HDR, несомненно, является самой важной технологией, выпущенной в последние годы для наших экранов. Охватывая более широкий диапазон яркости, он позволяет находить более чёрные оттенки черного и более белые белого, подчёркивая нюансы цветов и вариации интенсивности и яркости в одном и том же изображении.
Этого достаточно, чтобы сделать опыт просмотра ещё более впечатляющим. Тем не менее, найти свой путь в качестве потребителя сложно, поскольку стандарты только множаться. Мы решили объяснить все тонкости основных меток HDR.
HDR – что это такое
С незапамятных времен изобразительное искусство всегда стремилось воссоздать сцену максимально точно, как в реальной жизни. Мы начали с живописи, рисунка, а затем пришли фотография и кинематография. До недавнего времени усилия по воспроизведению оставались в рамках ограниченного динамического диапазона.
Динамический диапазон изображения представляет собой разницу между самой светлой и самой темной областью. Таким образом, по логике вещей, чем больше динамический диапазон, тем более контрастным выглядит изображение как в тёмных, так и в светлых областях; тем богаче и нежнее цвета.
Человеческий глаз может адаптироваться к широкому диапазону уровней интенсивности света. Диапазон яркости, который могут видеть люди, намного больше, чем диапазон контрастности, доступный на современных экранах, как показано на рисунке ниже.
Расширенный динамический диапазон (HDR) был разработан для захвата, обработки и воспроизведения изображений сцены с повышенной детализацией в тенях и светлых участках, превышающей текущие возможности видеосистем SDR.
Понятие HDR (расширенный динамический диапазон) следует рассматривать с точки зрения SDR, стандартного динамического диапазона, который предназначен для стандартных изображений. Спецификации SDR основаны на характеристиках старых ЭЛТ-дисплеев, которые сегодня вообще не используются. Их возможности были относительно ограничены. Система HDR предназначена для обеспечения более заметных деталей в тенях и светах, которые лучше соответствуют зрительной системе человека в различных условиях просмотра изображения на современных устройствах.
Не сводите понятие HDR к яркости
Чтобы полностью понять HDR, следует отметить, что вопреки тому, что мы можем слышать здесь и там о том, что HDR создает в более яркие изображения, HDR, на самом деле, предлагает более широкий диапазон яркости и, следовательно, чёрный цвет становится более глубоким и ярким, включая свет, который может отражаться от предметов. Большую часть времени мы склонны ассоциировать понятие HDR только с технологиями, относящимися к «более ярким» изображениям, пик которых измеряется в кд/м2.
Конечно, яркость – важная часть HDR, но это ещё не всё. HDR охватывает весь диапазон тональных значений от черного до яркого. Некоторые называют это оттенками серого. HDR позволяет нам оценить всю шкалу серого, а не только значения, касающиеся светлых участков, но также тени и тонкие градации между двумя крайностями.
R-BT.2020 – вопрос кодировки
Цифровые видеосистемы используют некоторое квантование для кодирования в градациях серого. Для потребительского формата высокой четкости это 8-битная кодировка. Хотя это может подходить для изображений SDR, этого недостаточно для HDR.
Поэтому ITU (Международный союз электросвязи) определил новый стандарт. Названный R-BT.2020 для Ultra HD, он позволил значительно увеличить уровни серого, в частности, благодаря 10-битному кодированию для широкой публики. Для профессионалов доступна опция 12-битного квантования, позволяющая пойти ещё дальше.
Как и в случае с другими технология, это очевидно, но лучше сказать, чтобы воспользоваться преимуществами HDR, устройства обязательно должны быть совместимы и иметь упоминание HDR.
Что такое HDR10
HDR10 – это стандарт, основанный на открытой платформе. Он назван так потому, что его шкала квантования основана на 10 битах в цветовом пространстве BT.2020.
Каждый производитель оборудования может использовать его, чтобы сделать свои устройства совместимыми и, таким образом, предложить пользователям преимущества технологии на своих экранах.
