Assertive Display 5：令人叹为观止的HDR体验

2017年11月21日

不久之前，我们讨论过改变未来显示解决方案的颠覆性趋势以及高动态范围 (HDR) 所能带来的改变，它们提供了逼真度更高的观看体验，保留亮度和纹理以及最大程度接近人类视觉体验的画面。

现在是时候揭开它的神秘面纱了， Arm Assertive Display 5 ，它能够为显示流水线带来整套的HDR管理功能。

长期以来，Assertive Display 都被誉为市场领先的户外可视性解决方案，截至目前已装配超过10亿台移动设备。它采用了创新的局部色调映射引擎，可以持续不断地调整每一个像素，以补偿不那么理想的条件——比如显示器的限制、环境光线条件和减弱的背光，无论在室内或是阳光明媚的户外都可以获得高品质的观看体验。

HDR，为您提供逼真的观看体验

此前，显示技术一直很难复制人类眼睛所看到的内容：传统的标准动态范围(SDR)内容，比如sRGB的对比度在2,000:1 左右，这意味着阴影在屏幕上会变成暗黑的一块，而照亮区，比如云朵，往往被漂白了。

然而HDR内容的对比度可以达到100,000:1左右，能够让色彩看上去更丰富，细节更鲜活、纹理更真实，实现逼真到令人叹为观止的观看体验…… 当然，前提是能准确地复制这样的对比度。

理想的状况是我们都在黑暗的房间里用高端的HDR面板观看HDR内容，这样就能保留光影的细节，呈现出色的HDR画质。不过，大多数人都希望在一系列不那么理想的观看条件下看电影，而目前消费市场上绝大多数的屏幕都无法显示HDR内容的全部动态范围。

然而，有一个解决方案...

显示流水线的HDR管理

无论我们是在移动手机还是先进的HDR面板上观看，都想当然地认为只需轻触按钮我们的内容就会或多或少地忠实再现。然而，将这些图像输送到屏幕的流水线相对较长而且复杂。

首先，数字图像被捕捉到，然后进行高效地压缩和编码，以便传输到你的设备。之后进行色调映射，或者让HDR内容适应较低规格的显示器，或者“升级”内容以便显示在HDR设备上，同时动态补偿环境的光照条件。最后，图像显示在目标设备上。

Assertive Display 5的HDR管理功能可以控制显示流水线当中的每一个阶段，实现最佳性能，并且大幅提升节电效能：

HDR到SDR的映射：准确地将HDR内容映射到显示器的规格上，补偿环境光照条件
HDR到HDR的映射：补偿HDR在环境光照条件下的易损性，否则HDR内容的价值和观看体验将受到损害
即使背光减弱也能保留HDR体验，尤其是在手持设备和笔记本电脑上，实现HDR 观看体验的同时大幅提升节电效能
支持HDR10和HLG标准：PQ、PQ10 和 HLG10

完美的画面：局部色调映射的传奇

Assertive Display 5 采用一款先进的、高精度局部色调映射引擎iridix8 HDR，即使在SDR面板上也能提供出色的HDR体验。

色调映射实际上就是将一组色彩映射到另一组上，在动态范围有限的设备上近似显示高动态范围图像。

全局 (又称空域不变的) 色调映射创建了一条平均转移曲线，然后利用它以同样的方式去映射图像内的每一个像素。尽管完成起来快速又简单，它还是有可能导致亮度、对比度和饱和度的损失以及色彩和肤色的偏移。

局部 (又称空域变化的) 色调映射利用更加复杂的算法，根据图像的具备特性为每个像素计算出个体转移曲线，保留亮度、色彩和对比度，并呈现较暗区域内的细节。因为人类视觉对局部反差极其敏感，它会创建出更加逼真的图像，细节丰富，眼睛会觉得它最大程度地反映了人类的视觉体验。

HDR内容非常不适合在阳光下观看。环境光线和反射会导致显示面板损失对比度和细节，不过 Assertive Display 的色调映射可以进行动态补偿，从而确保用户在任何环境光照条件下获得全方位、高品质的HDR观看体验。

先进的色域和色彩管理

较之传统的内容格式，HDR内容通常有着更宽的色域：SDR采用Rec.709色彩空间，HDR 采用Rec.2020的宽色域或WCG。

HDR增加了图像的动态范围，WCG增加了可用的调色板：每种色彩的色调增多，色彩强度也随着增加，从而提供更丰富、更逼真的观看体验。

虽然目前的HDR显示器还无法呈现Rec.2020的全色域，但它们可以显示介于Rec.709 和Rec.2020之间的P3色域，而且性能一直在不断提升。但正如我们之前所提到的那样，无论显示面板的特性如何，内容的色域必须准确地映射到显示器的色域上，从而获得最逼真的色彩体验。

三维颜色查找表 (3D LUT) 提供了一种高效的解决方案，单独地映射颜色通道，以保留更宽色域的纹理，不过这通常会增加昂贵的硬件成本。但是，针对3D LUT的硬件实现，Assertive Display 5采用了一种新颖、紧凑而且廉价的硬件实现，进行先进的色域与色彩映射，保留色彩细腻的层次，呈现真实的观看体验。