高动态范围 (HDR) 是大多数现代显示器支持的显示信号格式,近年来其使用有所增长。与标准动态范围 (SDR) 信号相比,它通过显示更广泛的颜色、更深的黑色和更高的亮度来增强图像质量,从而获得更有力、更生动的图像。

如果您想知道“显示器上的 HDR 是什么?”,有几件事需要学习。您的显示器和源都需要支持 HDR 才能工作。然而,拥有 HDR 支持并没有多大意义,因为许多显示器难以正确显示 HDR 内容,如果实施不当,图像就会显得褪色和暗淡。不过,有一些因素使 HDR 内容看起来不错,例如一些高端显示器所具有的高对比度、高亮度和宽色域

在本文中,我们将详细介绍显示器上的 HDR 是什么以及如何使其工作,并解释是否有必要使用 HDR。如果您正在寻找特定型号的建议,您还可以查看最好的 HDR 显示器

什么是 HDR?

HDR 代表高动态范围,与 SDR 信号相比,它允许更多的颜色和更高的亮度级别。反过来,与 SDR 相比,正确实现的 HDR 内容看起来更逼真,因为您可以在场景的较暗和最亮部分看到更精细的细节。查看下面的图像,您可以在 HDR 的阴影中看到更多细节,以及天空中更清晰的云层。

SDR
HDR。

在 HDR 中使用更宽的色彩空间还可以使内容看起来更逼真,颜色范围比 SDR 中使用的颜色范围更广。例如,sRGB 色彩空间用于大多数基本 SDR 内容,如网页。它覆盖的颜色远不如 HDR 内容中使用的更宽的色彩空间,例如 DCI-P3,您可以在下面看到。除此之外,HDR 内容还使用至少 10 位色深,允许 10.7 亿种颜色,而 8 位内容则为 1670 万种颜色。

sRGB 色彩空间。
DCI-P3 色彩空间。

如何在显示器上获得 HDR

实际上,使用显示器获取 HDR 相当简单:您需要确保显示器和源都支持它。某些显卡也可能提供内置 HDR 软件。无论您的源是什么,您都需要确保它已启用,并且在显示器上已启用,才能使其正常工作。不同的显示器处理此问题的方式不同,因此请务必阅读用户手册以更好地理解。某些显示器具有模拟 HDR 的模式,但您不应使用这些模式,因为它们通常会在不使用 HDR 元数据的情况下对图像质量产生负面影响。

这方面的一个例子是 LG 27GR93U-B,它在 SDR 中具有“HDR 效果”模式,但它实际上并没有在显示器上启用 HDR。您可以在下面看到与常规 SDR 图片模式相比,此模式下的内容如何过于明亮。

常规 SDR 图像模式。
SDR 中的 HDR 效果模式。

显示器如何接收 HDR

显示器显示 HDR 的方式取决于您的源。对于媒体设备,它需要从源接收信号,该信号附带一组关于显示器应显示的内容的说明。这称为元数据,它包括掌握内容的亮度和色彩空间等信息。它还具有最大内容亮度级别 (MaxCLL),这是任何单个像素可以获得的最亮亮度,以及最大帧平均亮度级别 (MaxFALL),这是内容中最亮全屏帧的平均值。

使用此元数据,监视器使用处理将其亮度和颜色色调映射到内容,以便细节不会在最暗和最亮的场景中丢失。例如,如果有一部以 1,000 cd/m² 母带处理的 HDR 电影,但显示器的最大只能达到 600 cd/m²,则色调映射允许显示器以自己的最大亮度显示电影中最亮的高光。换句话说,色调映射是缩放内容亮度和颜色以匹配显示器功能的过程。如果没有这个,显示器将很难按照创作者的意图显示内容。

