。淺談廣色域_HDR 10+－曾經是明祥傳播的小吳 (小吳老師) 09491512

。淺談廣色域_HDR 10+_HLG_Dolby Vision_DCI-P3

● HDR 技術是為了讓高畫質影像顯示不失真。
◎ 照相機的 HDR 與的攝影機的 HDR 是不一樣的的技術。
◎ 照相機的 HDR 是在拍攝時，一次拍攝多張照片，每一張增減曝光量，再藉由晶片軟體將這幾張照片演算成為一張完整的相片。

◎ 攝影機的 HDR 是屬於持續的動態影像，影片拍攝時先定義HDR的內容，並將該定義儲存在影片的【元數據】中，再將HDR定義傳給播放器進行解碼校正，讓顯示器能正確的還原當初拍攝剪輯時的影像色域，讓高畫質影像顯示不失真。

◎ 坊間電視機、顯示器廠商對於 HDR 的解釋，如下：
◆ 小米顯示器：支援杜比視界® 和 HDR10+，清楚呈現亮部和暗部細節提高動態範圍，可增強影像的銳利度、對比度和影像色彩，實現更明亮的亮部和更深沉的暗部，同時呈現栩栩如生的細節，為您帶來鉅細靡遺的視覺體驗。寬廣色域，展現豐富生動的色彩寬廣色域，提供高達 94% DCI-P3 的覆蓋率，再結合 10.7 億種色彩顯示，提供栩栩如生的驚人畫質，以及鮮明色彩和生動細節。

◆ BenQ電視：HDR電視的優點是細節表現遠遠超過傳統SDR，可表現出亮處層次分明及暗處清楚可見之特性；簡單來說，HDR相對於SDR能看到更多明暗細節、再現豐富色彩。4K 顯示器本身搭載3840x2160的解析度，讓超大尺寸的螢幕也能擁有清晰的畫面；而HDR是一種提高影像動態範圍的規格標準，這種技術是讓畫質更升級，無論顯示器尺寸大小，搭載HDR技術的電視畫質都會更突出，特別是在明暗細節與色彩的表現上。4K電視不一定搭載HDR規格，但搭載HDR規格的4K電視肯定是現今市場畫質最佳的影像再現。

◎ 筆者對於上述 HDR 的補充，如下：
◆ 雖然 4K電視或 4K顯示器本身搭載 HDR，但是，當我們收看 HD 節目(SDR)，並不會有 HDR 優點效果的呈現，必須收視 4K UHD 節目時，才能對 4K 影像進行【色域解碼校正】還原當初拍攝剪輯時的影像色域，還原當初的畫面顏色。

◆ 幾乎所有廠商對於 4K電視或 4K顯示器的顯像亮度都【隻字未提】，其實 HDR 另一個關鍵是【色域尼特 Nits 亮度值】。本文下方有說明。

。非專業論述，真是【淺談】廣色域，但是提到廣色域，就一定要先了解一下什麼叫做【色域】。
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※ 什麼是色域 ?
● 簡單的說，就是成像的顏色區域範圍，與顯示的顏色區域範圍。
● 國際照明委員會（CIE）為了建立一套色彩界定標準，透過數學公式，描繪出一個【人眼所能辨識所有顏色】的色域空間。
◎ 參考資料來源：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%89%B2%E5%9F%9F
CIE1931廣色域wells

● 不過由於螢幕、顯示設備，只能重現其中【一小部分的顏色範圍】，因此，針對不同用途【定義不同的範圍顏色】，作為特定設備共同依據的標準，就稱為【色域】。如果沒有遵守色域標準，拍攝的影片顏色，與螢幕顯示的影片顏色，可能就會有色差。
◎ 例如：【Adobe RGB 色域標準】與【NTSC 色域標準】，二者很接近，但還是有著小差異。
◎ 例如：【sRGB 色域標準】與【HDTV 色域標準】，二者很接近，但還是有著小差異。
◎ 例如：【4K UHD 色域標準】、【DCI-P3 色域標準】與【SDTV 色域標準】，三者就天差地遠般的【差異】。
All_廣色域

