发布时间：2023年10月19日
HDR已经成为我们观看体验中最受关注的发展之一，它将高分辨率（标称4K +8 K）与高动态范围（通过PQ -感知量化或HLG -混合对数伽马）和宽色域（Rec 2020）相结合。
然而，整个HDR概念仍然定义得比较模糊，甚至连基础知识都很难快速掌握。
HDR
HDR的诞生有些困难，不同的显示器制造商有效地定义了自己的HDR规格，基于HDR 10，HDR 10+，杜比视觉和HLG。
作为回应，UHD联盟已经发布了所谓的最终（目前）Ultra HD规范，称为Ultra HD Premium，而Eurofins已经推出了他们的4K HDR Ultra HD Logo计划，还有更多的认证标准，承诺更多。
此外，HDR规范的各个方面可以并且通常是孤立使用的。例如，没有什么可以阻止标准色域显示器（Rec709），具有标准HD甚至SD分辨率，与具有高对比度范围的HDR EOTF一起工作。
HDR的问题是人们普遍缺乏对HDR技术方面的理解，以及它们对最终观看图像的实际意义。本页重点介绍了一些这样的问题，并试图解释其相关的潜在好处和问题。
PQ & HLG
本页特别关注PQ和HLG HDR以及它们对显示器校准、图像工作流程和最终图像查看体验的意义。虽然Philips/Technicolor和EclairColor HDR格式作为标准HDR格式选项包含在ColourSpace中，但它们尚未广泛使用，因此在此技术中被省略。页面以帮助理解的简单性。
本页解决的一些问题是：
- HDR -不仅仅是更明亮
- 绝对值与相对观看环境
- 元数据-为什么需要它？
- 基于PQ的HDR – Dolby Vision、HDR 10和HDR 10 +
- HLG HDR – BBC
- HDR -现实和相关问题
- WCG -宽色域
- UHD -分辨率
注：PQ HDR定义了HDR 10、HDR 10+和杜比视界，因为它们都使用相同的目标色彩空间-Rec 2020色域，具有相同的PQ EOTF。因此，所有的校准基本上是相同的。基于HLG的HDR是不同的。
HDR -不仅仅是更亮
关于HDR的最大困惑是，它并不试图使整个图像更亮，不幸的是，这似乎是一个常见的误解，而是旨在为光谱高光细节提供额外的亮度净空-例如Chrome反射，太阳照射的云，火，爆炸，灯泡灯丝等。
显然，在分级过程中，调色师/DoP和任何其他对最终图像外观有影响的人都可以自由地使用扩展的亮度范围，因为他们认为合适。但是，偏离保持平均图像水平与SDR一致的预期应用将产生意想不到的结果，并且最终观看者将评估为图像质量差。
必须记住的是，如果明亮的画面的平均面积高，则许多HDR显示器不能保持对输入信号亮度变化的线性输出亮度响应。只有一小部分屏幕区域可以是HDR明亮的。EIZO CG 3145 Prominence是为数不多的HDR显示器之一，由于使用了有效的每像素背光，因此可以保持线性输出亮度响应输入信号亮度。
HDR -它对图像级别的真正意义
以下内容直接摘自ST 2084（PQ EOTF）规范。
该EOTF（ST 2084）旨在创建具有更大亮度范围的视频图像;而不是用于创建具有总体较高亮度水平的视频图像。为了跨具有不同输出亮度的设备呈现的一致性，内容中的平均图片水平将可能保持与当前亮度水平相似;即，中等范围场景曝光将产生适合于视频或电影的当前预期亮度级。
基于PQ的ST 2084 HDR规范最初将预期参考白色（标称漫射白色）定义为大约100尼特，这与SDR（标准动态范围）显示器基本相同，如针对母版制作（分级）等级-1应用所规定的。对于PQ HDR，预期100尼特以上的亮度仅用于光谱高光细节。这意味着对于大多数图像而言，PQ HDR显示器的平均图像水平（APL）与SDR显示器没有显著差异。
然而，基于PQ的HDR图像的后续评估显示，利用大约200尼特的漫射白色获得了更好的相对图像。这已经被ITU的BT.2408规范所采用（实际上是203尼特），这是完整PQ信号（输入）电平的58%。
BBC的HLG HDR标准使用75%的信号（输入代码值）范围作为标称漫射白色，这显然是一个“输出尼特变量”值，因为HLG标准是一个“相对”标准，而不是PQ的“绝对”标准。这与现有的SDR标准一致，其中，对于白天观看，在更高的峰值亮度水平下运行峰值白色是常见的做法，如在大多数家庭休息室中的情况。
