HDR 和 4K 是兩個(gè)廣泛使用的行業(yè)術(shù)語(yǔ)，指的是關(guān)于內(nèi)容畫(huà)質(zhì)的技術(shù)。相比標(biāo)準(zhǔn)全高清（Full HD）和傳統(tǒng)色彩呈現(xiàn)方式，4K HDR 圖像在視覺(jué)上更加豐富、逼真。然而，在廣播領(lǐng)域引入這些格式也帶來(lái)了兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：從觀(guān)眾角度來(lái)看，這些技術(shù)是否值得投資？現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施是否具備能力來(lái)承載新增的數(shù)據(jù)壓力？我們來(lái)一一解析。

什么是 4K，為何被使用？

4K 指的是超高清分辨率 —— 3840 x 2160 像素，相比標(biāo)準(zhǔn)全高清（分辨率為 1920 x 1080）有了顯著提升。這意味著在相同的屏幕尺寸下，4K 包含了更多的像素點(diǎn)。

更高的像素密度帶來(lái)了極其清晰的畫(huà)面細(xì)節(jié)，尤其是在大屏設(shè)備上更為明顯。當(dāng) Full HD 畫(huà)面中物體邊緣可能出現(xiàn)鋸齒狀的“像素化”時(shí)，4K 則能呈現(xiàn)出更平滑的線(xiàn)條與紋理，幾乎看不到圖像失真。

Full HD 與 4K 的視覺(jué)對(duì)比

但僅靠更高的像素密度，已經(jīng)不足以真正打動(dòng)觀(guān)眾。這就引出了另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)——HDR（高動(dòng)態(tài)范圍）的作用。它通過(guò)提升色彩深度和亮度表現(xiàn)，讓畫(huà)面更加生動(dòng)、真實(shí)，帶來(lái)更具沖擊力的視覺(jué)體驗(yàn)。

什么是 HDR，它與 SDR 有何不同？

HDR 是一種擴(kuò)展圖像中最亮和最暗部分之間對(duì)比度范圍的技術(shù)。相比之下，SDR（標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)范圍） 作為行業(yè)長(zhǎng)期使用的標(biāo)準(zhǔn)，只能還原原始場(chǎng)景中大約 36% 的人眼可見(jiàn)色彩。而 HDR 能捕捉并顯示約 76% 的人眼可見(jiàn)色彩。這不僅僅是宣傳噱頭，而是視覺(jué)感知上的實(shí)質(zhì)性飛躍。

SDR 與 HDR 色域的視覺(jué)對(duì)比

在 HDR 技術(shù)下，陰影部分不再沉沒(méi)于模糊的黑暗之中，高光部分也不會(huì)顯得過(guò)曝失真。相反，畫(huà)面更具深度和層次感，呈現(xiàn)出更多可見(jiàn)的色彩漸變和細(xì)節(jié)表現(xiàn)。其動(dòng)態(tài)范圍也更加接近人眼自然所感知的效果。

SDR 與 HDR 亮度級(jí)別的視覺(jué)對(duì)比

HDR 是如何捕獲的？

有幾種方法可以產(chǎn)生 HDR 內(nèi)容。例如，移動(dòng)設(shè)備經(jīng)常以不同的曝光度（過(guò)曝、正常、欠曝）拍攝多張圖像，并使用 HDR 合并算法將它們合并起來(lái)。這種方法能夠捕捉到場(chǎng)景中從最暗到最亮的廣泛細(xì)節(jié)，從而生成具有高動(dòng)態(tài)范圍的圖像，使得亮部不過(guò)曝，暗部不丟失細(xì)節(jié)，最終得到比傳統(tǒng) SDR 圖像更接近真實(shí)世界的影像效果。在這些 HDR 圖像中，亮度級(jí)別得到了極大的擴(kuò)展，允許顯示更多細(xì)節(jié)和色調(diào)，即使是在非常明亮或黑暗的區(qū)域。

智能手機(jī)上的 HDR 圖像捕獲過(guò)程這種方法彌補(bǔ)了價(jià)格較為便宜的移動(dòng)傳感器能力有限的問(wèn)題。而專(zhuān)業(yè)相機(jī)則可以在單次拍攝中捕捉完整的動(dòng)態(tài)范圍，無(wú)需通過(guò)算法進(jìn)行合成。其結(jié)果是呈現(xiàn)出更干凈、更自然的圖像，能夠更準(zhǔn)確地還原真實(shí)世界的光影效果和色彩表現(xiàn)。