Он отображает более широкий диапазон цветов и оттенков по сравнению с обычными изображениями, закодированными в 8 бит в цветовом пространстве Rec.709. Он использует стандарт SMPTE ST 2084 EOTF, который основан на реальной чувствительности человеческого глаза в отношении контраста и позволяет охватить максимальную яркость до 10000 кд/м2.
Проблема с HDR10 заключается в том, что особенности видео определяются раз и навсегда. Поэтому в нём отсутствует понятие динамизма, в то время как некоторые сцены могут потребовать определенных корректировок по сравнению с другими.
Что такое HDR10+
HDR10+ – это эволюция HDR10. Он был разработан, чтобы лучше конкурировать с форматом Dolby Vision.
Подобно ему, HDR10+ использует динамические метаданные, интегрированные в видеопоток, чтобы иметь возможность модулировать отклик в соответствии со сценами и, таким образом, оптимизировать рендеринг.
Этот стандарт поддерживается несколькими крупными игроками в электронной промышленности, включая 20Th Century Fox, Panasonic и Samsung, начиная с 2018 года. По состоянию на август 2021 года у формата HDR10+ было 120 партнеров, в том числе производители телевизоров, а также бренды смартфонов, сенсорных планшетов и проигрывателей Blu-ray.
Что такое адаптивный HDR10+
HDR10+ Adaptive – это эволюция HDR10+.
Запущенный в 2021 году, он не только поддерживает метаданные динамического видеопотока, но и дополнительно настраивает изображения в соответствии с условиями освещения в комнате. Для этого рассеиватель использует датчик освещенности для оптимизации сцен, как того хотел режиссер, ограничивая потерю деталей и контраста в зависимости от окружающего освещения.
HDR10+ Adaptive конкурирует с форматом Dolby Vision IQ, в котором используется тот же принцип адаптивности в зависимости от условий освещения при просмотре.
Что такое HLG
HLG (Hybrid Log Gamma) – это гибридная бесплатная технология, которая объединяет изображения SDR и HDR в один видеопоток.
Как и HDR, она основана на гибридной системе EOTF (функция оптической передачи данных), которая позволяет преобразовывать цифровую информацию в электрический сигнал для создания света на экране. Эта технология упрощает передачу телевизионных каналов и, таким образом, позволяет одновременно и в одном потоке обслуживать как самые технически ограниченные, так и самые современные телевизоры.
Что такое Dolby Vision
Формат Dolby Vision – это разновидность HDR. Но в отличие от HDR10, он не свободен от авторских прав.
Это собственность Dolby Laboratories. Чтобы наслаждаться им, устройства воспроизведения и потоковой передачи должны быть совместимы с Dolby Vision. Символа HDR недостаточно. Видеопоток Dolby Vision кодируется 12 битами.
Как и формат HDR10+, он использует динамические метаданные для оптимизации изображений с точки зрения яркости, контрастности и колориметрии в соответствии со сценами в видео.
По сравнению с HDR10+, он выигрывает от особенно строгого отслеживания и контроля калибровки от производственных студий до телевидения конечного потребителя.
Что такое Dolby Vision IQ
Dolby Vision IQ – эволюция формата Dolby Vision.
Его можно сравнить с HDR10+ Adaptive в том, что он использует датчик освещенности, установленный на устройстве, для измерения количества света в комнате. Таким образом, работая совместно с процессором, он позволяет регулировать свойства изображения, пытаясь получить наилучший рендеринг из источника.
При необходимости эту опцию можно отключить на устройствах, которые её предлагают.
Что такое HDR Pro, HDR Plus и другие
Все остальные названия, такие как HDR Pro, HDR Plus и т.п. относятся к маркетинговым упоминаниям и абсолютно не соответствуют технологиям, заложенным в ридерах или телевизорах. Так производители выделяют технические характеристики, которые, как считается, превосходят SDR, но которые не полностью соответствуют спецификациям, необходимым для сертификации HDR, что, в конечном итоге, обеспечивает неполный опыт.
