tcl液晶白屏淡圖像故障(TCL暗屏)

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就在幾年前，當(dāng) 4K/超高清在消費(fèi)類視頻領(lǐng)域爆發(fā)時，每個人都關(guān)注屏幕上像素?cái)?shù)量的增加，從 HD (1920x1080) 的 2,073,600 增加到 UHD (3840x2160) 的 8,294,400。四倍的像素就是四倍的高清晰度，四倍的好效果，對吧？但真實(shí)情況是，除非你有一個巨大的屏幕——或者你坐在離屏幕非常近的地方——否則你可能看不到高清和超高清之間的分辨率差異。

然而，超高清不僅僅是提高空間分辨率。還有其他更明顯的改進(jìn)。其中包括更高的幀速率 (HFR)、更大范圍的顏色（通常稱為廣色域或 WCG）、更高的峰值亮度以及代表每種顏色的更大位深度，從而提供從一種顏色到另一種顏色以及從一種亮度的更平滑的漸變水平到另一個。

最后兩項(xiàng)改進(jìn)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)高動態(tài)范圍或 HDR。這比增加像素?cái)?shù)的效果還要重要。在 HDR 顯示器上播放來自 UHD Blu-ray 流媒體提供商的 HDR 內(nèi)容對幾乎所有看到它的人來說都是一種巨大的提升。

在現(xiàn)代超高清電視上再現(xiàn) HDR 很容易，它可以輸出比 SDR 要求得更多的光。事實(shí)上，HDR 內(nèi)容是在平板電視上準(zhǔn)備的，主要用于平板電視。如果您在平板上觀看該內(nèi)容，您會看到與創(chuàng)作者在母版制作過程中看到的內(nèi)容相對接近的內(nèi)容。

但投影儀是另一回事。今天的模型可以比他們的前輩產(chǎn)生更多的光，但它們?nèi)匀粺o法接近平板的亮度。另外，簡單地增加投影儀的亮度實(shí)際上可能適得其反。因此，投影儀制造商必須使用 HDR 內(nèi)容是適應(yīng)其產(chǎn)品的功能。那么，現(xiàn)代投影儀該如何處理 HDR 內(nèi)容呢？請仔細(xì)閱讀，找出答案...

動態(tài)范圍基礎(chǔ)

在我討論 HDR 和投影儀之前，我想確保每個人都對動態(tài)范圍有一個基本的了解。簡單來說，視頻動態(tài)范圍是視頻系統(tǒng)可以表示和再現(xiàn)的最暗黑色和最亮白色之間的差異——或者更專業(yè)地說，是比率。

它直接類似于音頻動態(tài)范圍，即音頻系統(tǒng)可以表示和再現(xiàn)的最柔和和最響亮的聲音之間的比率。在音頻再現(xiàn)中，動態(tài)范圍的低端是系統(tǒng)的本底噪聲，對應(yīng)于顯示器的黑電平，高端是最大可再現(xiàn)幅度，對應(yīng)于顯示器的峰值亮度。

動態(tài)范圍與對比度（視頻顯示器的常見規(guī)格）有何關(guān)系？它們基本上是同義詞。根據(jù) Sony Professional Solutions Europe 數(shù)字和家庭影院、模擬和娛樂投影產(chǎn)品經(jīng)理 Christopher Mullins 的說法，“對比度通常用于描述顯示設(shè)備的能力……并且在捕捉過程中更經(jīng)常地使用動態(tài)范圍和后期制作階段，最近也用于顯示設(shè)備。投影系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的對比度越高，屏幕上可以顯示的動態(tài)范圍就越大。HDR 能力與投影系統(tǒng)的對比度直接相關(guān)。 ”

我們所看到的任何事物的亮度——或者更確切地說，是亮度——以稱為坎德拉/平方米 (cd/m2) 的單位表示。但這是相當(dāng)多的一口，所以更常見和更有效的術(shù)語是“尼特”。在談?wù)搫討B(tài)范圍時，這個術(shù)語經(jīng)常出現(xiàn)。

現(xiàn)實(shí)世界具有極大的動態(tài)范圍（見圖 1）。在低端，星光可以低至 0.000001 尼特，太陽輻射量超過 10 億尼特。那是 10 15 :1！在攝影方面，大約需要 50 站。

圖 1：現(xiàn)實(shí)世界具有極寬的動態(tài)范圍。人類視覺系統(tǒng)也是如此，但并非一下子如此；在該圖中，人類視覺的瞬時動態(tài)范圍被標(biāo)記為“娛樂動態(tài)范圍”。標(biāo)有“未來電視”的部分代表杜比對消費(fèi)者偏好的研究結(jié)果，而“當(dāng)前電視”是 SDR。（來源：杜比）

同樣，人類視覺系統(tǒng)的感知動態(tài)范圍非常大，但也沒有那么大（見圖 1）。視力正常的人可以感知大約 10 10 :1 或 33檔的總動態(tài)范圍——但不是一次性的。如果您曾經(jīng)從明亮的戶外直接進(jìn)入黑暗的劇院，您可能會注意到有一段時間看不到太多東西?；蛘?，您可能已經(jīng)從黑暗的劇院直接進(jìn)入明亮的戶外，有一段時間眩光讓您感到非常不舒服。