● 這張【色域圖】包括：
◎【4K UHD=超清 3840 x 2160 電視畫面，BT.2020 色域】、
◎【NTSC=美國電視協會，National Television System Committee 色域】、
◎【DCIP-P3=美國數位電影聯盟，Digital Cinema Initiatives 色域】、
◎【HDTV=高清 1920 x 1080 電視畫面，BT.709 色域】、
◎【SDTV=標清 720 x 480 電視畫面，BT.601 色域】。
Video_廣色域

● 這張【廣播電視色域圖】包括：
◎【SDTV=標清電視 720 x 480，BT.601 色域】，台灣已經不播出SD節目，但還會將SD轉換成HD來播出。
◎【HDTV=高清電視 1920 x 1080，BT.709 色域】，HD是台灣現行廣播電視，主要的播出格式。
◎【4K UHD=超清電視 3840 x 2160，BT.2020 色域】，4K UHD 是台灣流行網路電視，重要的播出格式，但是 4K UHD超清電視，除了 BT.2020 色域之外，還有各種的 HDR 格式，例如：【SDR】、【HDR10】、【HDR10+】、【Dolby Vision】、【DCI-P3】、【HLG】、...等多種 HDR。
TV_廣色域

※ 什麼是 SDR ？

◎ SDR (Standard Dynamic Range) 標準動態範圍。
◎ 簡單的說，HDR 又稱為【廣色域】，HDR 規格制定之前的色域，就稱為 SDR【標準色域】。
HDR_SDR_S

◎ SDR【標準色域】之一
◎ ITU-R Recommendation BT.601，簡稱 Rec.601 或 BT.601（前身 CCIR 601）。
◎ 影音工業在1953制訂 SD (Standard Definition 標準解析度) 的影音標準，簡稱 BT.601，受限當代硬體器材能力不足，與整體影音環境的技術不足，以致儲存及成像的過程必須壓縮及捨棄一些組成影像的元素，其中最明顯的就是【輝度】(就是指亮度)，在【CRT映像管時代】電視輝度標準只有 100 nits (尼特)（nit為燭光/平方公尺的亮度單位），而這個 BT.601標準就延用至今(2021)。人眼睛能感受的亮度範圍 (約0.001~20,000 nits)，所以 100nits 的亮度只占一小段比例。

◎ SDR【標準色域】之一
◎ ITU-R Recommendation BT.709，簡稱 Rec.709 或 BT.709 。
◎ 影音工業在1990制訂 HD (High Definition 高解析度) 的影音標準，簡稱 BT.709，硬體器材能力提升一些，整體影音環境的技術提升一些，所以儲存及成像的技術提升一些，其中最明顯的就是【輝度】也提升一些，電視輝度標準提升至 250 nits 尼特，而這個 BT.709 標準正普遍使用在各大電視台製播的節目中。而現在LED電視硬體擁有更出色的發光能力 (約 250~400 nits），可以應付更心的亮度標準。

※ 什麼是 HDR ？

◎ HDR (High Dynamic Range) 高動態範圍。HDR 類型有：Dolby Vision、HDR10、HDR10+、DCI-P3(Digital Cinema Initiatives)、HLG(Hybrid Log-Gamma)、...等。這些技術標準中定義了相比於傳統 SDR (標準動態範圍) 更大的亮度範圍、更廣的色域、更大的位元深度、不同於伽瑪校正的轉換函式、更新的編碼方式。
HDR_SDR_H

◎ HDR【廣色域】之一
◎ ITU-R Recommendation BT.2020，簡稱 Rec.2020 或 BT.2020 。
◎ 影音工業在 UHD (Ultra High Definition 高解析度) 的出現，硬體器材能力、整體影音環境、儲存、成像的技術都提升很多，其中最明顯的就是【輝度】提升至 1000 nits 尼特，也就是所謂的 HDR 10 高動態範圍，而現階段 4K UHD 採用的主流標準HDR技術是HDR 10，雖然與人眼可感受的20,000 nits相比仍有一大段差距，但已經是很大的進步了，只要你使用的【4K顯示器】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 定義：色度取樣4:2:0、顏色深度 8~10bit、原色域支援 BT.2020、Metadata (元數據)、MaxCLL (Maximum Content Light Level) 最大亮度為1000 nits。

