HDR是高动态范围图像的简称，意思是用高亮度，高对比度来更真实的还原影片的色彩和细节，追求在屏幕上达到更接人眼现实观感。
很多人以为HDR这是近两年诞生的新技术，但其实这项技术在很早之前就有人提出。早在2002年的欧洲第13届图像渲染研讨会上，就有人提出了高动态对比度渲染的色调映射算法。随后，在2016年的CES展会上，各大电视厂商如索尼，三星，LG等，开始大面积地推广自家的HDR电视。也就是这个时候，HDR显示产品开始进入到消费者的视野。
过了两年后，也就是2018年，由VESA推出的DisplayHDR标准开始在行业内使用，随着标准的制定和技术的升级，现在你在任何电商平台搜索HDR都会找到一大堆价格亲民的HDR显示产品。
但这些HDR显示器显示HDR的效果都一样好么？
最近发了一篇如何开启显示器HDR显示并观看HDR电影的教程。相信有些朋友跟着教程打开了HDR，第一次看就像打开了新世界一样，一切是那么的生动和真实。但新鲜感的喜悦过后，越看显示器越觉得不对劲，不少人在评论区留言说色彩暗淡，暗部细节丢失，这难道是HDR的正常现象么？
一些显示器开启了HDR后观感甚至还不如SDR，这是为什么？
今天这篇文章，从原理到结论。一篇文章告诉你，为什么你的HDR效果这么差，HDR到底有没有买的必要。
首先看几张对比图，有了对比才知道差距和问题。
上面的是HDR下面的是SDR，图片皆为手机屏摄。
从下面这组对比你可以看到，虽然HDR版本色彩对比度更高，动态范围更好，但注意黄色方框圈出的位置。
在SDR中，鱼缸头的肩甲细节是清晰可见的，但到了HDR中，鱼缸头的肩甲细节变得非常暗，想看清肩甲的细节不得不把眼睛离的足够近。
这张对比，HDR的色彩相较于SDR更有夜晚的感觉。但同样注意两处被黄框圈出的地方。
HDR照片中左上角的窗户已经不可视，同时小虫的裤子颜色也已经和黑夜融为一体。
可能会有人说是片源的问题，我这边用另一个片源对比一下。
这组对比使用的片源是SWTYBLZ压制的复联3，除了HDR和SDR不同外，其他参数均相同
来看这张的对比，灭霸在这张HDR照片上色彩更有紫薯的感觉，但黄框里圈出的山脉细节已经丢失。
来看最后一张，注意这组对比里HDR卡魔拉的头发细节。
为什么本应是增加动态对比度还原真实色彩和细节的HDR电影，暗部细节甚至还不如SDR好？
想解释这个问题，则需要从HDR和SDR的技术原理层面区别来解释。
先来看一张SDR和HDR（ST2084）的APL对比，看不懂没关系，这是全篇唯一一个专业图表，除了这个接下来我都会用非常通俗易懂的图来帮助你去理解。
APL是显示图像亮度信息的一种非常直观的图，一张画面在一瞬间的明暗层次信息都会显示在APL上。
在下图中，你可以看到在传统SDR记录的100nit范围内，HDR与SDR亮度曲线几乎相同。
而接近并达到100尼特以上的范围，也就是HDR显示范围，画面的最大亮度被HDR拉到了接近10000nit，整个画面的最暗处和最亮处的亮度差值也到了9999.9nit。
这是来自明基官网的简易版本，可以直观的看到HDR相比SDR记录了更多的亮度和色彩信息。同时HDR的观感跟更接近现实观感。
不光记录亮度信息的方式有区别，显示器在读取这些亮度信息时，同样有区别。
SDR虽然图像亮度范围只有0.1-100nit，但显示器读取亮度的时候会等比例放大这些亮度信息
如：在SDR亮度信息为5nit的图像，在500nit亮度的屏幕上会显示出25nit亮度，在1000nit亮度的屏幕上会显示50nit亮度。在SDR亮度信息为50nit的图像，在400nit亮度的显示器上会显示出200nit，在200nit亮度显示器上会显示为100nit。
SDR内容显示出的亮度不取决于显示器的亮度，取决于图像亮度信息所记录的亮度。你的屏幕亮度越亮，显示的SDR内容就越亮。
如下图所示，虽然图像记录亮度仅有100nit，但在显示器上还是以100%的400nit来显示。
但HDR与SDR可以说是完全相反，HDR的亮度显示效果完全取决于图像所记录的信息，这也是为什么你在开启HDR功能后显示器亮度会锁定且不受控制。
那么问题来了，怎样把10000nit的HDR图像，塞到亮度只有400-600nit的HDR显示器里呢。
答案很简单，压缩。
