Динамические метаданные дают информацию о яркости, контрастности, цветности и остальном для каждой сцены фильма или даже для каждого кадра. Это намного лучше статических данных.
Что такое HDR с технической стороны
Динамический диапазон изображения указывает на разницу яркости между самой светлой точкой на картинке и самой темной . Человеческий глаз лучше воспринимает в природе этот диапазон, чем телевизионная техника может передать. Поэтому для приближения изображения на экране к оригиналу потребовалась такая технология как HDR.
Задача расширенного динамического диапазона увеличить детализацию на видео. Детали картинки исчезают на темных или на светлых участках изображения. Например, в кадре яркое солнце и в итоге вокруг ничего не видно, пока яркость не падает. А вот с HDR будут видны детали картинки в яркой зоне, это и солнечные лучи и облака.
Технология HDR увеличивает естественность и реализм на картинке в видео.
SDR (Standard Dynamic Range) — стандартный динамический диапазон яркости, работает для обычных телевизоров и видео, это то к чему мы привыкли.
HDR — это яркие белые и глубокие черные цвета, а также больше деталей с каждой стороны. Расширенный динамический диапазон — это воспроизведение мира вокруг нас на дисплее.
Современные дисплеи неспособны воспроизводить мир таким, какой он есть на самом деле, потому что мир — это больше, чем просто пиксели.
Невозможно показать, как это выглядит, если ваш монитор не поддерживает HDR, но рассмотрите смоделированную фотографию ниже (от Dolby). Расширеный диапазон справа.
Представьте, что видны яркие отражения солнечного света на металлических поверхностях, или цветы на поле с такой окраской, которую обычный тв не отразит.
Телевизоры должны быть технически оснащены аппаратной составляющей для воспроизведения HDR видео. А это и лучшие матрицы, и производительные микросхемы, а это отражается на цене.
Увеличивают динамический диапазон путем увеличения яркости и увеличения количества градаций каждого цвета . Поэтому HDR видео воспроизводят экраны с максимальной яркостью не меньше 1000 нит, а цветовой охват таких экранов увеличен до Rec 2020. И здесь речь не просто об увеличении яркости, а именно об увеличении динамического диапазона, чтобы отразить больше градаций цвета и мы увидели больше деталей в яркой области экрана или в темной.
При этом сама матрица имеет на один канал цветности 10 бит, что дает 1024 оттенка на один субпиксель. Это почти миллиард оттенков цвета на один пиксель. Это все характеристики передовых телевизоров и дорогих.
Обычные матрицы для SDR имеют 8 бит и 16 миллионов оттенков.
Текущая цветовая гамма Rec.709, которая используется для HD-контента. Разработка для сферы производства и продажи Ultra HD – Rec 2020.
Чтобы понять то, насколько большой произошел скачок, стоит упомянуть, что Rec.709 охватывает примерно 36% видимого цвета для человеческого глаза, в то время как Rec.2020 – около 75%.
Производители телевизоров стоят примерно на полпути, так как большинство высокотехнологичных тв работают по стандарту DCI-P3, предоставляющего примерно 50% видимого цвета. DCI-P3 рекомендуется для проекторов, используемых в кинематографе, который шире, чем Rec.709, однако, не так хорош, как Rec.2020.
Когда будет доступен HDR?
Это доступно прямо сейчас . Если вы купили новый телевизор за последние несколько лет, велика вероятность, что это телевизор 4K со встроенным HDR и он сертифицирован UHD Alliance.
Но как с его помощью смотреть HDR контент? Что ж, если у вас есть проигрыватель Blu-ray Ultra HD, или вы можете просматривать Amazon Prime, Netflix, ivi, Okko, MEGOGO, Apple TV+ или Disney+ , или просто смотрите видео на YouTube.
Расширенный динамический диапазон также включен в стандартную комплектацию формата Ultra HD Blu-ray. Количество доступных дисков, не говоря уже о количестве проигрывателей, в настоящее время невелико. Но по мере того, как все больше и больше фильмов выпускается в формате, HDR действительно очень скоро станет мейнстримом.
Если вы используете потоковую передачу, вам потребуется широкополосное соединение не менее 25 Мбит для просмотра потокового HDR. Хотя Netflix использует так называемую адаптивную потоковую передачу, которая дает приоритет передовой технологии экрана над разрешением в случае недостаточной пропускной способности.