尽管HLG漫射白色的标称尼特值将随着显示器的峰值亮度而变化，但是1000尼特显示器将使漫射白色放置在200尼特左右，类似于基于PQ的HDR，而5000尼特HLG显示器将使漫射白色放置在550尼特左右，这取决于系统伽马（参见稍后关于HLG系统伽马的信息）。
因此，现实情况是，HDR应该主要增加SDR显示器的现有亮度范围，因此可以在图像的较亮区域看到更多细节，而现有SDR图像只是剪切或至少滚降图像细节。
以下直方图是SDR（标准动态范围）图像与其PQ HDR等效图像之间差异的简化视图。
请注意，在SDR和ST 2084 HDR图像之间，APL（平均画面水平）保持大致一致，只是对比度范围和镜面高光水平增加。
请记住，100尼特和200尼特之间的差异是对数差异，而不是亮度的两倍，所以实际上是相当小的。
如果理解HDR的这种标称漫射白色方法，并且基于使用镜面高光的附加亮度范围创建图像，则将实现HDR的真正潜力。
绝对值与相对- PQ与HLG
当我们在家看电视时，我们已经接受的一件事是，我们设置电视的峰值亮度，以适应容纳电视的房间内的现有观看环境-最常见的是休息室。这显然是忽略了视频发烧友，有环境控制的人洞穴与真正的家庭影院设置，但他们不是家庭电视观看的规范。
虽然我们知道并理解SDR分级显示器将被校准到100尼特，但我们也理解它将被放置在一个受控的分级环境中，环境光线很少。SDR的相对伽马方法的优点在于，电视可以简单地变得更亮，以克服不可控的光污染环境，包括使用不同的伽马值。
基于PQ的HDR用于家庭观看的一个经常被忽视的潜在问题是，由于标准是绝对的，因此无法增加显示器的光输出以克服周围房间的光水平-峰值亮度无法增加，固定伽马（EOTF）曲线也无法增加。
自从我们第一次指出PQ HDR作为绝对标准的问题以来，杜比引入了IQ作为一种方法来尝试克服这个问题。
IQ故意打破了PQ标准，试图为更明亮的观看环境“提亮”图像。
如上所述，使用基于PQ的HDR，平均图片级别（APL）将近似匹配常规SDR（标准动态范围）图像的平均图片级别。结果是，在不太理想的观看环境中，其中周围房间亮度水平相对较高，PQ HDR图像的大部分将显得非常暗，阴影细节可能变得非常难以看到。对于200尼特的漫射白色目标，而不是原始的100尼特漫射白色，这仍然是正确的。
为了能够查看基于PQ的“绝对”HDR图像，必须非常小心地控制环境光水平。比SDR看起来更重要。这确实意味着使用真正的家庭影院环境。
或者，PQ EOTF（伽马）必须被故意“打破”，以允许更明亮的图像-杜比的IQ实现。
为了支持这一说法，基于PQ的HDR观看所需的平均环绕照明水平被指定为5尼特，而对于SDR，它一直被指定为显示器最大亮度的10%。不幸的是，SDR的环绕照明规格也被（错误地）更改为5尼特。
PQ——An Absolute Standard绝对标准
将PQ称为“绝对”标准意味着对于每个输入数据电平，存在必须遵守的绝对输出亮度值。没有变化的余地，例如改变伽马曲线（EOTF），或增加显示器的光输出，因为这已经达到了最大值。
(This语句忽略动态元数据，稍后将详细介绍。）
下表显示了1000 nit TV的PQ EOTF示例：
| 数据输入-10位 | 输出亮度-尼特 |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 100 | 0.306 |
| 200 | 2.258 |
| 300 | 9.211 |
| 400 | 29.386 |
| 500 | 82.382 |
| 600 | 214.612 |
| 700 | 536.845 |
| 769 | 998.932 |
对于基于HLG的相对HDR，这可以不是问题，因为HDR标准可以以与传统SDR TV完全相同的方式缩放，并且进一步包括基于环绕照度的系统伽马变量，特别旨在克服环境照明问题。
但是，话虽如此，如果显示器的峰值亮度低于约，则基于HLG的HDR具有其自身的问题。1000尼特，因为HDR图像的平均画面水平将比等效SDR图像显得更暗。这是由于标称漫射白色点低于SDR电视机的实际峰值亮度到200到250尼特，这对于家庭观看环境是正常的。
有关PQ和HLG标准的EOTF曲线的更多具体信息，请参见下文。
元数据
基于PQ的HDR使用嵌入在信号内的元数据来向接收显示器提供关于分级显示器的参数和图片内容的信息，接收显示器使用该信息来“猜测”其最佳配置以显示图片内容。
注意：术语猜测不是用来否定的，而是因为元数据的应用取决于要精确校准的底层显示器，不幸的是，目前还没有真正可行的方法来校准HDR电视-请参阅：UHD/HDR/WCG校准。