从 PC 使用 HDR 时,此过程有所不同。呈现游戏时,你希望电脑执行任何色调映射,以将帧呈现到显示器的功能,而不是像使用媒体设备时那样反之。通过使用 Windows HDR 校准或游戏内图片滑块等应用,显示器会告诉游戏它可以做什么,然后在显示器的功能范围内呈现帧。例如,如果最大亮度为 600 cd/m²,则游戏不会以 1,000 cd/m² 渲染。并非所有显示器都能正确执行此作,因为某些显示器还会在源旁边进行色调映射,这会导致场景过暗。

HDR 格式:静态元数据与动态元数据

有不同的 HDR 格式,其中 HDR10 是显示器上最常见的格式。这种格式是 HDR 内容的基础,因为它使用静态元数据告诉显示器在每个内容的基础上显示什么,这意味着信号的元数据在您玩游戏或看电影时不会改变。例如,如果内容以 1,000 cd/m² 进行母带处理,则整个内容将保持以 1,000 cd/m² 进行母带处理。动态元数据格式(如杜比视界)会根据每个场景更改信号元数据,因此某些场景的母带处理比其他场景更暗或更亮。这使得动态格式在观看电影时具有优势,尤其是那些场景非常黑暗的电影,但只有少数显示器支持杜比视界。您将与显示器一起使用的大多数源也仅限于 HDR10。

了解有关 HDR10、HDR10+ 和杜比视界的更多信息

什么是显示器上的 HDR?:了解配置 HDR显示器

配置 Windows HDR

使用 Windows PC 时,显示设置中有一个启用 HDR 的设置。打开此功能可在系统范围内启用 HDR,即使对于本机不在 HDR 中的内容也是如此。我们建议您仅在要使用 HDR 源时(例如玩游戏时)启用此设置。Windows 有一个启用和禁用 HDR 的快捷方式(Windows 键 + Alt + B),因此您甚至无需打开设置即可快速将其关闭。但是,当将 Windows HDR 与 SDR 内容一起使用时,例如在浏览 Web 时,显示器将无法在预期的色彩空间中正确显示颜色,从而对整体图像质量产生负面影响。因此,最好使用非 HDR 内容完全禁用 Windows HDR,例如一般桌面使用或浏览网页。

玩游戏时,您还需要确保在游戏和显示器的 OSD 中启用了 HDR,以获得最佳的 HDR 体验。例如,AOC Q27G40XMN具有 HDR 模式设置,您可以将其关闭或从三种单独的图像模式中进行选择。将 Windows HDR 与其中一种 HDR 模式同时使用可以使内容看起来不错而不会出现任何问题。但是,当从显示器的 OSD 禁用 HDR 并保持启用 Windows HDR 时,内容看起来褪色和沉闷,这不是您应该期望的,即使您有 SDR 格式:

在显示器的 OSD 中启用 HDR。
在 OSD 中禁用 HDR。

为了获得最佳 HDR 体验,您应该以全屏模式玩游戏,以便您的 PC 和显示器在进入游戏时握手,建立所需的 HDR 元数据。使用窗口游戏或按住 Alt 键退出全屏窗口可能会导致 Windows HDR 无法与游戏正常工作。

某些游戏可能使用自己的 HDR 实现,而无需启用 Windows HDR,而其他游戏则需要启用 Windows HDR。当您想使用 HDR 时,请务必在游戏中检查这一点。但是,启用/禁用 HDR 主要是在计算机端完成的,无论是使用 Windows HDR 还是在游戏中,您都无法通过显示器的设置完全启用它。即使某些显示器具有打开或关闭 HDR 的设置,启用这些设置也不会在游戏中打开 Windows HDR 或 HDR。如果您在显示器的 OSD 中启用 HDR 设置而不启用 Windows HDR,则显示器将尝试模拟 HDR,但不是真正的 HDR。您可以通过以下Q27G40XMN看到这一点:启用 HDR 模式不会使用真正的 HDR 元数据,并且会压碎图像黑暗区域的黑色。

