对于图像显示技术而言，追求贴近人眼所能见到的真实世界是必然趋势。在4K电视技术的普及、广色域的使用，以及视频播放流畅度提高到60fps，都已逐步朝人眼所见前进。而下一关卡，“亮度动态范围”是目前图像显示画质欲突破的关卡。此时，“高动态范围 （High Dynamic Range，HDR）”就应运而生，成为近年在国际消费性电子展（CES），图像显示技术最热门的讨论议题，各家音像制造厂商更以提高图像的动态范围为目标，相继投入高动态范围技术，并订定出相关标准，期望对此高规格质量把关。

本文首先简要介绍了HDR技术；然后深入介绍了目前知名的PQ－HDR——“杜比视界 （Dolby Vision）”提出的感知量化编码，以及BBC／NHK连手研发的混合对数伽玛分布（HLG－HDR），剖析如何将HDR技术运用至显示器，使得传输不失真；最后则是以宜特科技（Integrated Service Technology；iST）信号测试实验室的实际案例，介绍目前显示器主要接口HDMI如何纳入HDR，以及其对应的认证标准。

HDR技术

究竟，电视／电影和手机／相机讲的“HDR”到底有什么不一样？

HDR，多数人熟知是应用在相机的拍摄上，然而相机上所使用的HDR技术与电视视频的HDR，是完全不一样的事情。

手机／相机的HDR：多数人应该都有逆光拍照的经验，大部份逆光拍照的结果，不是阴影部分黑漆漆一片，就是明亮部分全都过饱和。因此，手机／相机的HDR，就是利用加减曝光指数所拍摄的多张图像，再通过芯片将这几张图像演算成为一张完整的相片；或是，由单张相片做区域性的加减光，演算达到高动态的成像，使各区域都呈现相对清楚的图像。

电视／电影的HDR：指的更像是一种标准／格式，由于视频属于持续的动态图像，如果要求显示器每一格都像照相机一样由3到5张组合，传输的带宽势必会增加3到5倍，这在现实的环境是达不到的。视频所讨论的HDR便定义在，如何把先进高动态广色域的摄影图像重新分布，并传输给显示器，让显示器能正确的还原先进高动态的图像——这也是作者在宜特实验室协助TFT／IPS电视及投影机等多项产品厂商进行HDR调校时发现多数厂商关切的议题。

将HDR技术运用至显示器

首先讨论杜比实验室（Dolby Laboratories Inc．）的Dolby Vision与BBC／NHK如何将HDR技术运用至显示器，使得传输不失真。

（一） Dolby Vision PQ－HDR EOTF（感知量化－HDR电光转换功能）

2014年就可以看到杜比实验室公告的Dolby Vsion白皮书，内容是杜比实验室投入HDR的成果，此后在电影电视工程师协会（The Society of Motion Picture and Television Engineers；SMPTE）收纳为SMPTE 2084规范，使HDR不仅成为动态视频录制及播放的讨论重点，SMPTE 2084所定义的版本也成为业界沿用HDR产品的第一代规范。

杜比HDR的核心技术叫做“感知量化 （Perceptual Quantizer，PQ）”的电－光转换功能（EOTF，将电信号转为可见光），这项技术将亮度标准定义在10，000Nits（普通的电视亮度仅100－200nits左右）。但是，目前还没有实际显示设备能达到这一亮度，因此目前Dolby Vision的亮度目标是4，000nits。

目前针对亮度处理的技术包括CMOS与CCD传感器，均已能感应高动态范围亮度的图像，然而，如何将HDR图像正确处理、储存并传输至显示器？Dolby通过重新安排亮度分布曲线、增加传输及处理深度（bit width）达12bit、制作环境参数（meta data）后送等方式，以避免重新分布后亮度不连续的问题，更能在图像传输至显示器时，精准还原HDR图像。（此技术收录在SMPTE 2084规范中。）