這些影響的發(fā)生是因?yàn)槿祟愐曈X系統(tǒng)的瞬時動態(tài)范圍在任何給定時刻包含大約 10,000:1 或 13 停止，具體取決于環(huán)境中的環(huán)境光量。如果您在明亮的戶外，您的動態(tài)范圍會向上移動；如果你在黑暗的劇院里，它會向下移動。這些轉(zhuǎn)變需要一些時間，因此當(dāng)您從一個環(huán)境移動到另一個環(huán)境時，您的眼睛需要一些時間來適應(yīng)。

什么是HDR？

在高清視頻時代之前和之前，大多數(shù)消費(fèi)類視頻系統(tǒng)的動態(tài)范圍從大約 0.1 nits 擴(kuò)展到 100 nits，即 1,000:1 或大約 10 個檔位（見圖 1）。這稱為“標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍”(SDR)。在配備專業(yè)投影儀的傳統(tǒng)商業(yè)影院中，圖像的標(biāo)準(zhǔn)化峰值亮度為 48 尼特。（杜比影院的峰值亮度約為 100 尼特，黑電平要低得多。）因此，傳統(tǒng)商業(yè)影院的動態(tài)范圍僅為家庭 SDR 圖像的一半左右。

有趣的是，雖然 SDR 的峰值亮度被定義為 100 尼特，但黑電平根本沒有定義；它可以使用任何顯示器的功能。0.1 尼特的值很常見，但像 Pioneer 的 Kuro 等離子電視這樣的顯示器達(dá)到的水平要低得多，這就是它們受到如此好評的原因。（“Kuro”在日語中的意思是“黑色”。）黑電平越低，顯示的動態(tài)范圍越大，圖像“彈出”越多。

但即使在黑電平非常低的顯示器上，SDR 也不能充分利用人類視覺系統(tǒng)的瞬時動態(tài)范圍，這主要是由于當(dāng)時使用的相機(jī)和顯示器的限制。從那時起，技術(shù)有了顯著改進(jìn)，可以捕捉和顯示更大的動態(tài)范圍。因此，當(dāng) UHD 處于開發(fā)階段時，決定將所謂的“高動態(tài)范圍”（HDR）包括在 UHD 生態(tài)系統(tǒng)中。

為了準(zhǔn)備這次升級，杜比對人類視覺、視覺圖像的性質(zhì)以及觀眾在峰值亮度方面的喜好進(jìn)行了廣泛的研究。該研究得出了幾個結(jié)論，旨在盡可能地適應(yīng)未來的 HDR。

首先，人類視覺系統(tǒng)對亮度變化的反應(yīng)不是線性的；它大致是對數(shù)的。這不是新信息；它早已為人所知。簡單來說，我們對較低級別的亮度變化比在較高級別時更敏感。這對于設(shè)計(jì)視頻顯示器如何根據(jù)不同的亮度值改變其光輸出至關(guān)重要。

其次，重要的是要了解大多數(shù)視覺圖像只有很小的超高亮度區(qū)域——例如，從汽車的鍍鉻保險杠反射的太陽，這被稱為鏡面高光。大多數(shù)圖像的亮度要低得多；事實(shí)上，大多數(shù)電影大部分場景的APL（平均畫面水平）都在100 nits以下——也就是在SDR的范圍內(nèi)。

第三，經(jīng)過詳盡的測試，杜比發(fā)現(xiàn)大多數(shù)觀眾更喜歡高達(dá) 10,000 尼特的鏡面高光（見圖 1）。沒有任何商用顯示器可以達(dá)到接近峰值亮度的任何地方，因此將 10,000 尼特作為上限有效地證明了 HDR 系統(tǒng)的未來。即使顯示技術(shù)有朝一日能達(dá)到如此高的峰值亮度，也沒有理由超過它，因?yàn)橛^眾可能會抱怨不舒服。事實(shí)上，如果圖像的一小部分甚至 1,000 尼特，他們可能會抱怨。

與 SDR 一樣，沒有定義 HDR 的黑電平。當(dāng)然，它應(yīng)該盡可能低，理想情況下，低于 SDR 顯示器可以產(chǎn)生的。作為其認(rèn)證過程的一部分，超高清聯(lián)盟有兩個最低規(guī)格。一方面，顯示器必須具有至少 1,000 尼特的峰值亮度和不高于 0.05 尼特（20,000:1 或 13.5 檔）的黑電平。這顯然是針對液晶電視，其亮度高于 OLED 顯示器。在另一個規(guī)范中，顯示器必須具有至少 540 尼特的峰值亮度和不高于 0.0005 尼特（1,080,000:1 或 20 檔）的黑電平。這顯然是針對 OLED 電視的，它可以將像素關(guān)閉到純黑色，但不能像 LCD 平板一樣明亮。

