紫光展鋭新一代5G SoC——虎賁T7520，採用6nm EUV先進工藝、低功耗的系統設計，大幅提升的AI算力和多媒體影像處理能力，為5G智能體驗帶來更好的選擇。虎賁T7520 5G SoC，在硬件上支持多種格式的HDR視頻內容的解碼和顯示增強功能，將HDR視頻高清呈現在手機、平板等終端上。HDR視頻是什麼？背後用什麼技術來呈現HDR視頻的驚豔效果？請隨小編一起深入瞭解。
HDR視頻是什麼
隨着相機拍照和遊戲對HDR特效的廣泛宣傳，很多用户都聽説過HDR這個名詞，但説到什麼樣的視頻才稱得上HDR視頻時，很多人還是一臉蒙圈。相機上的HDR拍照，或者遊戲裏的HDR特效，能夠帶來更大的對比度、更寬的亮度範圍、更廣的色域，更清晰的畫面細節和層次，逼真地重現真實場景，使影像更加真實與鮮活。從2015年開始，HDR作為一種顯示標準，在電視行業開始迅速蔓延，並逐漸在中高端手機、平板等移動終端上應用。
HDR視頻格式有多種，除了大家熟知的杜比視界（Dolby Vision），業內還有HDR10/10+、HLG以及Technicolor HDR等。超高清聯盟（UHD Alliance）等業界組織規定，HDR視頻至少應滿足三個特徵：高動態範圍、高色深以及廣色域。
高動態範圍
在圖像顯示領域，動態範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“高動態範圍”場景。
與之相對應的則是標準動態範圍（SDR，Standard Dynamic Range）場景。正常人眼可以分辨出自然界很寬的動態範圍，從無光的暗室（約等於10-3尼特），到明亮的太陽（大於10¬¬6 尼特），能感受到的瞬時對比度範圍可達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高於當前主流的顯示設備。HDR顯示技術就是要提升顯示的亮度範圍，在顯示亮度更亮的同時，也讓呈現的黑色更黑。
根據韋伯定理，人眼對於亮度變化的感知是不均勻的。在低亮度區域，人眼的敏感度較高，因此自然界中很小的亮度範圍，都能夠被人眼察覺。在高亮度範圍，人眼的敏感度較低，因此自然界中的大範圍的亮度變化，在人眼感知上並不大。由於人類感知的“中灰”，在實際自然光線中對應於白光的20%的亮度。因此，如果完全按照自然光線的數值進行灰度處理，純黑到中灰這一區間在人類感知中佔到一半的灰度，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。為了充分利用數字灰階，同時滿足人眼的亮度感知特點，業界通過實驗確定了電光轉換函數（EOTF，Electronic Optical Transfer Function），用較多的灰階，來表達人眼敏感的中低亮度，較少的灰階來表達人眼不敏感的高亮度。它將數字編碼的像素亮度轉換為顯示設備的物理亮度，從而顯示出HDR視頻所需要的0到10000尼特的亮度。
高色深
在數字圖像領域，圖像像素的數據通常是用固定長度的整數來表示的，我們稱之為“色深”。現在的普通SDR視頻中用256個灰階（8比特）來表示紅綠藍三原色從0到100 尼特的亮度。假如繼續沿用256個灰階來表示對應的亮度，就會出現亮度的斷層和不連續，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
衡量顯示質量的另一個維度是色彩表現。下圖中xy平面上的馬蹄形區域是人眼可以觀察到的色彩範圍，而SDR視頻可以表現出的色彩範圍僅限於圖中BT.709色域的區域。可以看到，SDR視頻可以呈現的色彩範圍僅僅是人類視覺中非常小的部分。HDR視頻為了更真實地還原人眼視覺感受，使用了更大的色域範圍，即廣色域。國際電信聯盟無線電通信部門（ITU-R）提出的BT.2020色域標準，儘可能大的覆蓋人眼可見光色彩的範圍，並期望其作為HDR視頻最終可以達到的色彩表現。
HDR視頻怎麼呈現
HDR視頻是一系列先進技術的組合，要觀看HDR視頻，用户必須滿足三個條件，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。這三點缺一不可，任意一點無法達到，都無法體驗到HDR視頻給我們帶來的視覺感受。
隨着HDR顯示標準的大力推廣，HDR視頻源越來越豐富，用户獲取HDR視頻源並不困難。另外，視頻編解碼技術經過多年的迭代發展，越來越多的中高端終端設備也具備了H.265等視頻標準的10bit 60fps的解碼能力。
但是，由於面板功耗、顯示的位深和色域範圍等屏幕技術的限制，除了非常高端專業的顯示器，手機、平板等終端設備的屏幕往往很難滿足直接顯示HDR視頻畫面的需求。如果在動態範圍不足的手機屏幕上，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。
虎賁T7520內置了全硬件化的10bit@60fps視頻解碼器和顯示增強技術，從系統上全鏈路解決了上述難題，讓HDR視頻在手機、平板等終端的標準動態範圍屏幕上得到更好的呈現。
紫光展鋭開發的顯示增強技術，通過運用色域轉換、色調映射和動態對比度增強技術，將高動態、高位深和廣色域的HDR視頻轉換成適合在SDR屏幕上播放的畫面。在SDR屏幕上充分還原HDR視頻精美的畫面質量和絢麗的色彩表現。
色域轉換
Color Gamut Conversion
將HDR視頻的廣色域（例如BT.2020）轉換為屏幕對應的色域(如sRGB或DCI-P3)，解決畫面中色彩欠飽和失真問題。
色調映射
Tone Mapping
將HDR視頻從高動態範圍映射到終端屏幕的動態範圍，在抑制畫面高亮區域出現過曝的同時，解決暗區細節丟失的問題。
動態對比度增強
Dynamic Contrast Enhancement
根據畫面內容智能調整圖像的動態對比度，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，高端電視領域的極其豐富的視頻內容以及顯示技術的革新，提升了人們對高品質生活的追求，進而推動着手機、平板等終端顯示技術的不斷進步。展鋭新一代SoC虎賁T7520支持目前應用廣泛的HLG和HDR10/10+等格式，給用户帶來HDR視頻的極致視覺體驗，讓每一個用户隨時隨地都能享受到科技和社會發展的豐碩果實。