HDR電視是用硬體還是軟體的方式實現的？

先寫結論：

HDR(High Dynamic Range) 顯示實際上是一個既需要軟體支持，也需要硬體支持的的技術。
回歸最本質的需求，HDR技術目的是為了實現：
A. 更廣闊的色域
B. 更高的對比度
以下內容分別介紹AB兩項的軟硬體實現方式。

A.更廣闊的色域

對於不太清楚什麼是色域的小夥伴，可以先閱讀一下如下兩個問題，可以幫你快速入門

三原色是怎麼來的？憑什麼兩個頻率不同的光波疊加會表現的像是另一種頻率的光？ Gamut Mapping

A1. 廣色域的軟體實現。
目前的電視節目，絕大多數採用的是ITU-R BT.709進行錄製和播放的 。具體介紹可以參考wiki：

Rec. 709 - WikipediaRec. 709 - Wikipedia

而HDR技術的軟體實現，就是需要片源 / 編碼-壓縮-傳輸 / 顯示終端 都要使用更廣闊的色域，目前主流的方案是使用BT.2020 替代原來的BT.709，其範圍差異如下圖這樣。 總體來說這部分難度不大。

A2. 廣色域的硬體實現。
這部分要比軟體實現難很多了。其實這個問題換一個角度來理解會比較容易：
為什麼現在的LED/OLED色域不廣呢？
那是因為LED的光譜是非連續的，某些波長的光源難以找到合適的材料或者成本極高，找到經濟實惠，壽命有保證的LED材料，是諾獎級別的成果。

藍色發光二極體 (blue LED) 與其他 LED 相比有何特別？為什麼憑此發明能夠獲得 2014 年諾貝爾物理學獎？

現在主流的廣色域LED方案有如下幾種：
a.開發和使用色域更廣的白色LED或LED燈組。（主流）
b.白色LED + 純色LED補充色域。
c.使用熒光粉補充色域。
但是很遺憾的是，即便用盡以上所有的技術，目前民用的LED/OLED能夠達到的色域，也就是BT.709 的色域範圍左右（或者說大家看得比較多的手機廠宣傳的【95%NTSC色域】也差不多），HDR標準帶來的BT.2020補充的色域，在LED/OLED液晶顯示器上是實現不了的。。。當然BT.2020擴充的主要是靛藍色（indigo）區域，這個區域的顏色對正常繪圖來說並不是一個很常見，很重要的顏色。所以實際上BT.2020的畫面在大多數場景並不會比BT.709靚麗許多。
你在廣告上看到的HDR 和 非HDR對比圖，實際上是類似 103% BT.709 對比 70% BT.709 的效果，並不是真正的HDR哦。。。HDR標準帶來的BT.2020色域，現階段只能在專業監視器和激光顯示器上實現。
那麼問題來了，各TV廠為什麼還要大張旗鼓的宣傳這個根本實現不了的技術呢？
1 現階段HDR的效果主要體現在對比度提升，色域只是做一個宣傳噱頭，所謂「HIGH」也只是因為以前做的太「LOW」。
2 標準要一定程度超前技術，目前行業最尖端的已經有可以做到110% BT.709色域的了，雖然這個進步很緩慢，但BT.709 逐漸退休也是必然的了。

B. 更高的對比度（亮場更亮，暗場更暗）

B1. 高對比度的軟體實現。

和廣色域一樣，也是需要新的編解碼標準來實現。但說白了，實質上只是GAMMA曲線的調整而已，沒有什麼高科技的。 難點是需要 片源-編解碼-顯示 這個部分，要使用同樣的標準才行，這需要一個跨行業的整合能力。 片源的產生是靠各影業公司或者DV設備商，編解碼是靠發行商和網路平台，顯示靠終端設備廠。 能讓這許多環節都按你的標準來，才是最重要的能力。目前還是比較看好DOLBY 和 藍光協會。

B2. 高對比度的硬體實現。

亮場更亮：
你得有一顆超亮的光源（現在的HDR設備普遍要求800～1000nit，以前的只有100～300nit哦）。其實原理簡單粗暴：要亮是不是，加大功率啊！但是由於LED的壽命是和溫度指數級相關的，這部分技術主要難點在於控制溫度和負載均衡以保證壽命。LED這部分相對簡單，一是各個LED工藝基本相同，二是散熱設計好做。 但OLED這部分難度就非常大了，比如各種「燒屏門」就不羅嗦了。所以在電視上的OLED比較常用的對策是使用白色OLED+RGB的濾光片來實現彩色，而比較少直接用RGB三色OLED（壽命捉雞啊，藍光死的快啊）。

暗場更暗：
這個光源還得是動態，根據所顯示的畫面進行調整，降低暗部背光，甚至完全關閉。
就「動態」特性OLED就是無敵的存在了，每一顆都可以單獨完全關閉，實現「純黑」。所以傳統的啥4000:1的對比度對於OLED都是沒意義的，因為OLED可以做到 ∞:1 。
LED實現動態性最極端的方案就是在1080p的液晶面板下，再鋪一層1080p的單色液晶面板用於控制背光。這樣非常浪費成本，光源浪費嚴重。現在LED實現高動態對比度主要技術是區域背光（Local Dimming）技術。因為人眼對光線的感知其實解析度並不高，所以沒必要將背光也分1920x1080 這麼多分區，有個10x10就夠了。 這100個區域的背光值根據區域內畫面單獨調節，從而實現類似OLED的效果。但無論如何，LCD + 背光的組合或多或少總有漏光，所以做不到 ∞:1 ，但是也足以將動態對比度提升到 100,000:1 這種等級。

最後的總結和吐槽：

真正的HDR顯示需要以上各方面的配合，才能讓你的眼睛看到更多。
但遺憾的是，目前國內的HDR技術被濫用和透支的太多，有的企業甚至只做了A1就說自己是HDR電視了，實際上對消費者來說並沒有任何作用。
還有更奇葩的，如上的A1 A2 B1 B2 全都不做，包含一個內置「濾鏡」效果也說自己是HDR。。。這部分做攝影和後期的朋友應該比較了解，PS，美圖秀秀之類的都有「HDR」濾鏡，本質是色調映射，做出來會有一些HDR的高對比度，高清晰度的效果。其實 做個簡單的對數就得了，就這一小段代碼就行了：

float l_map(double l,double l_av)
{
double temp=0;
if(l_av==0.0)
{
l=l+1;
l_av=l_av+1;
}
double y1=log(l+1)/log(256.0)*log(10.0)/log(2+pow((l+1)/256.0,log(0.95)/log(0.5))*8)*255;
double newval=pow(l/l_av,0.8)*y1;
if(newval&>255.0)
newval=255.0;
else
{
if(newval&<1) newval=1; } return newval; }

處理出來是這個效果：

是不是很「HDR」？ 是不是秒秒鐘把你的顯示器變HDR設備了？