不幸的是，幾乎沒有投影儀能夠滿足這些要求，至少在峰值亮度方面，并且沒有這樣的規(guī)格。

除了更深的黑色和更亮的高光外，與 SDR 相比，HDR 的另一個好處是顏色范圍更廣（通常稱為廣色域或 WCG）（見圖 2）。這很容易成為單獨(dú)文章的主題；就目前而言，SDR 的色域被稱為 BT.709，而 HDR 的色域在技術(shù)上是 BT.2020。但是，很少有顯示器能夠真正顯示 BT.2020 的全部范圍，因此稱為 P3 的中間色域通常用于 HDR 內(nèi)容。

圖 2：在此圖中，SDR 的色域通常稱為 Rec.709，但更準(zhǔn)確地稱為 BT.709。UHD 的最終色域是 BT.2020（在此圖中稱為 Rec.2020），但很少有顯示器可以達(dá)到該顏色范圍，因此大多數(shù) HDR 內(nèi)容使用稱為 P3 的數(shù)字電影 (DCI) 色域。

關(guān)于 HDR 中的顏色的另一點(diǎn)。色域?qū)嶋H上是在一個亮度級別上可用的顏色范圍。但由于 HDR 包含更廣泛的亮度范圍，因此重要的是要考慮不同亮度級別的顏色會發(fā)生什么變化。因此，顏色體積的概念得到了更廣泛的討論（見圖 3）。HDR 的色彩量比 SDR 的色彩量大得多，并且色彩在更高的亮度水平下保持更飽和。

圖 3：三維顏色體積考慮了亮度級別以及色調(diào)和飽和度。當(dāng)亮度接近其最大值或最小值時，顏色的飽和度會降低。

HDR 相對于 SDR 的視覺改進(jìn)是顯著的。最好的例子之一是帶有窗戶的室內(nèi)場景，在該場景中可以看到日光充足的外部（見圖 4）。在 SDR 中，如果攝像機(jī)正確地為場景的室內(nèi)部分曝光，則窗外的景色會嚴(yán)重過度曝光——這通常被稱為“過曝”。相反，如果相機(jī)正確曝光了窗戶中可見的鏡頭，則圖像的室內(nèi)部分會嚴(yán)重曝光不足，您將看不到房間內(nèi)的任何東西。在 HDR 中，室內(nèi)和室外可以同時適當(dāng)曝光，讓您在圖像的兩個部分都能看到細(xì)節(jié)。

圖 4：在包含內(nèi)部和外部窗口的鏡頭中，SDR 可讓您為內(nèi)部正確曝光，在這種情況下外部曝光過度，或者您可以為外部曝光，在這種情況下內(nèi)部曝光不足。HDR 允許正確曝光圖像的兩個部分。（來源：商業(yè)內(nèi)幕）

位深

在所有數(shù)字視頻中，亮度由一個由若干位組成的數(shù)字表示。位數(shù)越多，連續(xù)亮度值之間的步長越小。只需幾位，隨著亮度的增加，人類就可以看到這些步驟。如果位數(shù)增加超過某個點(diǎn)，則步長低于我們的感知閾值，我們會看到亮度的平滑漸變（見圖 5）。

圖 5：使用較少的位，我們可以看到亮度漸變中的條帶。隨著位的增加，條帶消失成平滑的漸變。（來源：ProjectorCentral）

在 SDR 視頻中，每種顏色（紅色、綠色和藍(lán)色）的亮度用 8 位值表示。理論上，這些值的范圍從 0 到 255，就像它們處理計(jì)算機(jī)視頻一樣，但實(shí)際上，黑色在廣播和錄制的視頻中由值 16 表示，白色由 235 表示。這是在 1982 年建立的，以模擬模擬電子管技術(shù)，逐漸剪輯到白色上方并下降到黑色下方的本底噪聲。將值設(shè)置為 16 和 235 允許數(shù)字信號以類似的方式運(yùn)行而無需硬削波。

當(dāng)動態(tài)范圍增加到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 SDR 時，8 位不再足夠；連續(xù)值之間的步長變大，所以我們開始看到條帶。因此，HDR 必須使用更多位來保持平滑的漸變。另一方面，更多的位意味著更大的文件和帶寬要求，因此必須達(dá)到平衡。

最終決定是每種顏色使用 10 位（見圖 6）。12 位本來會更好，但通過仔細(xì)分配從黑色到白色的亮度值，結(jié)果證明 10 位就足夠了。與 SDR 一樣，黑色和白色的值不是 0 和 1,024；他們是 64 和 960。

圖 6：在 SDR（8 位）和 HDR（10 位）中，黑色和白色都沒有定義為 0 和最大可能值，以模擬模擬電子管的軟削波行為。

EOTF

與顯示器的光輸出相關(guān)的亮度值的分布由稱為電光傳遞函數(shù)(EOTF) 的東西決定。該函數(shù)定義了視頻信號中的亮度值與顯示器發(fā)出的光量之間的關(guān)系。

在 SDR 視頻中，EOTF 被稱為伽馬（見圖 7）。它起源于 CRT 顯示器，因?yàn)橥吭谄聊粌?nèi)表面的磷光體如何響應(yīng)激發(fā)它們發(fā)光的不同強(qiáng)度的電子束。有趣的是，它也恰好是人類視覺系統(tǒng)對數(shù)響應(yīng)的倒數(shù)；隨著亮度值沿著伽馬曲線增加，顯示器的亮度在我們的眼睛看來或多或少呈線性增加。

