紫光展銳新一代5G SoC——虎賁T7520，采用6nm EUV先進(jìn)工藝、低功耗的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，大幅提升的AI算力和多媒體影像處理能力，為5G智能體驗(yàn)帶來更好的選擇。
虎賁T7520 5G SoC，在硬件上支持多種格式的HDR視頻內(nèi)容的解碼和顯示增強(qiáng)功能，將HDR視頻高清呈現(xiàn)在手機(jī)、平板等終端上。
HDR視頻是什么?背后用什么技術(shù)來呈現(xiàn)HDR視頻的驚艷效果?請隨小編一起深入了解。
HDR視頻是什么
隨著相機(jī)拍照和游戲?qū)DR特效的廣泛宣傳，很多用戶都聽說過HDR這個名詞，但說到什么樣的視頻才稱得上HDR視頻時，很多人還是一臉蒙圈。
相機(jī)上的HDR拍照，或者游戲里的HDR特效，能夠帶來更大的對比度、更寬的亮度范圍、更廣的色域，更清晰的畫面細(xì)節(jié)和層次，逼真地重現(xiàn)真實(shí)場景，使影像更加真實(shí)與鮮活。從2015年開始，HDR作為一種顯示標(biāo)準(zhǔn)，在電視行業(yè)開始迅速蔓延，并逐漸在中高端手機(jī)、平板等移動終端上應(yīng)用。
HDR視頻格式有多種，除了大家熟知的杜比視界(Dolby Vision)，業(yè)內(nèi)還有HDR10/10+、HLG以及Technicolor HDR等。超高清聯(lián)盟(UHD Alliance)等業(yè)界組織規(guī)定，HDR視頻至少應(yīng)滿足三個特征：高動態(tài)范圍、高色深以及廣色域。
高動態(tài)范圍
在圖像顯示領(lǐng)域，動態(tài)范圍是指場景中最大亮度與最小亮度的跨度，其比值稱之為對比度。如果一個場景既有非常明亮的物體，也有非常黑暗的物體，亮度跨度很大，我們就稱之為“高動態(tài)范圍”場景。
與之相對應(yīng)的則是標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍(SDR，Standard Dynamic Range)場景。正常人眼可以分辨出自然界很寬的動態(tài)范圍，從無光的暗室(約等于10-3尼特)，到明亮的太陽(大于10¬¬6 尼特)，能感受到的瞬時對比度范圍可達(dá)10000:1。
目前主流的顯示器亮度一般在300尼特到400尼特左右，對比度在2000:1左右。由此可見，人眼的亮度分辨能力遠(yuǎn)高于當(dāng)前主流的顯示設(shè)備。HDR顯示技術(shù)就是要提升顯示的亮度范圍，在顯示亮度更亮的同時，也讓呈現(xiàn)的黑色更黑。
根據(jù)韋伯定理，人眼對于亮度變化的感知是不均勻的。在低亮度區(qū)域，人眼的敏感度較高，因此自然界中很小的亮度范圍，都能夠被人眼察覺。在高亮度范圍，人眼的敏感度較低，因此自然界中的大范圍的亮度變化，在人眼感知上并不大。由于人類感知的“中灰”，在實(shí)際自然光線中對應(yīng)于白光的20%的亮度。因此，如果完全按照自然光線的數(shù)值進(jìn)行灰度處理，純黑到中灰這一區(qū)間在人類感知中占到一半的灰度，將只能由20%的灰階來表示，而剩下的一半會有80%的灰階來表示，這顯然是不合理的。為了充分利用數(shù)字灰階，同時滿足人眼的亮度感知特點(diǎn)，業(yè)界通過實(shí)驗(yàn)確定了電光轉(zhuǎn)換函數(shù)(EOTF，Electronic Optical Transfer Function)，用較多的灰階，來表達(dá)人眼敏感的中低亮度，較少的灰階來表達(dá)人眼不敏感的高亮度。它將數(shù)字編碼的像素亮度轉(zhuǎn)換為顯示設(shè)備的物理亮度，從而顯示出HDR視頻所需要的0到10000尼特的亮度。
高色深
在數(shù)字圖像領(lǐng)域，圖像像素的數(shù)據(jù)通常是用固定長度的整數(shù)來表示的，我們稱之為“色深”?，F(xiàn)在的普通SDR視頻中用256個灰階(8比特)來表示紅綠藍(lán)三原色從0到100 尼特的亮度。假如繼續(xù)沿用256個灰階來表示對應(yīng)的亮度，就會出現(xiàn)亮度的斷層和不連續(xù)，因此HDR視頻需要更高的比特深度，至少1024個灰階(10比特)，來表示更高的亮度。
