4. HDR基础概念：SDR与HDR对比、HDR10/HLG/Dolby Vision标准、PQ曲线与色域

在调试高通SA8155平台的Adreno显示驱动之前，必须透彻理解HDR（高动态范围）的核心技术原理。本章从SDR与HDR的对比出发，逐步拆解HDR10、HLG、Dolby Vision三大主流标准，深入分析PQ曲线（ST.2084与HLG OETF）以及BT.2020与BT.709色域的差异。这些概念是驱动工程师配置显示引擎、调试色彩映射和元数据传递的理论基础。

4.1 SDR与HDR对比：亮度、色域与位深

SDR（标准动态范围）基于CRT时代的技术遗产，而HDR则代表了显示技术的代际跃升。下表从关键维度进行对比：

以下SVG图展示了SDR与HDR在亮度动态范围和色域覆盖上的直观对比：

4.2 三大HDR标准：HDR10、HLG与Dolby Vision

当前车载与消费电子领域主流的HDR标准有三种，它们在元数据、传输曲线和适用场景上存在显著差异。驱动工程师需要根据硬件能力和内容类型选择正确的处理路径。

以下SVG图展示了三种HDR标准在信号处理流程中的差异：

4.3 PQ曲线：ST.2084与HLG OETF

电光转换函数（EOTF）是HDR的核心数学基础。SDR使用Gamma 2.2曲线，而HDR引入了两种完全不同的曲线：感知量化（PQ）和混合对数伽马（HLG）。

4.3.1 ST.2084 (PQ) 曲线

PQ曲线由杜比实验室提出，后被SMPTE标准化为ST.2084。其核心设计理念是感知均匀量化——将人眼对亮度的非线性感知映射到均匀的数字码值上。PQ曲线可以编码0.0005到10,000 cd/m²的亮度范围。

PQ曲线的数学表达式（归一化后）：

L = ((max(V^(1/m) - c1, 0)) / (c2 - c3 * V^(1/m)))^(1/n)

其中：
V = 归一化信号值 (0 ~ 1)
L = 亮度 (cd/m²)
m = 78.8438
n = 0.1593
c1 = 0.8359
c2 = 18.8516
c3 = 18.6875

4.3.2 HLG OETF 曲线

HLG由BBC和NHK联合开发，专为广播电视设计。与PQ不同，HLG采用混合曲线：在低亮度区域使用Gamma曲线（兼容SDR），在高亮度区域使用对数曲线（扩展动态范围）。HLG不需要元数据，且能直接兼容SDR显示。

HLG OETF的数学表达式：

E' = 
  if 0 ≤ E ≤ 1/12:
    sqrt(3 * E)
  else:
    a * ln(12 * E - b) + c

其中：
E = 场景光线性亮度 (归一化)
a = 0.17883277
b = 0.28466892
c = 0.55991073

以下SVG图对比了PQ曲线与HLG曲线的形状差异：

4.4 色域：BT.2020 vs BT.709

色域定义了显示设备能够再现的颜色范围。BT.709是SDR的标准色域，而BT.2020是HDR的广色域标准。两者在CIE 1931色度图上的覆盖范围差异巨大。

以下SVG图展示了BT.709、DCI-P3和BT.2020在CIE 1931色度图上的覆盖范围：

4.5 驱动工程师的HDR调试清单

在SA8155平台上进行HDR显示调试时，以下关键步骤必须逐一验证：

1. EDID解析： 读取显示器/面板的HDR静态元数据块（HF-VSDB），确认支持的色域、峰值亮度、最小亮度和SDR白点。
2. InfoFrame注入： 在HDMI/DP接口上正确发送HDR Infoframe，包含色原色、白点、MaxFALL和MaxCLL。
3. 色彩空间配置： 根据内容色域（BT.2020）和面板色域（BT.2020或DCI-P3）配置CSC矩阵。
4. EOTF选择： 根据内容类型（PQ或HLG）选择对应的逆变换LUT，并加载到DPU的DeGamma模块。
5. 色调映射： 如果面板峰值亮度低于内容MaxCLL，实现色调映射算法（如Reinhard、ACES或自定义LUT）。
6. 背光控制： 配合Local Dimming算法，根据HDR亮度分布动态调整背光分区。
7. 验证测试： 使用HDR测试图案（如彩条、灰阶斜坡、峰值亮度窗口）验证亮度、色域和灰阶精度。

以下SVG图总结了HDR调试的整体流程：