圖 7：不同的伽馬值決定了 SDR 顯示“從黑色中出來”的速度。低伽馬值會導(dǎo)致圖像隨著信號強(qiáng)度的增加而更快地變亮并且看起來更褪色，而高值會掩蓋陰影細(xì)節(jié)，具體取決于房間中的環(huán)境光量。（來源：明基）

幾乎所有的顯示器都允許用戶指定一個伽馬值，它決定了顯示器如何“從黑色中出來”。在低伽馬值下，隨著亮度值從 16 增加，顯示器會迅速變亮。這讓您可以輕松看到陰影中的細(xì)節(jié)，但圖片看起來通常會褪色。在高伽馬值下，隨著亮度值的增加，顯示器變亮的速度會更慢，這會使圖片看起來更暗，陰影細(xì)節(jié)被遮擋。設(shè)置最佳伽馬值部分取決于房間中的環(huán)境光量——明亮房間的伽馬較低，黑暗房間的伽馬較高。今天的 SDR 內(nèi)容通常在暗室中以 2.4 的伽馬進(jìn)行母帶處理。

伽馬的另一個特征是它是相對的。它與以尼特為單位的特定亮度級別無關(guān)；它只是從最小亮度到最大亮度，而沒有關(guān)于顯示器發(fā)出多少光的信息。我們知道 SDR 的峰值亮度為 100 尼特，因此顯示器應(yīng)設(shè)置為在接收到最高亮度值時輸出那么多的光。

杜比對 HDR 的研究的一個結(jié)果是一種稱為感知量化器(PQ)的新 EOTF ，此后它已被正式化為稱為 ST 2084 的 SMPTE 標(biāo)準(zhǔn)（見圖 8）。與伽馬一樣，PQ 看起來有點(diǎn)像一條對數(shù)倒數(shù)曲線，從黑色緩慢上升，然后隨著亮度值的增加而變得更陡峭。但是，伽馬基于磷光體的行為并且恰好與人類視覺反應(yīng)相關(guān)，而 PQ 實(shí)際上基于人類視覺反應(yīng)，使其更適合其任務(wù)。

圖 8：PQ 曲線定義了顯示器應(yīng)輸出多少光以響應(yīng)信號中給定的亮度值。（來源：洞察媒體）

與 gamma 不同，PQ 曲線只有一條；您不能像使用 gamma 一樣選擇不同的曲線。此外，PQ 曲線表示以尼特為單位的絕對亮度級別。例如，亮度值為480（50%碼值）時，對應(yīng)的光輸出為100尼特；在亮度值為 720（75% 代碼值）時，對應(yīng)的光輸出為 1,000 尼特。如您所見，大多數(shù)亮度值表示低于 1,000 尼特的光級，即使 PQ 在亮度值為 960（100% 代碼值）時擴(kuò)展到 10,000 尼特。

創(chuàng)建 HDR 內(nèi)容

好的，既然我們已經(jīng)了解了所有背景，現(xiàn)在是時候了解如何為商業(yè)分發(fā)準(zhǔn)備 HDR 內(nèi)容，這個過程稱為母版制作（見圖 9）。

圖 9：在 SDR 中，母帶制作過程需要大大降低捕獲內(nèi)容的動態(tài)范圍；在 HDR 中，一直到消費(fèi)者顯示器都保留了更多的動態(tài)范圍。

如果你一直關(guān)注到現(xiàn)在，你可能會在這里看到一個問題?；叵胍幌?，SDR 假設(shè)峰值亮度為 100 尼特，因此這是掌握它的水平，并且希望能在家中顯示——這很容易。相比之下（雙關(guān)語！），HDR 一直擴(kuò)展到 10,000 尼特，但沒有專業(yè)或消費(fèi)類顯示器可以接近如此高的峰值亮度。因此，必須以較低的峰值亮度來掌握 HDR 內(nèi)容，同時牢記消費(fèi)類顯示器的功能。

那么，母帶高峰應(yīng)該是什么？許多現(xiàn)代液晶電視提供 1000 尼特甚至更高的峰值亮度，并且有幾種常用的母帶監(jiān)視器具有相同的功能。因此，目前大多數(shù) HDR 內(nèi)容的峰值亮度為 1,000 尼特。使用稱為 Pulsar 的特殊杜比監(jiān)聽器（它是液體冷卻以防止過熱?。?，一些標(biāo)題以 2,000 甚至 4,000 尼特進(jìn)行母帶處理。為什么？我懷疑這是為了在消費(fèi)者顯示器可以達(dá)到 4,000 尼特峰值亮度的那一天對內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證。

然后是使用哪種格式的問題。杜比的第一個 HDR 格式是 HDR10，它結(jié)合了具有 10 位亮度值的 PQ。此外，它還包括兩個稱為元數(shù)據(jù)的小塊信息：MaxCLL 和 MaxFALL。MaxCLL（Maximum Content Light Level）是整個程序中任意單個像素的最大光照度，MaxFALL（Maximum Frame-Average Light Level）是整個程序中任意幀的最大平均光照度。因?yàn)檫@些元數(shù)據(jù)只與整個程序相關(guān)，所以統(tǒng)稱為靜態(tài)元數(shù)據(jù)。