HDR 模式已禁用。
启用 HDR 模式。

Windows HDR 校准

为了获得最佳的 HDR 图像质量,您还应该使用 Windows HDR 校准应用程序来获得正确的色调映射。这样做可以让您的计算机知道最小黑色和最大白色级别是多少,以便它可以相应地进行色调映射,以避免任何压碎的黑色或过亮的高光导致细节丢失。这似乎是一个包含说明的简单过程,但它比这要复杂一些,因为您还需要了解显示器的性能。

如果您的显示器没有自行调整色调映射(当它在 PQ EOTF 图表中的峰值亮度处出现急剧截止时,就会发生这种情况),那么您可以相应地调整滑块。但是,当显示器执行色调映射并且其 PQ EOTF 图具有缓慢的滚降时,您不应调整滑块,直到您不再看到详细信息,正如应用程序的指示一样。在这种情况下,您可能会将滑块调整得太高,使您的 PC 认为显示器变得比实际更亮。这会导致整个图像比预期的更暗,因为您的计算机和源都有色调映射。相反,你应该根据我们的 峰值10%窗口(Peak 10% Window) 和 峰值100%窗口(Peak 100% Window) 结果分别调整滑块,分别用于 最大亮度(Maximum Luminance) 和 最大全帧亮度(Max Full Frame Luminance)。调整滑块时,您会在滑块上方看到与此最大亮度相关的数字。

您可以通过下面的示例看到这一点,该示例显示了不良校准与良好校准的情况。当显示器校准不佳时,高光会比预期的要亮,您可以在图像中过亮的太阳时看到这一点。当它经过适当校准时,情况并非如此,因为您可以看到太阳与其在海洋中的反射之间的细节。请注意,照片中的云纹是由相机引起的。

HDR 校准错误。
良好的 HDR 校准。

有些游戏有类似的滑块,以便正确调整色调贴图,因此您应该尽可能在游戏设置中调整这些滑块。关于可用的显示器设置,您应该检查此以查看您喜欢哪种图像模式。还建议将其他图片设置保留为默认设置,但您应该根据自己的喜好调整任何设置。

详细了解如何调整显示器的设置

游戏机上的 HDR

在游戏机上使用 HDR 要简单得多,因为您只需从系统设置中启用它即可。对于 PS5 或 PS5 Pro,您需要转到“屏幕和视频”选项卡并从那里启用 HDR。您可以让它始终打开,也可以仅在支持的应用程序和游戏中打开。对于 Xbox Series X|S,您可以从“视频模式”选项卡中启用或禁用 HDR10,如果显示器支持,您还可以启用杜比视界。但是,HDR 仅适用于 Xbox 的 4k 信号。对于任一主机,都有校准 HDR 的选项,以便最小和最大亮度级别正确,类似于 Windows HDR。

下面,您可以看到 SDR 与配备华硕 ROG Swift OLED PG32UCDM的 PS5 上正确且校准不佳的 HDR 相比的外观示例。尽管好 HDR 和坏 HDR 之间的差异很微妙,但您可以看到,当系统设置为错误的白色和黑色级别设置时,高光(如灯柱或街道上的雪)不会那么明显。

特别 提款 权。
正确校准的 HDR。
HDR 校准不当。

什么是好的 HDR?

了解您的显示器是否支持 HDR 并正确设置是一步,但并不能保证 HDR 画质良好。影响 HDR 画质的主要因素有几个:对比度/黑电平和均匀性、亮度和颜色。在这些领域中的每一个方面都表现出色的显示器通常具有最好的 HDR。

对比度和黑电平

显示器的黑电平是 HDR 更重要的因素之一,尤其是在黑暗的房间中使用它时。您最不希望看到的就是黑色看起来是灰色的,这也会导致黑暗场景中的细节丢失。对于显示器来说,尽量减少这些明亮高光周围的任何光晕也很重要;否则,像星空这样的场景看起来不会像预期的那样详细。

