视频流中的 HDR 是什么？

HDR 是某些视频看起来真实而其他视频看起来平淡的原因。它能增强亮度、对比度和色彩深度，无论是夕阳的余晖还是悬疑惊悚片中的阴影，都能让每个场景更加身临其境。

但是，提供 HDR 并不像拨动开关那么简单。开发人员必须掌握格式兼容性、设备支持和带宽限制，以确保无缝体验。本文将详细介绍 HDR 的工作原理、所面临的挑战以及如何针对不同的流媒体环境进行优化。

什么是 HDR？

大多数视频无法捕捉到我们眼睛所能看到的全部深度。明亮的高光会丢失细节，阴影会变成模糊的暗斑，颜色会显得暗淡。这是因为标准视频 (SDR) 的亮度和色彩显示有限。扩展阅读：SDR 与 HDR 的区别

High Dynamic Range（HDR，高动态范围）通过扩大对比度、亮度和色彩准确度，消除了这些限制。高光部分显得更加锐利而不显冲淡，阴影部分保持深度而不破坏细节，色彩感觉更加鲜艳，从而创造出更加逼真和身临其境的体验。

HDR 增强视觉体验的因素

标准视频会使明亮的高光变平，并压缩阴影，使我们的眼睛无法自然地看到深度和细节。HDR 则通过扩大亮度、对比度和色彩来解决这一问题，提供更丰富、更清晰、更身临其境的视觉效果。

高光更亮，阴影更深

SDR 内容的亮度通常限制在 100-300 尼特。这就是为什么明亮的场景往往看起来暗淡无光，而黑暗的场景则会丢失细节。而 HDR 的亮度可达 1,000 尼特或更高，既能保留明亮的高光部分，也能保留深邃的阴影部分。结果如何？阳光反射在水面上，看起来炫目而不刺眼，夜景也能保留丰富的细节，而不会变得模糊不清。

色谱更广

HDR 超越了狭窄的 sRGB 色彩空间，使用 DCI-P3，覆盖了 25% 以上的色彩。差异一目了然：红色更深，蓝色更鲜艳，绿色更逼真。HDR 不会呈现柔和的色调，而是呈现出应有的全色域。

用于视频流的不同 HDR 格式

有多种 HDR 格式，每种格式都有独特的特性和规格。视频流中最常用的 HDR 格式包括：

HDR10

HDR10 是流媒体平台、电视和游戏机最广泛支持的 HDR 格式。它依赖于静态元数据，这意味着亮度和颜色设置对于整部电影或剧集都是固定的。虽然它支持 10 位色深和高达 1,000 尼特的亮度，但它无法根据不同场景动态调整，这可能会导致场景变暗或高光过亮。

• 最适合：广泛的兼容性、流媒体平台和通用 HDR 采用。
• 局限性：缺乏逐场景调节功能，限制了亮度和色彩的精确度。

杜比视界（Dolby Vision）

杜比视界通过使用动态元数据进一步完善了 HDR，可以根据场景调整亮度和颜色。它支持高达 12 位的色深，亮度水平可达到 4,000 尼特或更高，从而提供更丰富、更准确的观看体验。然而，杜比视界需要许可费用和特定硬件支持，因此其普遍兼容性不如 HDR10。

• 最适合：优质流媒体服务和高端显示器。
• 局限性：专有格式，需要许可费用，且设备支持有限。

HLG（Hybrid Log-Gamma）

HLG，也称混合对数伽马，专为电视直播和体育广播而设计，允许通过单一信号传输 HDR 和 SDR 内容。与 HDR10 或杜比视界不同，HLG 不需要元数据，因此更容易集成到现有的广播基础设施中。但是，它无法提供与杜比视界或 HDR10+ 相同级别的精细亮度和色彩控制。

• 最适合：现场活动、体育广播和与 SDR 的向后兼容性。
• 局限性：不如元数据驱动格式精确。

HDR10+

HDR10+ 在 HDR10 的基础上进行了改进，引入了动态元数据，类似于杜比视界。这意味着亮度和色彩可以根据场景进行调整，在不需要许可费的情况下提高了精确度。虽然 HDR10+ 的采用率越来越高，但与标准 HDR10 相比，其支持范围仍然较小。

• 最适合：杜比视界的免费替代品，色彩精度更高。
• 局限性：设备和平台支持少于 HDR10。

为什么格式选择很重要

对于开发者来说，选择 HDR 格式不仅要考虑图像质量，还要考虑兼容性、性能和用户体验。流式传输 HDR10 可确保广泛的设备支持，而杜比视界或 HDR10+ 可在支持的情况下提供更动态的视觉效果。同时，HLG 非常适合直播内容，可确保在不同显示器之间无缝传输。了解这些权衡有助于开发者在设备和网络上提供最佳的 HDR 体验。

HDR 流媒体的技术要求

要提供真正的 HDR 体验，开发人员需要考虑硬件兼容性、带宽需求和自适应流媒体技术。以下是最重要的因素：

显示器兼容性

要体验 HDR，用户的显示器必须支持正确的 HDR 格式。大多数现代 OLED 和高端 LED 电视都能处理 HDR10 和杜比视界，而 HLG 在直播中也很常见。在优化 HDR 流媒体时，请确保您的内容与以下格式兼容：

• HDR10（电视、显示器和流媒体设备广泛支持）
• 杜比视界（支持高端电视、Apple 设备和部分 Android 设备）
• HLG（用于直播，支持较新的电视和机顶盒）