MaxCLL 和 MaxFALL 的目的是通知顯示器有關(guān)用于掌握內(nèi)容的最大亮度級別。這允許顯示器調(diào)整其操作以適應(yīng)超過其原生能力的光照水平，這一過程稱為色調(diào)映射（我將在稍后詳細(xì)討論）。

不幸的是，僅指定兩個光照級別并不是很有用。例如，整部電影的一幀中可能有一個像素的亮度為 4,000 尼特，而大部分內(nèi)容的亮度低于 1,000 尼特。（事實(shí)上，大多數(shù)電影和電視節(jié)目中的絕大多數(shù)圖像都在 100-250 尼特的范圍內(nèi)；見圖 10。）因此，顯示器降低了整體亮度以補(bǔ)償該單個像素，并且整部電影看起來比它應(yīng)該的更暗。這是靜態(tài)元數(shù)據(jù)的一個大問題。盡管如此，HDR10 可能是當(dāng)今內(nèi)容中最常用的 HDR 格式。

圖 10：此圖表顯示了不同峰值亮度級別的代碼值分布。在所有情況下，大多數(shù)值都用于不超過 250 尼特的普通對象。（來源：杜比）

HDR10 免收任何許可費(fèi)用，這也是它如此普遍的原因之一。但是杜比提出了一種稱為杜比視界的升級格式，其中包括有關(guān)每個場景甚至每個幀中亮度級別的元數(shù)據(jù)。這稱為動態(tài)元數(shù)據(jù)，因?yàn)樗试S顯示器在內(nèi)容播放時動態(tài)調(diào)整其設(shè)置，從而更忠實(shí)地呈現(xiàn)創(chuàng)作者的意圖。它現(xiàn)在與 HDR10 一起被廣泛使用，盡管杜比視界不是免許可的。

三星最近在 HDR10 中添加了動態(tài)元數(shù)據(jù)，稱之為 HDR10+。這種格式不像 HDR10 或杜比視界那樣廣泛，但亞馬遜、20 世紀(jì)?？怂埂h(huán)球和華納兄弟的內(nèi)容以及三星、松下和 TCL 制造的顯示器都支持它。

另一種 HDR 格式是 HLG（混合對數(shù)伽馬），分別由英國和日本廣播公司 BBC 和 NHK 開發(fā)。顧名思義，HLG 是一種混合格式，它對低亮度值使用伽馬，對高值使用對數(shù)曲線，它根本不使用元數(shù)據(jù)（見圖 11）。因此，它完全向后兼容 SDR 顯示器。HLG 主要用于直播，而不是預(yù)先打包好的內(nèi)容。

圖 11：與 gamma 一樣，HLG 不使用絕對亮度值；相反，它與顯示器的功能有關(guān)。這意味著它與 SDR 顯示器完全向后兼容。（來源：藝卓）

您可能認(rèn)為多種 HDR 格式可能是個問題——又是一場格式大戰(zhàn)。但是我將這些格式視為各種音頻格式，例如 Dolby Digital 和 DTS。大多數(shù)音頻設(shè)備幾乎可以解碼任何音頻格式，因此任何特定內(nèi)容使用哪種格式都無關(guān)緊要。同樣，大多數(shù)視頻源設(shè)備和平板顯示器都支持大多數(shù) HDR 格式，因此市場上擁有多種格式也沒什么大不了的。

不幸的是，投影儀對面 HDR 格式的支持更為有限。所有支持 HDR 消費(fèi)類投影儀都支持 HDR10，許多還支持 HLG。此外，三星 Premiere 超短焦投影機(jī)也支持 HDR10+。但是，沒有支持杜比視界的消費(fèi)類投影機(jī)。事實(shí)上，唯一支持它的投影機(jī)是杜比影院中使用的科視商用投影機(jī)。

從好的方面來說，即使整個屏幕是 100% 的白色，投影機(jī)也可以保持其最高亮度。如果屏幕的一小部分是 100% 白色，則平板必須降低其峰值亮度，以防止過熱和燒壞。

您可能認(rèn)為增加投影儀的光輸出將有助于將它們進(jìn)一步帶入 HDR 世界。但除了一些非常昂貴的例外，它真的沒有。如果您大幅增加投影儀的光輸出，那么黑電平也會不成比例地增加。在所有投影儀中，來自光源的光都被導(dǎo)向成像器，無論是 DLP、LCD 還是 LCoS。盡管制造商盡了最大努力，光還是會在光路中的幾個點(diǎn)上發(fā)生散射，其中一些光會從主鏡頭中泄漏出來，從而提高了黑電平。

另一個問題是房間反射。對于所有投影儀，從屏幕反射的一些光會在房間周圍反射，最終再次撞擊屏幕，從而使圖像變暗。當(dāng)您增加投影機(jī)的光輸出時，您也會增加從房間反射返回到屏幕上的光量。當(dāng)然，您可以使用深色墻壁和家具以及環(huán)境光抑制 (ALR) 屏幕來緩解此問題，但在許多實(shí)際情況中，投影儀的使用條件并不理想。