基于PQ的HDR元数据有两种形式-静态和动态。
静态和动态元数据都包括母版显示器的RGB原色的色度坐标、白色点色度和最小/最大亮度（MinDML & MaxDML）。它还包括最大帧平均亮度级（MaxFALL），这是给定程序/序列内的最高帧平均亮度，以及最大内容亮度级（MaxCLL），它定义了最亮像素的亮度。
静态元数据，正如您所假设的那样，在给定程序的整个持续时间内使用相同的值，而动态元数据根据需要经常更改-可能是逐帧更改。
HDR 10使用静态元数据，而Dolby Vision和HDR 10+使用动态元数据。
元数据-是真的需要吗？
真正需要元数据的原因只有一个-当HDR被引入时，没有电视可以匹配主控/分级显示器的峰值亮度和色域覆盖范围-特别是峰值亮度。由于基于PQ的HDR的“绝对”性质，不具有与主控显示器相同的峰值亮度是一个问题，因为图像将剪切。为了尝试克服这一点，引入了元数据以允许HDR TV重新映射图像内容以尝试克服其较小的能力-将色调映射滚降应用于EOTF/伽马曲线。
如何生成此动态元数据还有助于定义其用于回放的方式，从而有助于理解整体方法。
但是，现实情况是，元数据的使用只是从导演和调色师的意图扭曲了所观看的图像，潜在地失去了由颜色等级产生的预期情感反应。
见下文的人类发展报告-现实和相关问题。
元数据生成与应用
在分级/母版制作期间生成元数据的基本方法是首先在专业HDR显示器上对HDR内容进行分级，而没有任何形式的滚降/色调映射，使用可用的最高亮度和色域（标称P3色域，并且在1000和4000尼特之间）。然后，HDR分级的镜头通过分析系统，该系统将HDR图像重新映射到SDR，尝试保持原始HDR意图，添加动态元数据以定义HDR原始版本和SDR版本之间的变化。通常情况下，调色师将协助“修剪”通过等级，以帮助保持原始的艺术意图。
以这种方式，元数据描述了从HDR主版本到SDR版本的“分级”变化。
在该元数据可用的情况下，当在具有比原始主控显示器更小的峰值亮度和/或色域的HDR显示器上回放HDR镜头时，显示器使用动态元数据来基于回放TV的能力将镜头重新映射到SDR等级和全HDR等级之间的点。
问题是很少有家庭电视准确地应用正确的映射，严重扭曲了画面的原始艺术意图。
然而，许多家庭电视现在越来越接近匹配分级显示器的峰值亮度和色域能力，特别是因为大多数HDR主片在1000到2000尼特之间的显示器上分级，这使得对元数据的要求成为一个有趣的问题。如果观看电视可以匹配分级显示，为什么需要元数据？答案是，没有…
而非基于PQ的HDR，如HLG，不需要元数据。使用相对HDR标准而不是绝对HDR标准的主要区别之一。
HDR显示校准比较
理解以上关于是否需要元数据的内容，会带来一个关于如何比较不同HDR显示器的有趣想法。
假设现代HDR显示器都可以达到给定的最小峰值亮度水平，比如1000尼特，则使用在90%P3的UHD规范内的色域的在1000尼特处掌握的HDR源不应该触发回放显示器内的任何基于“元数据”的处理（色调映射/滚降），从而允许直接比较不同显示器的底层校准精度。
从该第一比较，然后将是相对简单的附加步骤，以比较具有以2000+尼特掌握的不同源材料的相同显示器，具有全P3色域，使得能够单独比较显示器的色调映射/滚降。
基于这个概念，ColourSpace具有子空间功能，例如使P3能够在Rec2020容器中进行分析。
注：使用元数据的另一个潜在原因是使接收电视能够了解它应该在双流HDR光盘上使用图像流的哪些组成部分。具有这种形式的元数据的HDR使用双层图像流，具有SDR基本层和用于HDR和WCG的增强层。不了解HDR的SDR电视只使用基本层，而HDR兼容电视可以将基本层与增强层联合收割机结合起来。但这些元数据对显示器的图像色度和校准没有影响。
PQ HDR -杜比视界、HRD 10和HDR 10 +
ST2084为基于PQ的杜比视界、HDR 10和HDR 10 + HDR格式定义了EOTF（Gamma）。
PQ HDR基于具有10，000 nits最大亮度能力的理论“参考”显示器，所有“真实的”显示器都参考该理论显示器，并且具有如下伽马曲线（EOTF -电光传递函数）。
如果您将其与标准Rec709伽马曲线进行比较，则差异很明显，请记住HDR范围为10，000 nits，而SDR范围为100 nits。
注意：由于基于PQ的HDR是基于10，000尼特的峰值亮度的“绝对”标准，并且Rec709是没有设置峰值亮度值的相对标准，因此实际上很难直接比较伽马（EOTF）曲线。 最接近的是将Rec709峰值亮度值的选择与1000尼特ST 2084显示器进行比较，如下所述。