这里所用到的专业名词叫：HDR图像色调映射算法或HDR图像亮度调光算法。简单的来说就是将HDR的图像亮度通过算法压缩，使其在亮度没那么高的HDR显示器上仍然可以获得较好的显示效果。
同时不同的厂家因为使用的压缩算法也略有差别，所以即使是同一个HDR视频但在不同的显示器上会呈现出不同的效果。
从我画的这两张显示对比图可以简单的看出，在400nit亮度的显示器中100尼特亮度只显示SDR图像中25nit亮度的内容，但在HDR模式下显示器为了高光的表现，暗部细节被压缩，100nit的亮度显示了100nit的内容。再结合最上面的APL图像，HDR和SDR在正常亮度范围，图像亮度差值并不大。
换句话说，HDR为了高光表现，把正常SDR中需要100-200nit亮度显示的暗部细节，全部压缩到了100nit以内。这也是为什么在亮度不高的显示器中，播放HDR暗部细节会这么差的原因，因为HDR为了高光表现压缩了暗部细节的亮度。
但亮度对HDR的影响可不止有暗部细节，如果你仔细看了我上面的对比图，你就会发现屏幕四个角都要比其他地方更亮一些，这是因为IPS屏幕的通病“漏光”导致的。
由于相机算法会放大暗部细节，人眼真正看到的漏光其实没有这么严重。
发现了么，四个角明显要发白发亮，这是因为IPS本质上是TFT-LCD，那么就和TFT一样需要背光模组才能正常的显示颜色和亮度。这种漏光效果本质上就是背光模组照射不均匀导致的。
目前主流的有背光方有两种。
一种是直下式背光，背光模组在屏幕后面。这种背光方式亮度均匀性很高，也不容易出现大范围的漏光，但造价昂贵而且很厚。
所以目前的厂商大多采用第二种，也就是侧光式背光。测光式背光把灯珠放在屏幕的最下面或最上面，再通过屏幕液晶层后面放置的导光板和均光板来达到屏幕背光，这种背光更节省成本的同时比直下式结构更薄，但缺点就是液晶层和导光层接触不均匀导致的“漏光”问题。
但想看HDR买直下式背光就一定没错了么？
其实直下式背光还有一个问题，晕影。HDR的高对比度会让直下式背光的屏幕在显示高亮物体的时候物体边缘出现一圈晕影（和拍照常说佛光类似）。这种体验影响并不比漏光要好。所以正确的食用方法是分区背光。这里就不展开讲了，只简单介绍一下。
分区式背光你可以简单理解为把普通的直下式背光分成若干个小区域，由程序单独控制各区域的背光开关来达到亮的地方亮，暗的地方暗。例如苹果的XDR显示器就拥有576个背光区域。
虽然分区背光解决了直下式的晕影和侧光式的漏光这两个问题，但分区背光各个背光区域的响应速度和亮度均匀性也是一个困扰工程师很久的问题。
综上所述，目前还没有完美的背光方案，任何背光方案都会有小瑕疵。但如果你想享受HDR电影，那么带分区背光的显示设备显然是最优的选择。
但如果想要享受最棒的HDR，光有背光和亮度可不行。
还有一个很重要的因素，色域。
windows的系统默认色域也是SRGB，所以我们常用的显示器色域范围也都是SRGB也就是BT709色域。但HDR电影用的色域大多是BT2020色域。BT2020色域的色域容积大约是是BT709的3倍。
用直白一点是解释就是，BT2020色域比BT709色域显示的色彩更丰富。
BT709
BT2020
但注意，我并不是说BT709色域的显示器不能看HDR。我在小标题也说了是最棒的HDR。
就目前来看，BT2020色域看HDR虽然比BT709效果更好，色彩更饱满。但市面上现在还没有一台家用设备能达到100%BT2020色域覆盖。就连索尼的85Z8H（就是那个8万块的电视）在开启色彩增强模式下也只勉强覆盖了100%的P3色域。
而且目前电影行业和游戏行业使用的广色域都是P3标准，所以想看HDR电影的朋友也不用去追求特别高的BT2020色域。买一个P3色域的电视和显示器就能带来不错的观影体验了。
- 总结
总的来说，目前HDR技术还处于一个不成熟的阶段，虽然有了相关的认证和相关的片源和厂商支持。但一些小细节如色调映射等问题还是没有完美的解决。
普通用户如果只想玩HDR游戏那购买一台HDR400-600的显示器就可以了。想看HDR电影的话建议买分区背光并具有广色域的大屏电视。
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