Как включить HDR на телевизоре Samsung? Никаких дополнительных действий совершать не нужно. Просто воспроизведите контент в этом формате. Если техника не поддерживает этот стандарт, тогда на экране ТВ появится текст ошибки.
HDR – что это такое и зачем небходимо
HDR (High dynamic range) — это технология расширения динамического диапазона изображения. Человеческий глаз адаптируется к уровню окружающего света. При съёмке фотографии или видео параметры оптической системы (то есть чувствительность фотоматериала или сенсора, значение диафрагмы и выдержки) влияют на формирование кадра, и записанная единожны информация содержит определённый диапазон яркостей. От того, что условно считается «чёрным» (но может не быть чёрным в реальности, т.к. количесва отражённого света просто не хватило для записи другого оттенка) до того, что считается «белым» (аналогично, объект может отражать / излучать больше света, чем способен запечатлеть сенсор на текущих настройках, при этом не быть белым с объективной точки зрения).
Разница между самыми яркими и самыми тёмными оттенками и есть искомый динамический диапазон. Если сцена имеет бОльший динамический диапазон, чем способна запечатлить техника, то на картинке будет присутствовать выгорание светлых участков и/или зачернение теней, то есть потеря яркостной и цветовой информации.
Расширение динамического диапазона приводит к увеличению воспринимаемого камерой диапазона яркостей, но вместе с этим снижает контрастность изображения. Для восстановления контрастности используют различные алгоритмы повышения локальной контрастности и тонального преобразования (tone mapping).
Но если при записи контента решён вопрос преобразования расширенного динамического диапазона в обычный, то зачем нужен HDR в телевизорах и как он работает?
HDR в телевизоре
Телевизионный HDR занимается тем же: увеличивает количество допустимых яркостных значений между темнейшими тёмными оттенками и ярчайшими яркими, таким образом правильно закодированный видеопоток может отобразить большее количество различных оттенков в кадре. В целом картинка становится более детализированной, яркой и чёткой за счёт увеличения микроконтраста в «пограничных» зонах, которые на обычном видеопотоке и обычном телевизоре выглядели бы одноцветными или малоконтрастными, а в движении и вовсе терялись бы.
Обеспечить поддержку HDR необходимо сразу в нескольких местах. Телевизор должен уметь декодировать и отображать подобный сигнал — раз. Контент должен быть закодирован соответствующим образом и содержать необходимую информацию — два. Доставить контент с увеличенным битрейтом тоже необходимо, то есть иметь поддержку со стороны «транспорта» сигнала (интерфейстного кабеля). Три. А ещё контент надо как-то снимать, распространять и так далее. Обеспечить совместимость всего этого разнообразия должен (по идее) набор рекомендаций Rec. 2020. Разберём всё по порядку.
Телевизор
Нет, 30-битные матрицы в ТВ ставить никто не станет, они всё так же останутся 18- или 24-битными, а HDR контент будет приводиться к «обычному» перед отображением. Просто в новом формате записи цветового пространства специальные преобразования позволят закодировать яркостную составляющую бОльшим количеством бит. Специальный алгоритм будет преобразовывать исходный сигнал в «правильный» для телевизора, благодаря чему картинка будет одновременно и более детальной, и не потеряет в контрастности.
И вот здесь есть первая проблема. Стандартов HDR-TV два: HDR10 и DolbyVision. Samsung и Sony сделали ставку на HDR10, большинство голливудских студий и некоторые другие компаниии — на DolbyVision. Да и сам бренд Dolby куда сильнее «раскручен». Современные контент-провайдеры решили вопрос по-своему — Netflix и Amazon просто поддерживают оба формата и вы сами можете выбирать, в каком виде получать HDR-кино. LG решили не участвовать в войне форматов и просто предоставили поддержку и той и той технологий.
Контент и носители
Чтобы осуществить поддержку HDR-видео, требуется соответсвующий формат записи данных. Из «старых» форматов цветовое пространство Rec. 2020 поддерживают H.264 (c некоторыми ограничениями), из «новых» — HEVC, он же H.265. Разумеется, «дополнительная» информация требует больше места, поэтому 4k2k-HDR контент доставляется пока только онлайн. BluRay 4k и единственный (на момент написания статьи) распространённый и сравнительно легко покупаемый плеер подобных дисков производятся Samsung, а на какой формат сделал ставку этот промышленный гигант мы уже знаем. Технически, ничто не мешает реализовать поддержку DolbyVision в BluRay 4k, но на данный момент имеем то, что имеем.