廣色域
衡量顯示質(zhì)量的另一個維度是色彩表現(xiàn)。下圖中xy平面上的馬蹄形區(qū)域是人眼可以觀察到的色彩范圍，而SDR視頻可以表現(xiàn)出的色彩范圍僅限于圖中BT.709色域的區(qū)域?？梢钥吹?，SDR視頻可以呈現(xiàn)的色彩范圍僅僅是人類視覺中非常小的部分。HDR視頻為了更真實(shí)地還原人眼視覺感受，使用了更大的色域范圍，即廣色域。國際電信聯(lián)盟無線電通信部門(ITU-R)提出的BT.2020色域標(biāo)準(zhǔn)，盡可能大的覆蓋人眼可見光色彩的范圍，并期望其作為HDR視頻最終可以達(dá)到的色彩表現(xiàn)。
HDR視頻怎么呈現(xiàn)
HDR視頻是一系列先進(jìn)技術(shù)的組合，要觀看HDR視頻，用戶必須滿足三個條件，第一是能找到HDR視頻源;第二是要有支持HDR視頻解碼的能力;第三要有支持HDR顯示的能力。這三點(diǎn)缺一不可，任意一點(diǎn)無法達(dá)到，都無法體驗(yàn)到HDR視頻給我們帶來的視覺感受。
隨著HDR顯示標(biāo)準(zhǔn)的大力推廣，HDR視頻源越來越豐富，用戶獲取HDR視頻源并不困難。另外，視頻編解碼技術(shù)經(jīng)過多年的迭代發(fā)展，越來越多的中高端終端設(shè)備也具備了H.265等視頻標(biāo)準(zhǔn)的10bit 60fps的解碼能力。
但是，由于面板功耗、顯示的位深和色域范圍等屏幕技術(shù)的限制，除了非常高端專業(yè)的顯示器，手機(jī)、平板等終端設(shè)備的屏幕往往很難滿足直接顯示HDR視頻畫面的需求。如果在動態(tài)范圍不足的手機(jī)屏幕上，直接顯示HDR視頻，就會看到很多瑕疵，例如下圖畫面中帳篷高亮部分過曝，夜空星光幾乎不可見，整體畫面灰暗等。
SDR
HDR
虎賁T7520內(nèi)置了全硬件化的10bit@60fps視頻解碼器和顯示增強(qiáng)技術(shù)，從系統(tǒng)上全鏈路解決了上述難題，讓HDR視頻在手機(jī)、平板等終端的標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍屏幕上得到更好的呈現(xiàn)。
紫光展銳開發(fā)的顯示增強(qiáng)技術(shù)，通過運(yùn)用色域轉(zhuǎn)換、色調(diào)映射和動態(tài)對比度增強(qiáng)技術(shù)，將高動態(tài)、高位深和廣色域的HDR視頻轉(zhuǎn)換成適合在SDR屏幕上播放的畫面。在SDR屏幕上充分還原HDR視頻精美的畫面質(zhì)量和絢麗的色彩表現(xiàn)。
色域轉(zhuǎn)換
Color Gamut Conversion
將HDR視頻的廣色域(例如BT.2020)轉(zhuǎn)換為屏幕對應(yīng)的色域(如sRGB或DCI-P3)，解決畫面中色彩欠飽和失真問題。
色調(diào)映射
Tone Mapping
將HDR視頻從高動態(tài)范圍映射到終端屏幕的動態(tài)范圍，在抑制畫面高亮區(qū)域出現(xiàn)過曝的同時，解決暗區(qū)細(xì)節(jié)丟失的問題。
動態(tài)對比度增強(qiáng)
Dynamic Contrast Enhancement
根據(jù)畫面內(nèi)容智能調(diào)整圖像的動態(tài)對比度，使畫面中的明暗場景更加分明，獲得豐富的層次感。
可以看到，高端電視領(lǐng)域的極其豐富的視頻內(nèi)容以及顯示技術(shù)的革新，提升了人們對高品質(zhì)生活的追求，進(jìn)而推動著手機(jī)、平板等終端顯示技術(shù)的不斷進(jìn)步。展銳新一代SoC虎賁T7520支持目前應(yīng)用廣泛的HLG和HDR10/10+等格式，給用戶帶來HDR視頻的極致視覺體驗(yàn)，讓每一個用戶隨時隨地都能享受到科技和社會發(fā)展的豐碩果實(shí)。
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