拍攝的多張圖像，再通過芯片將這幾張圖像演算成為一張完整的相片；或是，由單張相片做區域性的加減光，演算達到高動態的成像，使各區域都呈現相對清楚的圖像。

電視／電影的HDR：指的更像是一種標準／格式，由于視頻屬于持續的動態圖像，如果要求顯示器每一格都像照相機一樣由3到5張組合，傳輸的帶寬勢必會增加3到5倍，這在現實的環境是達不到的。視頻所討論的HDR便定義在，如何把先進高動態廣色域的攝影圖像重新分布，并傳輸給顯示器，讓顯示器能正確的還原先進高動態的圖像——這也是作者在宜特實驗室協助TFT／IPS電視及投影機等多項產品廠商進行HDR調校時發現多數廠商關切的議題。

將HDR技術運用至顯示器

首先討論杜比實驗室（Dolby Laboratories Inc．）的Dolby Vision與BBC／NHK如何將HDR技術運用至顯示器，使得傳輸不失真。

（一） Dolby Vision PQ－HDR EOTF（感知量化－HDR電光轉換功能）

2014年就可以看到杜比實驗室公告的Dolby Vsion白皮書，內容是杜比實驗室投入HDR的成果，此后在電影電視工程師協會（The Society of Motion Picture and Television Engineers；SMPTE）收納為SMPTE 2084規范，使HDR不僅成為動態視頻錄制及播放的討論重點，SMPTE 2084所定義的版本也成為業界沿用HDR產品的第一代規范。

杜比HDR的核心技術叫做“感知量化 （Perceptual Quantizer，PQ）”的電－光轉換功能（EOTF，將電信號轉為可見光），這項技術將亮度標準定義在10，000Nits（普通的電視亮度僅100－200nits左右）。但是，目前還沒有實際顯示設備能達到這一亮度，因此目前Dolby Vision的亮度目標是4，000nits。

目前針對亮度處理的技術包括CMOS與CCD傳感器，均已能感應高動態范圍亮度的圖像，然而，如何將HDR圖像正確處理、儲存并傳輸至顯示器？Dolby通過重新安排亮度分布曲線、增加傳輸及處理深度（bit width）達12bit、制作環境參數（meta data）后送等方式，以避免重新分布后亮度不連續的問題，更能在圖像傳輸至顯示器時，精準還原HDR圖像。（此技術收錄在SMPTE 2084規范中。）