你應(yīng)該選擇哪種 HDR 格式？

HDR 并不是一種單一的技術(shù)，而是一系列標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)稱(chēng)。目前市面上存在多種 HDR 格式，不同的電視制造商支持的格式也有所不同。最常見(jiàn)和廣泛使用的包括：

HDR10：這是一種開(kāi)放、免版稅的標(biāo)準(zhǔn)，使用靜態(tài)元數(shù)據(jù)。這意味著在整部電影或節(jié)目播放過(guò)程中，亮度和色域設(shè)置是固定不變的。作為通用標(biāo)準(zhǔn)，HDR10 是大多數(shù) HDR 內(nèi)容的基礎(chǔ)。

HDR10+：這是 HDR10 的增強(qiáng)版本，引入了動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)技術(shù)，使得亮度和對(duì)比度可以根據(jù)每一場(chǎng)景甚至每一幀進(jìn)行調(diào)整。這在非常暗或非常亮的畫(huà)面中能呈現(xiàn)出更精確的細(xì)節(jié)表現(xiàn)，畫(huà)質(zhì)更加優(yōu)化。

Dolby Vision（杜比視界）：這是一種高端專(zhuān)有的 HDR 格式，需要授權(quán)許可。它支持最先進(jìn)的動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)、高達(dá) 12 位的色彩深度以及峰值亮度超過(guò) 4000 尼特的表現(xiàn)能力。杜比視界專(zhuān)為頂級(jí)視聽(tīng)體驗(yàn)設(shè)計(jì)，提供最豐富的色彩、亮度與對(duì)比度層次。

HLG（混合對(duì)數(shù)伽馬）：這是一種面向廣播的 HDR 格式，無(wú)需元數(shù)據(jù)，并且向下兼容 SDR。這意味著同一個(gè)信號(hào)可以在 HDR 和 SDR 設(shè)備上正確顯示，不會(huì)失真。雖然其色域和動(dòng)態(tài)范圍略遜于 Dolby Vision 或 HDR10+，但已經(jīng)足以滿(mǎn)足大多數(shù)電視節(jié)目的播放需求。

那么，如此多的標(biāo)準(zhǔn)，該如何選擇？如果你追求最廣泛的兼容性，可以選擇 HDR10。

如果你希望獲得更好的畫(huà)面對(duì)比和細(xì)節(jié)表現(xiàn)，并且設(shè)備支持，可以?xún)?yōu)先考慮 HDR10+ 或 Dolby Vision。對(duì)于電視直播或無(wú)法使用元數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景，HLG 是理想的選擇。不同格式之間各有優(yōu)勢(shì)，選擇時(shí)應(yīng)結(jié)合你的設(shè)備支持情況、內(nèi)容來(lái)源以及個(gè)人對(duì)畫(huà)質(zhì)的需求來(lái)綜合判斷。

流媒體平臺(tái)上的 HDR 格式使用情況

對(duì)于專(zhuān)業(yè)廣播和可擴(kuò)展的 IPTV/OTT 服務(wù)，HLG 通常是更實(shí)用的選擇。它易于實(shí)施、無(wú)需授權(quán)許可，并且相比 SDR 能帶來(lái)顯著的畫(huà)質(zhì)提升。然而，

如果你是在制作高端電影內(nèi)容，那么根據(jù)你的預(yù)算和目標(biāo)受眾，Dolby Vision 或 HDR10+ 可能是更合適的選擇。

現(xiàn)實(shí)廣播中 4K HDR 的普及程度如何？

你可能會(huì)好奇：實(shí)際以 4K 和 HDR 格式播出內(nèi)容的廣播商占多少比例？是 10%、20%，還是甚至 50%？然而，來(lái)自一家流媒體監(jiān)測(cè)服務(wù)的真實(shí)數(shù)據(jù)顯示出一個(gè)不同的情況。