有趣的是，这显示了当与基于Rec 709的显示器校准相比时，基于PQ的HDR在阴影中的“暗”程度，特别是当Rec 709显示器的峰值亮度被提升时。 这是基于PQ的HDR的主要问题之一-整体画面亮度比大多数家庭用户习惯的要低得多，使得在正常明亮的客厅条件下观看非常困难。 这是PQ HDR的标称漫射白色已调整为约 200尼特，并在下面的查看环境注意事项部分中进一步讨论。
对于PQ HDR，不同的显示器将具有不同的峰值亮度水平，并且因此需要针对EOTF曲线的修改的削波点，诸如对于杜比的4000尼特脉冲星监视器，其需要在PQ标准的大约90%处达到峰值的HDR伽马曲线。 注意：只有剪切点不同。 曲线是绝对的，所以保持一致-见本节第4张图。
索尼的BVM-X300显示器要求EOTF峰值达到PQ标准的75%，因为BVM-X300显示器的峰值为1，000尼特，而PQ标准的最大值为10，000尼特。
下面的PQ HDR EOTF曲线通过比较显示了100 Nit显示器的显示效果。
注：以上图表均标准化为0至1范围。 为了更容易理解比较，我们真的需要将所有曲线映射到它们的真实绝对值，如下所示。 （请记住，这些图表是线性的，而不是对数的，所以人眼看到的视觉效果被夸大了！）
如果我们改变图形以显示对数缩放，那么输出对于人眼来说是感知正确的，我们得到以下结果。
在本页下方的“HDR白色水平”图中也可以看到同样的情况。
值得注意的是，无论在其他地方说什么，没有HDR标准可以产生“较暗的黑色”，因为它们是由显示技术可以达到的最小黑色水平设置的，并且目前的SDR（标准动态范围）Rec709标准已经使用了任何给定显示器上可达到的最小黑色。 同样，HDR无法生成改进的阴影细节，忽略了今天的8位SDR蓝光标准与10位HDR 10-位SDR将有更好的实际阴影细节。
HDR -黑色的现实“当前的电视和蓝光标准将最大亮度限制为100尼特，最小亮度限制为0.117尼特。”
不幸的是，这充其量是一个不准确的说法，在更坏的情况下，它是营销夸张，因为蓝光格式没有这样的限制最小或最大亮度水平，因为这些值是由显示器的设置定义-记住SDR是一个相对标准，而不是绝对的。 最低水平（黑色水平）通常只是显示器可以达到的最低水平，范围可以从OLED显示器上的非常暗（例如0.0001尼特）到更便宜的LCD显示器上的更高水平（约0.03尼特或甚至更高）。 家庭电视的最大亮度通常设置得更高，以克服周围房间的光线水平，许多家庭电视设置为300尼特或更高。
注意：“最低水平（黑色水平）通常只是显示器可以达到的最低水平”的说法是指OLED黑色通常太低，用户通常选择将其抬起以防止阴影细节剪切/破碎，这在家用HDR OLED中变得更加明显。
当原始SDR蓝光材料被分级时，所使用的显示器将在受控分级环境（黑暗环境）内被校准到80-120 nits（100 nits是常见的平均值），其中黑电平在0.001-0.03 nits左右，这取决于所使用的显示器（尽管较高的值通常用于在具有可变黑电平的更宽范围的家用电视上观看时保持“令人愉快”的图像！）. 如上所述，当在家庭环境中观看蓝光时，通常需要将电视设置为更亮的水平，以克服周围房间的光线水平。
HDR -阴影太现实是基于PQ的HDR对黑色水平没有任何作用，阴影细节也是如此-无论那些知识较少的人或营销材料会说什么。
一个很好的例子，不准确的信息用于促进“好处”的HDR可以看到在这个演示文稿在YouTube上，其中改进的阴影细节被称为是一个例子的好处HDR带来的SDR. 这是不正确的 现实情况是，SDR图像可能只是分级很差，甚至可能是故意的，以促进HDR。 HDR没有提供比SDR阴影细节更好的效果。
实际上，由于基于PQ的HDR使用的EOTF曲线，与相同图像的SDR版本相比，正常家庭观看条件下的黑色通常会被“压碎”。 这是由被指定为对于HDR优选为5尼特的环绕照明水平证明的，而对于SDR，其最初被指定为显示器的最大亮度的10%。 这一巨大的差异表明，在任何环境光水平无法控制的环境中观看时，HDR黑色/阴影通常会被洗掉/剪切。
实际上，10位SDR图像可能比基于PQ的HDR图像具有更好的黑色/阴影细节。
不同的观看环境确实需要不同的显示伽玛，这是基于HDR标准的“绝对”PQ无法解决的问题。