Передача данных
Контент есть, телевизор есть. Осталось перенести контент в ТВ. Здесь (пока что) безраздельно царствует формат HDMI, телевизоров с поддержкой DisplayPort — кот наплакал. Теоретически HDMI 2.0 поддерживает 4k2k-видеосигнал с HDR, но с определёнными ограничениями: 24/25/30 кадров в секунду для полноцветного изображения с 12-битным семплированием и 50/60 кадров в секунду для цветовой субдискретизации 4:2:2 или 4:2:0.
На данный момент HDMI 2.0 — бутылочное горлышко в ТВ-технологиях, и о реальном прорыве в качестве картинки говорить до появления стадрата, поддерживающего «честные» 4k2k 120Hz / 8k4k 60Hz, не приходится. Проблемы HDMI находятся в области обеспечения обратной совместимости — HDMI позволяет передавать сигнал, совместимый даже с аналоговым ч/б телевизором, что накладывает определённые ограничения на развитие стандарта.
Что это, как оно работает, чем отличается от того HDR, что используется в фотографии и играх и какие форматы воюют в этот раз — в нашем сегодняшнем посте.
О чем думал режиссер
Чтобы насладиться всеми преимуществами этой технологии, увы, нужен не только дисплей с расширенным динамическим диапазоном картинки, но и соответствующий контент. HDR-телевизоры, в принципе, делать научились. Яркость экранов поднята до 1000 нит (у традиционных моделей этот показатель обычно не превышает 500 нит), а подсветка сделана прямой локальной, т.е. способной в одном кадре с разной яркостью подсвечивать разные фрагменты матрицы. Такими нехитрыми приемами достигается расширенный диапазон.
LG на выставке CES 2016 показала OLED-телевизоры G6 с поддержкой HDR. Понятно, что с отображением черного у органических диодов все прекрасно изначально, однако яркость в 1000 нит они пока предложить не могут
Однако сложность в том, что эффект может получиться обратным, чем задуманное режиссером цветовое и световое решение сцены. Вместе с колористом он разрабатывал цветовую схему, окрашивал кадры, используя обширную палитру цветов, предоставленных кинематографическим стандартом P3. Как известно, SDR-телевизоры не работают с палитрой P3 — они ограничены стандартом Rec.709, который просто не способен отобразить некоторые цвета, и поэтому ТВ-версии выглядят бледнее, не так, как было задумано изначально. Более того, ТВ-версии, зачастую, проходят специальный мастеринг, чтобы правильней отобразить цвета.
4K HDR-телевизор Sony X93, представленный на выставке CES 2016
В свою очередь, HDR-телевизоры могут поменять цветовую схему так, как им заблагорассудится, следуя собственным алгоритмам, которые, конечно же, и не ведают о «видении» режиссера и колориста. Поэтому инженеры сразу придумали, чтобы вместе с видеосигналом передавались метаданные, содержащие информацию о том, каким образом нужно улучшать SDR-картинку до HDR. Где затемнить, где осветлить, где добавить красного, а где — фиолетового. И если телевизор это поддерживает, то картина будет вполне соответствовать замыслу режиссера.
Контент будет
Пока HDR-контента ничтожно мало: несколько наименований предоставляют сервисы Amazon, Netflix и Vudu, последние «Звездные войны» сняты и отредактированы в формате, который поддерживает Dolby Vision (один из вариантов HDR). Можно подумать, что смысла в телевизорах с поддержкой расширенного динамического диапазона пока нет.
Однако компания Technicolor предлагает возможности для конвертации SDR-контента в псевдо-HDR. Это не кнопка, которая автоматически улучшит изображение без вмешательства специалиста, но набор утилит под названием «Intelligent Tone Management», который в разы облегчит работу по восстановлению той самой цветовой схемы, что задумали режиссер с колористом. Так что объемы качественного контента будут расти.
Справа на телевизор выведено изображение после обработки алгоритмами Technicolor
Если телевизор поддерживает HDMI 2.0, то высока вероятность, что в скором времени он получит программное обновление до HDMI 2.0a – стандарта, необходимого для передачи метаданных. Физически стандарты полностью совместимы, разница исключительно в программной обработке поступающей информации.