SDR、4K 和 4K+HDR 使用情況的細(xì)分

根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)，以 4K 格式播出的內(nèi)容不到 1%，而以 4K HDR 格式播出的內(nèi)容則不到 0.1%。為什么會(huì)這么少呢？穩(wěn)定且高質(zhì)量的 4K HDR 廣播仍然罕見(jiàn)，主要是由于以下幾個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)：

1. 編碼成本高。

將視頻轉(zhuǎn)碼為 4K HDR 需要大量的 GPU 資源，特別是對(duì)于實(shí)時(shí)應(yīng)用而言。下面基于 CodecWorks 的圖表顯示了全高清 SDR 和 4K HDR 編碼之間的 GPU 負(fù)載對(duì)比。

這些挑戰(zhàn)表明，盡管 4K 和 HDR 技術(shù)能夠提供極其出色的視覺(jué)體驗(yàn)，但在實(shí)際廣播中普及這些技術(shù)仍面臨諸多障礙。高昂的編碼成本、對(duì)傳輸帶寬的更高要求以及內(nèi)容制作和處理的復(fù)雜性都是限制其廣泛應(yīng)用的重要因素。因此，目前大部分廣播內(nèi)容依然采用傳統(tǒng)的 SDR 標(biāo)準(zhǔn)，而 4K 和 4K HDR 主要局限于特定的內(nèi)容提供商或平臺(tái)，并且通常與高端服務(wù)相關(guān)聯(lián)。

全高清與 4K HDR 的 GPU 負(fù)載對(duì)比

如你所見(jiàn)，單個(gè) 4K HDR 頻道就能完全占用一個(gè)GPU，意味著每張顯卡只能處理一個(gè)頻道。相比之下，相同的硬件可以處理多達(dá)六個(gè)全高清流。這種可擴(kuò)展性的瓶頸顯著提高了每個(gè)頻道的成本。

2. 傳輸成本高。

傳輸 4K HDR 內(nèi)容所需的帶寬遠(yuǎn)超過(guò)全高清 SDR。據(jù)觀(guān)察，比特率差異通常高達(dá)三倍。這意味著不僅在編碼階段需要更多的計(jì)算資源，在內(nèi)容傳輸給觀(guān)眾的過(guò)程中也需要更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬，這進(jìn)一步增加了成本和復(fù)雜性。因此，盡管4K HDR提供了更高質(zhì)量的視覺(jué)體驗(yàn)，但其普及面臨著技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的雙重挑戰(zhàn)。

全高清 SDR 與 4K HDR 的比特率對(duì)比高速網(wǎng)絡(luò)仍然昂貴，且并非在所有地區(qū)都能普及，尤其是在企業(yè)環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施有限的地區(qū)。這限制了高質(zhì)量流媒體的覆蓋范圍及其商業(yè)可行性。

3. 支持播放的設(shè)備較少。盡管具備 4K HDR 功能的電視正在逐漸增多，但它們?cè)谑袌?chǎng)上仍屬少數(shù)。這類(lèi)顯示設(shè)備價(jià)格依然較高，而大多數(shù)用戶(hù)仍在使用筆記本電腦、智能手機(jī)或普通款電視觀(guān)看內(nèi)容，而這些設(shè)備并不支持真正的 HDR 播放。

4. 內(nèi)容資源有限。即使你擁有一臺(tái)標(biāo)注為 “4K HDR” 的電視，實(shí)際能觀(guān)看到真正 HDR 內(nèi)容的機(jī)會(huì)仍然相對(duì)較低。此類(lèi)內(nèi)容依舊稀缺：現(xiàn)有片庫(kù)數(shù)量有限，大多數(shù)流媒體平臺(tái)也只是提供極少量的 HDR 片源。

總結(jié)部分

由于上述種種限制，目前 4K 和 HDR 仍然是高端技術(shù)，主要應(yīng)用于特定場(chǎng)景中，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模普及。全面推廣在經(jīng)濟(jì)上尚不可行，受到基礎(chǔ)設(shè)施和成本因素的嚴(yán)重制約。不過(guò)值得一提的是，幾乎所有現(xiàn)代電影都采用超高分辨率和 HDR 技術(shù)拍攝。然而，在分發(fā)過(guò)程中，為了優(yōu)化數(shù)據(jù)處理和降低傳輸成本，這些內(nèi)容通常會(huì)被壓縮成更小的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行發(fā)布。