HDR显示理论，无损HDR的实现方法
光作为一种电磁波，具有两种基本属性：频率和强度，而强度从粒子角度来看，也就是密度。光波的频率决定其“颜色”，强度决定“亮度”，这是人眼视觉细胞受到光波刺激后产生的“感想”。
人眼又具有一种特性，对于两种不同频率的光波以不同的强度同时照射(也就是混合)到同一片视觉细胞区域，就会产生不同于这两种颜色的第三种的颜色感想。因此，即使手头上没有黄色的光源，也可以用强度接近的红色光源和绿色光源混合得到黄色光源。
光波的强度本身由发射体表面的（原子、分子）平铺密度来决定，但光射出后的传播方向可以改变，使用凸透镜可以让光聚焦到更小的范围，其本质就是光的折射。同理也可以通过折射让部分光偏转，从而削弱到达指定区域的光的强度。因此，即使手头上没有强度为128的光源，也可以用强度为255的光源偏转掉其一半来的得到128强度光源。
综上，只要有255强度的RGB三色光源，再配合能将光进行256级偏转减弱的滤镜，就能得到1677万色，这就是8bit液晶显示。
市面上主流的背光模组能在经过多层滤镜衰弱后，最终呈现最高250nits亮度的“白色”，此时所有自像素偏转开到最大，可能可以下探到0.25nits的全屏最低亮度点“深灰色”，这就称为1000:1对比度，像这样完全利用液晶模组对三色光进行256级偏转来控制“白-灰-黑”亮度的方式就称为SDR（标准动态范围，Standard Dynamic Range）。
（“动态范围”就是电信号活动变化的最大最小值范围，对显示设备来说就是电信号对应光信号亮度。）
而在这个基础上，在保持至少能辨别这256级灰度变化的前提下，在其两端增加溢出的更多的“深黑色”和“深白色”,就称为HDR（高动态范围，High-Dynamic Range）。
其中的“前提”是需要重点强调的，HDR必须在SDR原来256级灰阶的基础上扩展，HDR包含的数据必须比SDR的多。
也就是说HDR相比SDR的R、G、B三维数据，必须拥有多出来的新维度，第四维数据。如何产生、利用第四维数据，也就是五花八门的HDR实现方式。
下面是我详细列举的无损HDR理论方法：
针对单帧（图像）的级别：
10bit法：把384-639映射为0-255,，前后剩下的作为溢出灰阶，由2bit数据的0-4亮度控制切换。
独立像素背光亮度法：每像素独立调光，由额外随意bit数据随意级别亮度控制。
针对多帧（视频片段）的级别：
单帧总体背光亮度法：每帧调节平均背光亮度。（杜比视界的理想）
针对场景（视频分节）级别：
视频分节场景总体背光亮度法：每场景调节平均背光亮度。（如果1帧就视为1个场景的话那就跟单帧级别没区别了）
针对文件级别级别：
视频文件总体背光亮度法：每文件调节平均背光亮度。（PQ曲线、HDR10）
上述方法都是把屏幕背光亮度作为第四维。即所需的屏幕面板依然为8bit，但背光亮度是可以由操作系统中的播放器实时控制的。
上述方法中多次提及“平均背光亮度”，这是HDR的另一重点。HDR相比SDR还多出一种标准，那就是从SDR的“电信号转颜色信号”提高到“电信号转光信号”，SDR仅需描述和解读RGB三色光强度的比例（例如R102 : G128 : B255），而HDR则具体到三色光强度的准确数值（比如R400nits + G500nits + B1000nits）。
HDR描述了实际场景亮度的绝对数值，保证实际场景和屏幕显示出来的亮度一致，而不是由人的主观来进行“比黑色亮就是白色”的补偿。
但这只是理想情况中的实现，实际上能达到准确现实B1000nits亮度的现实设备少之又少，在可以预测的将来也不存在普及的可能性。
所以目前对于HDR亮度映射的妥协方式有两种思路：
像SDR那样按比例映射显示设备最大最小亮度到视频信号最大最小亮度；（可能会HDR了个寂寞）
来硬的，大于显示设备最大亮度的一律视为最大亮度，低于显示设备最小亮度的一律视为最小亮度；（可能会变成全黑&全白一片）
这两种方式都需要在播放视频文件前获取亮度映射描述参数，也就是由视频文件告诉播放器，视频文件的最小亮度和最大亮度，从而让显示设备挑选一个在其对比例能力范围内最接近这个大小范围的背光亮度。
而如果遇到理想情况下，例如视频文件描述为50nits - 700nits这样不暗也不极端亮的画面，而显示设备能显示0.8nits - 800nits的范围，那就皆大欢喜不用做映射了。（虽然实际上视频文件都巴不得描述0nits - 10000nits）。
上述方法都是在硬件层面上，真正实现无损HDR的思路。
而其对硬件的成本需求，和软硬结合带来的软件成本需求，都让HDR的实现和普及变得稍显遥远。
所以“软HDR”就出来啦，因为人对0-255的灰度变化本来就不敏感，所以把0-255映射到55-200，然后把剩下的范围填充为一片黑一片白，再加个智能HDR的名字，效果就是杠杠的啦。更何况YUV视频文件本来就只有16-235级灰度，很多播放设备对此不做全范围映射也没多少人敏感得出来，所以软HDR的效果就更杠杠了。