黑色限幅/压碎黑色电平还有一个潜在的问题，因为没有显示器可以达到零黑色，因此由于PQ EPTF的“绝对”性质，会在相对于显示器最小黑色的位值处对输入信号进行本机限幅。 这意味着任何PQ显示器都需要某种形式的“阴影”滚降来防止剪切，但这反过来会加剧具有较高黑色水平的显示器上的阴影压碎。
这个问题被广泛忽略，是的，可能是由于PQ EOTF实现不佳导致HDR显示器的阴影裁剪/破碎非常差的原因。
显然，在真实的世界中，HDR可用的额外动态范围将用于创造性地重新分级图像，以从额外的动态范围中受益-但扩展的高光细节是HDR的真实和潜在益处。
不同的显示器和基于PQ的HDR不同的HDR显示器显然具有不同的峰值亮度能力，因此所显示的图像将需要剪切到可用的峰值尼特值，如上面的PQ EOTF图所定义的。 该“峰值亮度剪辑”由信号内的元数据控制，该元数据定义用于执行分级的显示器的峰值亮度，其由呈现显示器用来设置正确的“剪辑”水平。
如何执行此剪辑-根据上述EOTF曲线的硬剪辑-或具有滚降的软剪辑，尚未在Dolby Vision之外定义，Dolby Vision是一个完全定义的HDR标准，从生成到交付的所有方面都管理到预设规范，但对于采用它的任何显示器制造商来说都会产生许可费。
因此，现实是，两个显示器不太可能以相同的方式呈现相同的图像，即使它们具有完全相同的峰值尼特能力，因为用于峰值亮度色调映射的过程将不相同。
由于PQ标准是一个绝对的标准，而不是相对的，因此每个亮度级别都有一个等效的位级别。 对于10位信号，电平如下。
5,000 nits = 948
4,000 nits = 924
2,000 nits = 847
1,000 nits = 769
400 nits = 668
100 nits = 519
0 nits = 0
这意味着任何给定的基于 PQ 的 HDR 显示器将仅使用整个信号范围的一个子集，其中 1,000 尼特显示器的最大输出为 769 位级别，其余 254 级被削波。
注： 对显示图像使用子集范围是杜比为基于 PQ 的 HDR 指定 12 位而不是 10 位的重要原因。
此外，如上所述，黑色存在一个问题，因为没有显示器可以达到零黑色，因此由于PQ EPTF的绝对性质，输入信号会相对于其最小黑色的位电平进行本地削波。这意味着任何 PQ 显示器都需要某种形式的“阴影”滚降来防止削波，但这反过来又会加剧黑色电平较高显示器上的阴影压碎。
替代的HLG标准是相对标准，因此无论任何给定显示器的峰值亮度如何，始终使用全位电平，并显示显示器之间映射的最小黑色和最大白色图像，因此不会遭受黑色削波/挤压。
HLG HDR
与基于 PQ 的 HDR 不同，BBC HLG HDR 标准不是绝对标准;相反，它是相对的，无论任何给定显示器的实际峰值亮度值如何，EOTF 伽玛曲线始终是全范围的。此外，HLG 标准还包括一个 EOTF 修改器，该修改器可根据显示器的环绕照明改变 EOTF。
BBC HLG标准是为高达5，000尼特的显示器设计的，因此低于ST 2084标准的10，000尼特，但考虑到HDR显示器实际能够达到的峰值亮度水平，它可能已经足够了。
然而，话虽如此，如果显示器的峰值亮度低于约，则HLG有其自身的问题。 1000尼特，因为HDR图像的平均画面水平将比等效SDR图像显得更暗。 这是由于标称漫射白色点低于SDR电视机的实际峰值亮度到200到250尼特，这对于家庭观看环境是正常的。
所有上述BBC HLG曲线都基于10尼特的低“环绕”照明。
这个“环绕”值对于家庭电视使用尤其重要，因为除了使用显示器的峰值亮度值来计算EOTF之外，BBC的HLG标准还使用显示器的环绕照明来改变系统伽马，如下所示为1000 Nit显示器。
不同的显示器和HLG由于HLG格式不依赖于元数据，因此在不同的显示器之间可能有更好的图像一致性。
此外，使用显示器的环绕照明来改变系统伽马试图调整显示器校准以对抗不同的观看环境。 第一次真实的尝试在不同的观看环境中提供“观看一致性”。
这是一个基于PQ的HDR挣扎的领域，因为它需要一个控制良好的观看环境。
HLG和RGB分离BBC的HLG标准内置了可变系统伽马的补偿。
该标准首先使用RGB分量的加权和计算光源的亮度（在系统伽玛之前），这是正常的。 通过将纯数学伽马函数应用于源亮度来计算目标亮度，其中RGB通道按源亮度与目标亮度的比率缩放。
这会引入颜色交叉耦合，如通过RGB分离图所见，这是预期的，在校准HLG显示器时无需担心。
HDR -现实和相关问题
高清有很多问题，特别是基于PQ的问题，最大的潜在问题之一是它们实际上可能是痛苦的观看，由于通常被称为过度的眼睛疲劳。