就 HDR 而言，依賴單獨(dú)的屏幕是投影儀和平板之間的根本區(qū)別。平板是一個獨(dú)立的系統(tǒng)，具有明確定義的亮度級別，而投影圖像的最終亮度在很大程度上取決于屏幕的大小和類型。投影機(jī)不知道屏幕的特性或圖像的最終亮度，這使得將 HDR 信號適應(yīng)其功能變得更加困難。此外，大多數(shù)消費(fèi)級平板都有抗反射屏幕，可減輕房間反射，而投影屏幕設(shè)計(jì)為反射性，導(dǎo)致上述問題。

接下來，考慮成像技術(shù)。為了產(chǎn)生黑色，DLP 旋轉(zhuǎn) DMD 芯片上的微鏡，將光引導(dǎo)到“光匯”并遠(yuǎn)離投影鏡頭，但這遠(yuǎn)非 100% 有效地將雜散光排除在投影圖像之外。LCD 和 LCoS 單元變暗以減少光線通過，但同樣，這不是 100% 有效；總有一些光透過。（LCoS 通常具有最佳的原生對比度，可能是因?yàn)楣獗仨毻ㄟ^其 LCD 層兩次，而不是像 LCD 成像中的一次。）因此，增加照射到成像器的光量意味著更多的光將泄漏到暗部圖像，提高黑電平并降低動態(tài)范圍。

LCD 平板也有同樣的問題——一些光線總是從已經(jīng)關(guān)閉以產(chǎn)生黑色的單元中泄漏，這就是 LCD 電視傳統(tǒng)上具有高黑色電平的原因。但是現(xiàn)在許多 LCD 電視都具有帶局部調(diào)光 (FALD) 的全陣列背光，這允許圖像暗部后面的背光部分或區(qū)域變暗，而圖像亮部后面的區(qū)域變亮。這導(dǎo)致更低的黑電平和更高的動態(tài)范圍。

不幸的是，幾乎沒有投影儀具有任何形式的局部調(diào)光。相反，大多數(shù)投影儀僅使用動態(tài)光圈或激光光源的動態(tài)調(diào)制進(jìn)行全局調(diào)光。這提高了一個場景與另一個場景的對比度，但它對單幀或靜態(tài)場景內(nèi)的動態(tài)范圍沒有任何作用。

廣為流傳，Christie 的 Dolby Vision 投影機(jī)使用雙調(diào)制——一組 DMD 形成圖像，而另一組將其微鏡劃分為提供局部調(diào)光形式的區(qū)域——但杜比和科視都不會證實(shí)這一點(diǎn)。科視已確認(rèn)其新型 Eclipse 投影機(jī)采用雙調(diào)制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)驚人的黑電平和對比度。（紐約市的海登天文館最近安裝了六臺 Eclipse 投影儀，我們在此介紹過。）

唯一可以產(chǎn)生完美黑色的顯示器是 OLED 和 microLED 平板顯示器。這些是自發(fā)光技術(shù)，其中每個紅色、綠色和藍(lán)色子像素都發(fā)出自己的光，可以完全獨(dú)立地將其調(diào)暗至 0 或調(diào)至最大。正如我之前提到的，OLED 電視的峰值亮度可以達(dá)到 700 尼特左右，而 microLED 顯示器可以達(dá)到 1000 尼特左右。

順便說一句，OLED 和 microLED 顯示器會導(dǎo)致對比度謬誤。由于它們可以在 0 尼特下實(shí)現(xiàn)真正的黑色，因此許多制造商聲稱這意味著它們具有無限的對比度。畢竟，任何數(shù)字除以 0 都等于無窮大，對吧？錯誤的。從技術(shù)上講，除以 0 是不確定的。此外，如果黑電平為 0 尼特的顯示器具有無限對比度，它的峰值亮度可能為 1 尼特，而對比度仍然是無限的！

說到對比度，重要的是要了解大多數(shù)顯示器制造商根據(jù)分別測量全黑屏和全白屏來指定其產(chǎn)品的對比度。但 HDR 的真正價值在于擴(kuò)大單次拍攝的動態(tài)范圍。ANSI 對比度規(guī)范基于測量黑白棋盤格圖案的正方形中的黑白電平，它可以更好地指示單次拍攝中可用的動態(tài)范圍。

色調(diào)映射

SDR 使用一組定義明確且標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)來創(chuàng)建和顯示內(nèi)容（100 尼特峰值亮度，BT.709 色域），而 HDR 則不然?？梢砸?1,000 尼特、2,000 尼特、4,000 尼特或其他的峰值亮度來控制內(nèi)容。（在內(nèi)容創(chuàng)建和顯示期間，色域可能是 P3，但不一定是。）而且消費(fèi)者將在具有 100 尼特到 1,000 多尼特峰值亮度的顯示器上觀看該內(nèi)容。

因此，消費(fèi)者顯示器必須有某種方法來處理在不同峰值亮度級別掌握的內(nèi)容，同時考慮顯示器自身的峰值亮度。此過程稱為色調(diào)映射，可根據(jù)需要將內(nèi)容中的總亮度范圍重新映射到顯示器的亮度功能。