※ 什麼是 HDR 10 Plus ？
◎ HDR10+ 聯盟創始人：20世紀福斯、松下公司、三星電子。
◎ HDR10+，也稱為HDR10 Plus，也是 HDR 的其中一個版本，發布於 2017 年，是一種高動態範圍 (HDR) 顯色技術，透過添加動態元數據來更新 HDR10，HDR10 Plus 甚至逐幀的基礎上顯示動態範圍和場景特徵。它在場景之間使用不同的色調曲線，而不是對整個影音串流使用一種色調曲線，更準確的調整亮度級別，最高可達 10,000 尼特，並支援10 Bit 色深和 8K 解析度 (SMPTE ST 2094-40)。

◎ HDR 10+ 定義：色度取樣4:2:0、顏色深度 10bit、原色域支援 BT.2020、Metadata (元數據)能夠内嵌HDR資訊（SMPTE ST 2086亮度曲線、MaxCLL 最大亮度為10,000 nits、EOTF 電光轉換定義 SMPTE ST 2084。

※ 什麼是 Dolby Vision ？

◎ Dolby Vision (杜比視界) 也是 HDR 的其中一個版本，發布於 2014 年，後來被SMPTE電影電視工程師協會，收納成為SMPTE 2084規範，使HDR成為業界沿用第一代規範。
◎ 杜比 HDR 的核心技術叫做 PQ 或 Perceptual Quantizer (感知量化) 的電光轉換功能 EOTF (將電子訊號轉換為亮度)，此技術將亮度標準定義在10,000Nits 峰值亮度 (一般HD電視亮度約 200 nits左右)，目前尚無顯示器可以支援，真正被應用的大約 4,000 nits。

◎ Dolby Vision 定義：色度取樣4:2:0、顏色深度 10bit、原色域支援 BT.2020、Metadata (元數據)能夠内嵌HDR資訊（SMPTE ST 2086亮度曲線、MaxCLL 最大亮度為10,000 nits、EOTF 電光轉換定義 SMPTE ST 2084。

※ 什麼是 Dolby Vision IQ ？

Dolby Vision IQ (杜比視界智商) 是依據杜比視界標準的發展，有點像是手機螢幕的自動亮度調整概念，在此是自動色溫概念。它使用電視上的感應器檢測環境顏色變化，然後調整杜比視界的顏色，讓電視的顯示顏色，配合環境顏色變化。

※ 什麼是DCI-P3 ？
◎ DCI-P3, 或 DCI/P3, 美國電影行業推出的一種廣色域標準，是目前數位電影回放設備的色彩標準之一，

◎ DCI-P3 定義：色度取樣4:2:0、顏色深度 10bit、原色域支援 BT.2020、Metadata (元數據)能夠内嵌HDR資訊（SMPTE ST 2086亮度曲線、MaxCLL 最大亮度為10,000 nits、EOTF 電光轉換曲線 SMPTE ST 2084。

※ 什麼是 HLG ？
◎ HLG 也是 HDR 的其中一個版本，發布於 20?? 年，稱為 HLG 或 Hybrid Log-Gamma (混合對數伽瑪)，主要是針對老舊機型電視和接收器，它應用了一些數學式，並想出如何使用伽馬曲線和對數曲線發送信號，因此得名【混合對數伽馬】，較舊的 SDR 電視讀取伽瑪曲線並產生正確的圖像，這樣他們就不會遇到顯示的問題。HLG 的方便之處，是不需要 Metadata 内嵌HDR資訊即可執行，最後經顯示器亮度及色域的校正，便可達到 HLG 宣稱的效果。HLG 也提出對應的OETF曲線，先將訊號線性化再進行亮度及色彩修正，稱為 OOTF 光光轉換曲線。