亮度和人眼亮度过高的问题是人眼巨大的动态范围（Dynamic Range）与人眼静态动态范围之间的差异，动态对比度约为1，000，000：1，或约24档。
正是眼睛的动态适应能力使我们能够在黑暗的环境中看到细节，以及在明亮的阳光下。
然而，在任何给定的时间，人类视觉系统只能在这个巨大范围的一小部分上运行。 当人类视觉系统处于完全适应状态时，这种静态动态范围在以“正常”观看距离观看家庭电视和一些戏剧表演时是活跃的。 虽然人眼的静态动态范围几乎没有确切的数字，但许多人认为它在10，000：1左右，对于平均观看环境，大约是12个Stops。
此外，需要考虑人类视觉系统的自适应响应-在暗场景到亮场景之间进行适应所花费的时间，反之亦然，从亮到暗的过渡通常需要许多分钟来适应，而从暗到亮的适应明显更快，但即使不是几分钟，也仍然经常以几十秒来测量。
人眼适应这是很容易体验到的，从一个黑暗的房间里看窗外，并把你的眼睛从窗口平移到房间里。 随着眼睛适应亮度的变化，房间的细节慢慢地解决了自己。
此外，由于电视的尺寸相对较小，加上标准观看距离–3米左右–整个电视屏幕都在人眼的高清晰度中心视角范围内（5°至15°），这意味着人类视觉系统不能独立地对不同的亮度区域做出反应-被困在完全适应的状态中，所以观看者只能使用人眼的静态动态范围。
为了实际从HDR的概念中获益，显示器需要占据的实际视角将在45°的数量级，对于55”的平均大电视，这意味着距离屏幕仅65”。 (See也是决议的一部分）。
所有这一切真正意味着，在正常观看距离下，具有过度HDR的显示器可能会导致真正的眼睛疲劳，并且很可能难以观看。
HDR -不正确的假设通常描绘HDR的方式的一个例子是使用类似于以下的图表，显示真实的世界的宽动态范围目前如何减少到SDR TV（标准动态范围TV）的有限动态范围，以及HDR如何保持更多的原始场景范围。
上图已在互联网上广泛传播，尽管该图像似乎源于AMD的演示文稿，并用于显示HDR与特别提款权。 但是，图像包含一些错误和不正确的假设。
如前所述，人眼不能同时看到高于约10，000：1的动态范围。基于上述观点，将左手侧图像描述为“人类动态范围”是错误的（该描述应该是原始场景动态范围）。HDR -黑色总是显示器可以达到的最黑的黑色。 (The用于SDR或HDR的相同显示技术将生成完全相同的黑色水平，忽略HDR投影中屏幕的高亮度区域的影响，这将提升整体黑色水平）由于上述原因，右上图像是假的，错误地显示提升的黑色也由于上述原因，SDR引用0.05 nits min和HDR引用0.0005 nits min是不正确的没有HDR显示器可以达到10，000 nits大多数家用电视已经远远超过100 nits -通常在250-400 nits的范围内如果我们校正显示器，我们得到以下结果，即使是善良的，黑色引用0.0005 nits，结合HDR引用1000 nits，正如我们在下面可以看到的，这对于今天的显示技术是不可行的，因为任何具有这样的高峰白色的显示器将具有更高的黑色水平。
值得再次重申的是，无论在其他地方说什么，没有HDR标准可以产生“更深的黑色”，因为它们是由显示技术可以达到的最大黑色水平设置的，而目前的SDR（标准动态范围）Rec 709标准已经使用了任何给定显示器上可以达到的最小黑色。
在现实世界中，过度的HDR显示器将是峰值亮度超过约650至1000尼特的显示器。 (The观看环境越暗，眼睛疲劳发生前的峰值越低，这会导致HDR的另一个问题-请参阅下面的观看环境注意事项。）
超高清联盟似乎也意识到了这一点，实际上对如今的HDR显示器有两种不同的规格：
0.05 nits至≥1000 nits 0.0005 nits至≥540 nits此双重规格存在，因为任何具有高峰亮度的显示器也将具有较高的黑点，而具有较低黑点的显示器将具有低得多的峰值白色值- LCD与例如OLED。
PQ HDR -白色水平值得指出的是，由于人眼对光水平变化的对数响应，目前100尼特的SDR（标准动态范围）Rec 709“标准”实际上是基于PQ的HDR的10，000尼特峰值水平的50%左右。 (Note：“标准”是逗号，因为Rec 709是相对标准，因此缩放峰值亮度水平以克服环境光问题是可接受的方法，而PQ HDR是基于绝对尼特的标准，因此不能缩放）
下图显示了当参考不同的峰值白色水平时的实际情况。
显示器亮度变化最大的问题之一，特别是基于PQ的HDR，尽管HLG也会受到影响，是屏幕亮度/亮度变化，这是由于HDR在大多数显示器上工作的方式存在一系列相关问题。