在平板的情況下，峰值亮度至少為 500 尼特，通常高達(dá) 1,000 尼特或更高，遠(yuǎn)低于面板峰值的亮度值通常準(zhǔn)確顯示在內(nèi)容中的編碼狀態(tài)。請記住，大多數(shù)電影中的大多數(shù)場景的 APL 范圍為 100-250 尼特，因此幾乎任何平板都可以在不進(jìn)行任何修改的情況下呈現(xiàn)該亮度級別。當(dāng)亮度值接近并超過面板的能力時，它們會按比例縮小以保持在這些能力范圍內(nèi)。這是通過隨著亮度值增加超過某個點(diǎn)而從 PQ 曲線“滾降”EOTF 來實(shí)現(xiàn)的。

例如，如果平板的峰值亮度為 1000 尼特，并且接收到使用 1,000 尼特 MaxCLL 編碼的 HDR 信號，則不會執(zhí)行色調(diào)映射。但是，如果內(nèi)容的 MaxCLL 為 4,000 尼特，則任何高于 1,000 的值（以及稍低于該值的一些值）都會衰減，因此內(nèi)容的整個亮度范圍都在顯示器的亮度范圍內(nèi)。

亮度值的確切下降方式完全取決于每個制造商；不幸的是，這個過程沒有標(biāo)準(zhǔn)。對于靜態(tài)元數(shù)據(jù)，有些人選擇僅降低接近和高于面板峰值的值，這會產(chǎn)生整體更亮的圖片，盡管高光并不明顯高于圖像的其他部分，而且它們看起來可能會被剪裁。其他人開始在遠(yuǎn)低于面板峰值的情況下滾落，這導(dǎo)致整體圖像亮度降低，高光更顯著，剪裁更少。有關(guān)這兩種方法的示例，請參見圖 12。

圖 12：在這些帶有 HDR10 靜態(tài)元數(shù)據(jù)的示例中，MaxCLL 為 1,000 尼特，而顯示器的峰值亮度為 500 尼特。在上面的例子中，色調(diào)映射曲線旨在盡可能保持原始信號的亮度，在低光場景中保留陰影細(xì)節(jié)，但會導(dǎo)致高光場景看起來被剪裁。在下部，色調(diào)映射曲線下降得更快，以犧牲較低水平為代價保留峰值高光中的細(xì)節(jié)，這導(dǎo)致整個圖片看起來更暗。

杜比視界和 HDR10+ 中的動態(tài)元數(shù)據(jù)通過告訴顯示器如何對每個場景甚至每個幀進(jìn)行色調(diào)映射來避免這種妥協(xié)（見圖 13）。

圖 13：使用動態(tài)元數(shù)據(jù)，顯示器調(diào)整色調(diào)映射曲線以適應(yīng)具有不同 APL 的不同類型的場景。因此，所有場景看起來都是最好的，而不是為了高 APL 場景而犧牲低 APL，反之亦然。

色調(diào)映射的一個重要方面是保留超出顯示器顏色體積的顏色的色調(diào)。例如，如果您降低藍(lán)色的飽和度，它可能會變得有點(diǎn)紫色。所以任何好的色調(diào)映射算法都必須考慮到這一點(diǎn)。

投影儀中的色調(diào)映射

對于典型的家庭影院投影機(jī)來說，問題要嚴(yán)重得多，在可接受的大圖像尺寸下，其最大輸出亮度可能僅為 100 到 150 尼特。在這種情況下，必須對 HDR 內(nèi)容中的整個亮度范圍進(jìn)行徹底的色調(diào)映射。Deep Dive AV 的 Kris Deering 是一位受人尊敬的視頻行業(yè)顧問和校準(zhǔn)員，他表示，投影儀中的色調(diào)映射有兩種基本方法。

在一種方法中，工程師將 HDR 母版監(jiān)視器上顯示的 HDR 內(nèi)容與投影儀產(chǎn)生的相同內(nèi)容進(jìn)行比較，然后他們調(diào)整投影儀的色調(diào)映射曲線，使其圖像看起來盡可能接近母版監(jiān)視器。在大多數(shù)情況下，高光和深陰影細(xì)節(jié)優(yōu)先于亮度范圍的中間，Deering 說這看起來有點(diǎn)人為。

另一種方法是模擬投影機(jī)峰值亮度能力的實(shí)際母帶制作等級。這通常稱為“修剪通道”，其中母帶工程師使用與伽馬非常相似的對數(shù) EOTF 曲線將 HDR 內(nèi)容重新分級，以獲得峰值亮度，例如 100 尼特。當(dāng)然，就峰值亮度而言，它變成了 SDR，但具有 4K/UHD 分辨率、寬色域和 10 位亮度等級的額外好處。Deering 說這種方法看起來更自然，但他強(qiáng)調(diào)這是個人選擇。