某些面板类型的黑色水平比其他面板类型更好,OLED 具有近乎无限的对比度。这意味着 OLED 在黑暗的房间中具有深墨黑色,并且它们在明亮的物体周围也没有任何光晕。然而,OLED 在黑暗的房间中看起来最好,因为在 QD-OLED 面板上的明亮房间中,黑色水平会上升很多,使它们看起来是紫色的。除了 OLED 之外,黑电平的下一个最佳面板技术是具有有效局部调光功能的 Mini LED 显示器,可大大提高深黑色的对比度。虽然一些 Mini LED 显示器的黑电平对 OLED 提出了挑战,但它们通常在明亮的物体周围有一些光晕。

不幸的是,没有局部调光的显示器通常无法提供 HDR 内容所需的深黑色和墨黑色。即使是对比度高于 IPS 面板VA 面板,如果没有局部调光功能,也无法提供有影响力的 HDR 体验。

下面,您可以看到各种面板技术的对比度黑色均匀性图像。您可以看到 OLED 的黑电平是最好的,OLED 在明亮物体周围也没有任何光晕或均匀性问题。

面板类型 对比度 对比照片 黑色均匀性照片
OLED Inf:1
Mini LED 21,609:1
VA 4,961:1
IPS 1,445:1

Brightness

The contrast ratio is also an important factor in making highlights pop against the rest of the image. While the monitor needs to get bright for an impactful HDR experience, small specular objects won’t pop out if there’s little contrast between bright and dark objects. If highlights don’t pop, the image will look dull and muted. OLEDs are the best at making these highlights stand out because of their near-infinite contrast ratio. For example, the LG 27GX790A-B reaches 1,255 cd/m² with the small highlights. However, OLEDs can’t maintain this brightness with larger highlights, as the LG is limited to 269 cd/m² with full-screen windows. Mini LED monitors are much brighter than OLEDs, as the LG 27GR95UM-B is a very bright Mini LED display that reaches 1,408 cd/m² with peak full-screen windows. However, when testing it, we found that its local dimming feature muted small highlights, so they don’t pop as much despite the monitor’s high brightness and good contrast, and this is unfortunately the case with other monitors that have ineffective or no local dimming. This means that for highlights to pop, the monitor needs to have a high contrast ratio, effective local dimming, and be bright.

Often, monitors are advertised for how bright they get, and some are certified for a certain brightness level with the VESA DisplayHDR Certification. This doesn’t mean much, though, as many modern monitors easily meet the requirements for the basic DisplayHDR 400 level, which includes a minimum brightness of 400 cd/m². However, this doesn’t take into consideration whether or not small highlights get brighter than the rest of the image.

PQ EOTF

Related to brightness, it’s also important for the monitor to have accurate PQ EOTF tracking. This is a measure of how well it displays content compared to the intended brightness. HDR content is mastered at a certain brightness, so if the monitor displays that content brighter or darker than it’s supposed to, it doesn’t match the creator’s intent.

Below you can see examples of two QD-OLEDs that have different PQ EOTF tracking: the ASUS ROG Swift OLED PG32UCDM (left), which accurately tracks the target level until there’s a sharp cut-off at its peak brightness, and the Dell Alienware AW2725Q (right), which overbrightens content until it tone maps before the source does. Many monitors tone map on their own to avoid clipping, but this is something to keep in mind if you’re going to use Windows HDR Calibration, as you want to avoid your source and monitor both tone mapping.

Accurate PQ EOTF tracking.
Inaccurate PQ EOTF tracking.

As EOTF tracking is related to the monitor’s processing, you can get two monitors with the exact same panel but different tracking.

Learn more about our brightness testing.

Color Gamut and Volume

Besides the brightness and contrast ratio, another important factor for an impactful HDR experience is for the monitor to cover wide color gamuts. Most HDR content uses the DCI-P3 color space, with some content using the wider Rec. 2020 color space instead. We measure both of these color spaces as part of our color gamut testing, alongside measuring the color volume. While the color gamut is the range of colors the monitor displays at a certain luminance level, the color volume defines the range of colors at any luminance. For the best HDR performance, you’ll want the monitor to have good color volume by displaying bright and dark colors without issues. Colors look muted on monitors with limited color volume.