基本问题是HDR可以改变屏幕/图像亮度/亮度的方式，导致观看图像的基本变化，可能会扭曲分级镜头的原始艺术意图，如电影导演和色彩师所定义的那样。
这些问题可以被定义为预期HDR工作流程的一部分，例如动态元数据、所使用的显示技术的技术限制（例如ABL（自动亮度限制）和局部调光，或由于显示器（特别是家用电视）内的不正确实现而导致的意外亮度/辉度变化，其中显示器偏离预期的HDR标准，因为制造商相信他们正在生成更好的最终图像。
动态元数据使用元数据来动态定义显示图像的亮度是许多HDR爱好者作为基于PQ的HD的真实的好处而推销的东西，使黑暗场景能够“变亮”，而明亮场景能够变暗以保留高细节。
但是，这真的很好吗？
当一部电影被分级时，外观被用来帮助定义情感，设定观众对导演试图描绘的东西的期望。 动态地扰乱亮度有可能打乱计划的外观，从而破坏电影/节目的原始艺术意图。
虽然动态元数据旨在由调色师/导演通过二次分级来定义，但该过程的视觉感知中的固有限制意味着不太可能保持相同的视觉意图。
实际上，由于标称漫射白色被定义为大约100尼特，仅光谱高亮信息超过该水平，图像的固有视觉意图将被包含在100尼特水平以下，这意味着对于正确分级的HDR，在较低峰值亮度显示器上显示图像的理论上最佳方法将是简单地在显示器的最大亮度处进行限幅，潜在地使用滚降来防止高亮“阻塞”，而根本不使用动态元数据。
如前所述，许多显示器和电视可实现的峰值亮度水平的增加也消除了对任何动态或静态元数据的需求。
ABL
HDR的另一个经常被忽视的潜在问题与限制显示器功率要求的（法律的）需要有关，因为显然极端的亮度会导致过度的功耗。 这本身就是一个令人担忧的原因，这是基于电力成本和潜在的环境问题。 有希望的是，这两个问题都可以通过更高效的显示背光技术来克服。
然而，为了克服极端的功率要求，几乎所有的HDR显示器都使用一种或另一种形式的ABL（自动亮度限制-在HDR术语中通常称为功率限制）。 简单来说，ABL根据屏幕面积超过预定亮度水平的百分比来降低屏幕的功率，从而降低场景的整体亮度。 PQ HDR规范定义了所谓的MaxCLL（最大内容亮度级）和MaxFALL（最大帧平均亮度级），它们旨在成为HDR母版元数据的一部分，观看显示器将从中计算如何显示图像，从而限制潜在的高功率要求。
显然，这导致在不同的显示器上以不同的方式观看相同的图像，具有相同场景的不同镜头，具有不同的成帧，也在相同的显示器上以不同的方式观看相同的图像，因为平均画面亮度水平将取决于镜头成帧而不同，潜在地导致显示器以几乎感知随机的方式应用不同的功率限制。
这种变化会对精确的显示校准和图像回放造成严重问题。
局部调光
局部调光用于基于LCD的HDR显示器，由一组背光灯组成，提供局部明亮的图像区域，而无需始终保持明亮的单个背光灯，因为这将大大提高黑色水平，从而大大损害显示器。
部分解决方案是将背光分成多个区域，其可以基于图像内容被独立地控制，因此与具有明亮内容的区域相比，使具有暗内容的背光区域/区域变暗。
这种方法的明显问题是背光区域/区将具有定义的大小/位置，因此将在需要明亮背光区域/区的对象周围引起光溢出或云化。
背光区域/区的数量越大，浑浊问题越不明显。
一些较新的LCD显示器具有有效的每像素背光，例如新的EIZO Prominence CG 3145和FSI的XM 310 K，完全克服了局部调光问题。
OLED显示器固有地具有每个像素的背光，因为每个像素是自发光的，但是不能达到LCD显示器的高峰亮度水平。
偏离HDR规范
许多显示器（特别是家用电视）的最后一个问题是制造商故意偏离HDR规范，试图生成他们认为更好的图像。
这显然意味着相同的源片段在不同的显示器上会有很大的不同，即使显示器被定义为经过校准。
然而，这个问题实际上是我们同情的，因为如上所述，PQ HDR规范是有缺陷的，因为该标准是“绝对的”，并且没有增加显示器的光输出以克服周围房间光线水平的选项。 结果是，在不太理想的观看环境中，其中周围房间亮度水平相对较高，大部分HDR图像将显得非常暗，阴影细节可能变得非常难以看到。
因此，许多家庭电视制造商故意扭曲PQ HDR EOTF（伽马曲线），试图克服这个问题。
WCG -宽色域
作为不断发展的UHDTV标准的一部分，WCG正在与HDR相结合，使用Rec 2020色域作为目标色彩空间，以增加与现有HDTV标准的更大差异。