在任何一種情況下，默認(rèn)的色調(diào)映射曲線很可能是在一個黑暗的、光線控制的房間里建立的，就像母帶工作室一樣。但是，如果隨后將投影儀安裝在更明亮的環(huán)境中（例如家庭房間），圖像會顯得非常暗。因此，許多兼容 HDR 的投影儀提供了一種控件，可以針對不同的環(huán)境光量調(diào)整色調(diào)映射曲線。這些控件還提供了一些調(diào)整以解決不同 HDR 標(biāo)題的不同亮度。Epson 把這個控件叫做 HDR10 Setting 或者 HLG Setting（取決于信號的格式），JVC 把它叫做 HDR Level，Sony 把它叫做 Contrast（HDR）。此外，JVC 的影院優(yōu)化器功能會根據(jù)屏幕尺寸、材料、投射距離和燈泡使用時間自動調(diào)整畫面級別以獲得最佳屏幕亮度。

正如我之前提到的，沒有消費(fèi)投影機(jī)支持杜比視界的動態(tài)元數(shù)據(jù)，在撰寫本文時，只有三星的 Premiere UST 投影機(jī)支持 HDR10+。因此，有幾家公司開發(fā)了自己的動態(tài)色調(diào)映射技術(shù)。例如，JVC 的 Frame Adapt HDR 完全忽略元數(shù)據(jù)；相反，它實(shí)時測量每一幀的平均圖像電平和峰值亮度，并相應(yīng)地調(diào)整色調(diào)映射曲線。LG 還在其部分投影機(jī)中提供逐幀動態(tài)色調(diào)映射，稱為動態(tài)色調(diào)映射，而索尼也在其最新投影機(jī)中提供一種稱為動態(tài) HDR 增強(qiáng)器的動態(tài)色調(diào)映射形式。

作為旁注，杜比影院的 HDR 內(nèi)容是專門為他們使用的杜比視界投影機(jī)分級的。IMAX 激光影院也是如此，與傳統(tǒng)影院相比，它也具有更高的亮度和更低的黑電平。結(jié)果，那些商用投影儀根本不使用色調(diào)映射；內(nèi)容完全在投影儀的能力范圍內(nèi)。這是專業(yè)修整通行證的一個例子。

結(jié)尾

正如我在頂部提到的，HDR 結(jié)合了更高的亮度、更大的位深度和更寬的色域。結(jié)果是令人驚嘆的畫面，將 SDR 圖像從水中吹出，尤其是在現(xiàn)代平板上。

不幸的是，SDR 和 HDR 之間的區(qū)別在投影儀上并不明顯，主要是因?yàn)榇蠖鄶?shù)投影儀的圖像遠(yuǎn)不及任何平板顯示器那么明亮。許多現(xiàn)代投影機(jī)確實(shí)比它們的前輩具有更高的亮度和更低的黑色，但它們不是真正的 HDR。許多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，即使是杜比影院中的杜比視界，也不是真正的 HDR。充其量，他們稱之為 EDR（擴(kuò)展動態(tài)范圍）。

這并不意味著 HDR 內(nèi)容不能比投影儀的 SDR 看起來更好，但我們必須有現(xiàn)實(shí)的期望。此外，這在很大程度上取決于房間。如果環(huán)境光太多，圖像中的中低層次細(xì)節(jié)將不可見。在這種情況下，您將調(diào)整 EOTF 控件以將動態(tài)范圍壓縮到更高級別，這實(shí)際上違背了 HDR 的目的。

這類似于音頻母帶制作中的“響度戰(zhàn)爭”，其中動態(tài)范圍被壓縮到接近最大電平的窄帶中，因此可以在嘈雜的環(huán)境中聽到一切——例如，通過汽車中的收音機(jī)。相比之下，為 SACD 或 DVD 音頻制作的具有寬動態(tài)范圍的音頻捕獲的微妙得多，但只能在安靜的環(huán)境中完全欣賞。

同樣，投影機(jī)可以將大部分動態(tài)范圍壓縮到它可以再現(xiàn)的最亮區(qū)域，這對于家庭房間等更明亮的環(huán)境來說是很好的。但是，如果投影儀犧牲一些整體亮度來在較低的光線水平下顯示細(xì)節(jié)，那么在較亮的房間中，很多細(xì)節(jié)將是不可見的；它們只能在黑暗、光控的房間里看到，這是發(fā)燒友的領(lǐng)域，而不是普通消費(fèi)者。

HDR 內(nèi)容對投影儀提出了獨(dú)特的挑戰(zhàn)，但這是一個值得面對的挑戰(zhàn)，尤其是如果您有一個黑暗的專用影院室。查找有關(guān)如何針對 HDR 優(yōu)化和校準(zhǔn)投影儀的后續(xù)文章，該文章將解釋如何獲得最佳的 HDR 圖像。

同時，我對HDR投影的未來充滿希望。也許某種類型的雙調(diào)制，例如在 Christie's Eclipse 中使用的那種，將在消費(fèi)投影儀中提供一種局部調(diào)光形式。一種稱為光控制的技術(shù)，將投影儀激光的光從圖像的暗區(qū)引導(dǎo)到較亮的區(qū)域，也可以大大增加每幀內(nèi)的動態(tài)范圍。

誠然，這些創(chuàng)新非常昂貴，目前僅限于投影研究實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)商業(yè)應(yīng)用。但在未來，他們可以將消費(fèi)級投影儀一路帶入HDR的世界，這對于我們這些看重只有投影儀才能提供的巨幕電影體驗(yàn)的人來說，將是美妙的。

拓展知識：