In terms of panel types, QD-OLEDs have the best colors because they display bright and vivid colors well. WOLEDs tend to display dark colors well, but bright colors aren’t nearly as vivid as QD-OLEDs. Some Mini LEDs challenge QD-OLEDs in terms of color volume as they display bright colors really well, but still aren’t as good overall. There’s usually a correlation between the contrast, brightness, and color volume: monitors that have a low contrast ratio and don’t get bright generally struggle to display bright and dark colors well.

Below you can see examples of the color volume in DCI-P3 and Rec. 2020 with different panel types. Notice how the QD-OLED fills the target bubbles the most, while the IPS monitor fails to fill up the bottom part of the bubbles, meaning it can’t display dark colors well. Of course, these are just examples, and ultimately, the exact color volume varies between units, but these are generally how each of these panel types performs.

Panel Type DCI-P3 Rec. 2020
QD-OLED
1,000 cd/m² DCI-P3 Coverage ICtCp: 97.9%
10,000 cd/m² Rec. 2020 Coverage ICtCp: 44.6%
WOLED
1,000 cd/m² DCI-P3 Coverage ICtCp: 74.8%
10,000 cd/m² Rec. 2020 Coverage ICtCp: 34.8%
Mini LED
1,000 cd/m² DCI-P3 Coverage ICtCp: 91.3%
10,000 cd/m² Rec. 2020 Coverage ICtCp: 50.9%
VA
1,000 cd/m² DCI-P3 Coverage ICtCp: 68.8%
10,000 cd/m² Rec. 2020 Coverage ICtCp: 30.7%
IPS
1,000 cd/m² DCI-P3 Coverage ICtCp: 67.3%
10,000 cd/m² Rec. 2020 Coverage ICtCp: 30.5%

Is Using HDR Necessary?

While there’s a greater push from game developers and monitor manufacturers to use HDR, many monitors simply aren’t good enough to deliver an impactful HDR experience. You need to get an OLED or a Mini LED monitor to get the best HDR experience, which can get costly. If you don’t have a good HDR monitor, it’s better to not use it all.

You may even find that SDR content looks better on your monitor than HDR, especially if it has limited HDR performance. As with the monitor in the example below, the ASUS ProArt Display PA27JCV, the image in HDR is washed out and overbrightened because it fails to properly display HDR. In this case, you might find it’s better to just game in SDR.

SDR.
HDR.

您可能更愿意不使用 HDR,因为很难在 Windows HDR 中获得正确的设置,或者您担心内容看起来不像应有的那样。除此之外,许多显示器不支持杜比视界,这是它们仍然落后于电视的 HDR 的地方。因此,如果您想观看 HDR 内容,尤其是杜比视界内容,最好选择电视。

最终,选择 SDR 或 HDR 游戏是个人喜好,但您需要合适的设备才能充分利用最新的 HDR 游戏。

结论

HDR 是一种显示信号格式,与 SDR 内容相比,它通过更深的黑色、更多的颜色和更亮的高光来增强图像质量。您的显示器和源都需要支持 HDR 才能工作,如果实施得当,以 HDR 格式玩游戏或观看内容看起来很棒。显示器应具有深黑色、高亮度和良好的色彩量,以获得最佳 HDR 体验。然而,主要是高端OLED或Mini LED显示屏具有良好的HDR画质,而许多中端和入门级显示器的HDR性能非常有限。另一件需要考虑的事情是,PC 上的 HDR 有时可能会出现错误,例如在使用 Windows HDR 时,您需要知道如何在 PC 或游戏中正确配置 HDR。因此,您可能更喜欢在 SDR 中使用显示器以避免任何问题。总的来说,在显示器上安装 HDR 确实提供了获得更好图像质量的机会,但您需要适当的硬件和软件才能充分利用它。