问题在于，没有（实际上）市售的显示器可以实现Rec 2020，这意味着不同的UHDTV显示器将不得不基于显示器的实际色域能力来“调整”所显示的图像色域。 这是通过使用定义源图像色域的UHDTV信号内的嵌入式元数据（与上述HDR元数据相关联）来提供的，旨在允许显示器智能地重新映射到显示器的可用色域。
问题再次在于，与HDR元数据和峰值亮度裁剪一样，没有提出设置色域重新映射技术。 结果是，不同的显示器将以不同的方式管理所需的色域重映射，从而生成不同的最终图像结果。
上图显示了尝试在具有较小色域的显示器上显示宽色域的问题。 在这种情况下，显示器具有与DCI-P3-D 65类似但不相同的固有色域，DCI-P3-D 65是针对UHDTV显示器的最小可接受色域（较小的内部色域三角形）的所述偏好，而较大的色域三角形示出Rec 2020。
显示器已在其可用色域的约束内被校准到Rec 2020，如色域扫描图所示（测量的十字与目标圆匹配）。 然而，在显示器的可用色域之外并且在Rec 2020内的去饱和区域示出将不被正确显示的颜色，其中该区域内的任何颜色被有效地拉回到显示器的色域边缘。
显然，显示器的实际色域能力越宽，削波越少，并且不同的色域能力将越少可见，特别是在真实的世界中，几乎没有颜色接近Rec 2020色域的边缘。
为了减少色域裁剪的粗糙度，色域重新映射可以用于“软化”从色域内到色域外的交叉。
在上图中，新的较小的内三角形和实际显示色域三角形之间的区域示出了显示器校准被“滚降”以更好地保留图像颜色细节的区域，以颜色不准确为代价，有效地将去饱和区域中的所有颜色压缩到显示器的最大色域和减小的色域内三角形之间的较小区域中。
实际上，色域重映射需要更加复杂，考虑到人类对不同颜色的颜色感知反应不同的事实，因此重映射确实需要考虑到这一点。
问题是UHDTV规范没有指定要使用的色域重映射。
然而，由此可以看出，在真实的世界中，没有两台超高清显示器在显示相同图像时看起来永远不会相同.
此外，Ultra HD规格虽然使用Rec 2020作为目标（包络）色彩空间，但实际上规定任何Ultra HD显示器只需达到DCI-P3的90%即可被接受为UHDTV显示器-并且体积上，DCI-P3的90%基本上是Rec 709！
上述CIEuv图（CIEuv已经被使用，因为它比CIExy在感知上更均匀）示出了100% DCI-P3和Rec 709之间的色域差，以及示出了Rec 2020。
可以看出，DCI-P3颜色空间的90%并不比Rec 709大得多。
指定色域覆盖百分比的问题针对色域定义UHDTV规范的方式的真实的问题在于，其使用P3色域的90%覆盖的通用百分比值，但是P3色域原色不与Rec 2020原色对齐，这可能意味着具有较小色域覆盖值的显示器实际上可能比具有较高值的显示器更好，如果具有较低色域覆盖的显示器具有与Rec 2020原色更好地对准的原色，则可以使用更低色域覆盖的显示器。
上面的图表显示了这个问题，（大约） 与Rec 2020原色相比，90%的P3色域覆盖率。 可以看出，90%P3绿色和红色的峰值原色与Rec 2020原色显著不同，这意味着应该沿着Rec 2020原色矢量的颜色将失真，使得显示器的真实色域覆盖显著低于所述的90%覆盖。
色彩感知最后，一个关于色彩感知的问题，对于那些家庭影院爱好者来说.
您可以在电影院中观看数字投影中的新电影，使用DCI-XYZ颜色空间包络进行投影，其中包含DCI-P3图像。
然后，您在Bluray上购买相同的电影，并在Rec 709/BT 1886校准的家庭影院环境中观看。
假设Bluray母版已正确生成，您是否感觉到图像颜色保真度有任何损失？
事实上，自然界中几乎没有颜色存在于Rec 709/BT 1886色域之外。 在Rec 709/BT 1886色域之外存在的颜色往往是人造颜色，例如氖灯等。
UHD -分辨率UHD的另一个组成部分是分辨率提高到4K（3840 x2160）。
乍一看，这种分辨率的提高似乎是UHDTV的真实的好处，但它实际上带来了一个问题，即这些好处真的能得到重视吗？
分辨率与观看距离分辨率越高，距离屏幕的观看距离就越短。
相反，观看距离越大，对于相同的视在图像分辨率/质量，实际显示分辨率可以越低。
简单来说，这意味着一个“大”的55英寸4K UHD屏幕将需要观众坐在离屏幕不超过4英尺的地方，以获得超过55英寸高清分辨率屏幕的好处。
这在上面的屏幕尺寸和分辨率与查看距离图表。
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