流媒体设备：确保 HDR 播放

并非所有流媒体设备都以相同的方式处理 HDR。Apple TV 4K、Amazon Fire TV Stick 4K、带有 Google TV 的 Chromecast 和下一代游戏机（PlayStation 5、Xbox Series X）都支持 HDR，但播放质量各不相同。

开发人员需要：

• 验证跨设备的 HDR 格式支持。
• 确保 HDR 内容在视频元数据中正确显示

互联网速度和自适应流媒体

HDR 会增加比特率和文件大小，这意味着更高的带宽要求。虽然 Netflix 等服务建议 4K HDR 的带宽为 25 Mbps，但这可能会根据网络拥塞情况而波动。自适应比特率流 (ABR) 有助于实时调整质量。编码需要确保流畅的 HDR 播放而无需缓冲，即使在较慢的连接上也是如此。‍

内容可用性：跨流媒体平台的 HDR

并非所有流媒体平台都普遍支持 HDR。Netflix、Amazon Prime Video、Disney+ 和 Hulu 提供 HDR 内容，但兼容性取决于用户的设备和订阅层。集成 HDR 的开发人员必须：

• 以多种 HDR 格式对内容进行编码，以实现最大覆盖范围。
• 为 SDR 用户提供后备选项。·      
• 根据用户的设备自动选择格式。

HDR 视频流中的常见挑战及其解决方法

提供 HDR 视频不仅意味着更高的质量，还意味着确保高效编码、跨设备流畅播放和优化网络性能。开发人员必须应对编码、格式兼容性和带宽管理方面的挑战，以保持最佳的流媒体体验。

内容编码和压缩

‍编码 HDR 内容需要专门的处理才能保持其扩大的亮度范围和色彩精度。色调映射和色彩空间转换对于确保 HDR 视觉效果在不同屏幕上正确显示至关重要。然而，支持多种 HDR 格式（如 HDR10、杜比视界和 HLG）会增加复杂性，如果处理不当，会增加出现色彩不一致和伪影的风险。

为解决这个问题，开发人员可配置自动执行 HDR 处理，动态应用特定于格式的优化。这样无需手动配置每种格式的编码设置，而是可以依靠实时适应的自动化工作流程，确保所有播放设备的一致性。

压缩是 HDR 内容的另一个主要问题。与 SDR 相比，更高的位深度和扩展的亮度级别会导致文件明显变大，这会给带宽和存储资源带来压力。高效的压缩策略（例如上下文感知编码）会根据场景复杂度动态调整比特率，以防止不必要的质量损失。HEVC 和 AV1 等高级编解码器提供卓越的压缩效率，在保持 HDR 保真度的同时减小文件大小。

格式兼容性

从 HDR10、Dolby Vision 到 HLG，HDR 格式各有不同，这对希望在不同设备上提供一致观看体验的开发人员来说是一个挑战。与通常只需要一种格式的 SDR 不同，HDR 需要自适应工作流程，以便根据目标平台识别和应用正确的格式。

元数据在确保准确的 HDR 播放方面起着至关重要的作用。HDR10 中使用的静态元数据定义整个视频的亮度和颜色设置，而杜比视界和 HDR10+ 等格式中的动态元数据则逐个场景调整这些参数。为了适应不同的播放环境，现代流媒体工作流程依赖于元数据驱动的编码和自适应清单文件 (HLS/DASH)，以确保无缝格式切换。

向后兼容性又增加了一层复杂性，因为并非所有设备都支持 HDR 播放。为了避免非 HDR 屏幕上的视觉效果下降，动态范围转换至关重要。自动化工作流程可以智能地将 HDR 内容映射到 SDR，同时保持对比度和色彩完整性。

例如，杜比视界 (Dolby Vision) 中常用的双层编码允许单个流同时服务于 HDR 和 SDR 设备，从而减少了对冗余资产的需求，同时在不同观看条件下保持质量。

网络和带宽要求

由于对比特率的要求较高，流式传输 HDR 内容需要大量带宽。与通常以 5-8 Mbps 的速率传输 1080p 分辨率的 SDR 不同，HDR 内容通常需要 25 Mbps 或更高的速率才能保持质量。如果不进行适当的优化，这可能会导致缓冲问题、加载时间增加以及在较慢的网络上播放质量下降。

自适应比特率流 (ABR) 在缓解这些挑战方面发挥着关键作用。通过以不同的比特率生成 HDR 流的多个版本，ABR 可以根据网络状况进行实时切换，确保播放流畅，避免不必要的质量下降。

常见问题 (FAQ)

视频流中的 HDR 是什么？

HDR（高动态范围）通过提供更广泛的亮度和色彩来提高视频质量，与标准动态范围（SDR）内容相比，可产生更逼真、更生动的图像。

有哪些类型的 HDR 格式可用？

最常见的 HDR 格式包括 HDR10、杜比视界、HLG（混合对数伽马）和 HDR10+。每种格式都有独特的特性，杜比视界提供动态的逐场景调整。

需要特定的设备来观看 HDR 内容吗？

是的，要享受 HDR 流媒体，您需要一个兼容的显示器（如支持 HDR 的电视或显示器）、一个支持 HDR 的流媒体设备以及一个具有足够带宽的稳定互联网连接。

哪些流媒体平台支持 HDR 内容？

Netflix、Amazon Prime Video、Disney+ 和 Hulu 等热门平台提供各种 HDR 影片，但可用性可能因您的订阅和位置而异。