Експерти розповіли, що ж таке технологія HDR в телевізорах і дисплеях

З HDR добре знайомі фотографи і відеомейкери, але не тільки контент-мейкерам важливе розуміння цієї технології. Розповідаємо, як вона впливає на візуальні враження.

За роки свого існування телевізори, а також комп’ютерні та телефонні дисплеї обросли десятками складних функцій. Технологічні інновації довели якість цифрової картинки до такого рівня, що зображення на екрані виглядає не гірше, ніж в житті. Багато в чому завдяки HDR.

ЩО ТАКЕ HDR?

Розширений динамічний діапазон (High Dynamic Range, скорочено HDR) – це термін, що відноситься до кількості інформації у відеофайлі. Пристрої з підтримкою HDR працюють з кольором особливим чином: світлі тони відображаються більш яскраво, а спектр відтінків у них значно ширше, ніж у простих дисплеїв. За рахунок цього досягаються реалістичність і висока деталізація зображення.

ЯК ПРАЦЮЄ HDR?

Сучасному користувачеві вже недостатньо бачити на екрані просто яскраву картинку з високою роздільною здатністю. На головний план виходять колірні і контрастні характеристики, наближені до можливостей людського ока. Для виконання цих вимог і створена технологія HDR. З її появою в світі відеоконтенту і телебачення відкрилася нова сторінка. Реалістичність деяких відеороликів просто зашкалює, а ефект досягається за рахунок:

• пікової яскравості;
• рівнів чорного;
• багатої кольорової палітри;
• передавальних функцій;
• бітової глибини;
• метаданих.

У відео ефект HDR закладається налаштуваннями камери, вдосконалюється пост-опрацюванням і регулюється апаратними можливостями пристроїв виведення.

Візуалізація досягається наступними засобами:

• посилений контраст і більш насичені кольори;
• розширений динамічний діапазон (розмах від пікової яскравості до чорного);
• розширена кольорова палітра;
• підвищена точність відображення відтінків (10-бітна глибина кольору і 1024 колірних відтінків);
• інноваційні оптоволоконні засоби передачі даних;
• статичні і динамічні метадані.

КОНТРАСТНІСТЬ І КОЛІР

Контраст зображення – це співвідношення між світлом, кольором і тінями. Його регулювання може кардинально вплинути на враження від зображення. Особливо ефектно в HDR виглядають сцени з заходом: там багато переходів від світлого до темного, і HDR передає їх так, як неможливо зробити при стандартному динамічному діапазоні SDR.

Ефект розширеного динамічного діапазону на відео можна порівняти з Hi-Res в музиці. Фактично це фільтр реалістичності, що надає контенту максимально правдоподібного вигляду.

Виробники телевізорів привертають покупців різними характеристиками. У деяких моделях наголос робиться на високий коефіцієнт контрастності з суперточною передачею кольору, в інших підкреслюється висока роздільна здатність. Більшість людей віддає перевагу першому варіанту. Це пов’язано з тим, що не роздільна здатність панелі, а контрастність і перенесення кольорів надають зображенню живого вигляду.

HDR надає червоному, зеленому і синьому кольорам більше проміжних відтінків, завдяки чому вони виглядають більш живими. Глибокі тіні перестають бути глухими чорними плямами – вони знаходять відтінки і деталі, навіть якщо все відео знято в темних тонах. У добре освітлених об’єктів деталей теж більше, а рівень насиченості в світлих областях менше.

СВІТЛО І ЯСКРАВІСТЬ

Вирішальну роль в тому, наскільки якісно відео буде виглядати на екрані телевізора, відіграє світло. Оскільки динамічний діапазон визначається як різниця між світлими і темними областями, на нього прямо впливає кількість світла, що відображається екраном.

Від світла залежить і палітра кольорів, яку ми в змозі розрізнити: чим більше світла, тим більше різних відтінків здатні вловити наші очі. Палітра в спектрі, розпізнаваним людським оком, називається колірною гамою. У HDR застосовується колірна гамма Rec.2020. У неї входить в 100 разів більше відтінків, ніж здатний відобразити звичайний екран при стандартній роздільній здатності.

Яскравість виражається в нітах. У панелей HDR яскравість досягає 10 000 ніт, це в 30-40 разів більше, ніж у панелей без HDR.

МЕТАДАНІ

Вшиті у відеофайл метадані – це інформація про те, як контент повинен виглядати на пристрої виведення. Туди входять параметри кольору, яскравості та багато іншого.

Інформація про тональне відображення (або тонмапінг) відіграє особливу роль в тому, як метадані будуть використовуватися для ефекту розширеного динамічного діапазону.

Тонмапінг – це ключ до перетворення колірного об’єму відеофайлу відповідно до можливостей дисплея.

Для збереження вихідної інформації у відеофайлі застосовуються динамічні та статичні метадані.

Динамічні метадані являють собою інформацію про яскравість в кожному кадрі (статичні – про все відео відразу), що сприяє оптимальному перетворенню відео на пристроях з мінімальними можливостями для HDR.

Використання статичних метаданих в HDR може призвести до надмірного стискання динамічного діапазону і колірної гами і, як наслідок, до втрати ефекту. Причина в тому, що коли відображення тонів виконується за рахунок статичних метаданих, за основу береться найяскравіший кадр на відео без урахування інших сцен.

РІЗНИЦЯ МІЖ ТЕЛЕВІЗОРАМИ З HDR І БЕЗ

Сьогодні HDR досить поширена функція. Однак є багато телевізорів і без неї. Тільки в порівнянні можна зрозуміти, які візуальні переваги розширеного динамічного діапазону і наскільки він впливає на розвиток технологій в сфері відео і продакшну.

Телевізори з 4К користуються шаленим попитом. Вони можуть відображати в 4 рази більше пікселів, ніж панелі з роздільною здатністю HD. Проте, якщо порівнювати якість зображення, більшість помічає, що на HDR-телевізорах палітра багатша, і контент, який швидко оновлюється сприймається приємніше.

4К вказує на кількість пікселів, HDR визначає якість зображення.

4К без HDR має місце бути, але виглядає не так ефектно. За іронією долі багато людей взагалі не помічають збільшення у пікселях між Full HD і 4К, якщо в телевізорі є підтримка HDR.

Певні відтінки, наприклад, перенасичені кольори, видно тільки на дисплеях з HDR. На звичайних телевізорах, проекторах і моніторах вони втрачають насиченість.

СКЛАДНОЩІ ВИРОБНИЦТВА КОНТЕНТУ В HDR

Технологія HDR реалізується по-різному. Недорогі РК-дисплеї із заявленою функцією розширеного динамічного діапазону нерідко розчаровують користувачів, які очікують побачити картинку з багато деталізованими об’єктами. Дешевий HDR ефект зазвичай виглядає як коло навколо яскравих областей або смуга світла по екрану.

Створення контенту в HDR – процес, вимогливий і до обладнання, і до часу: необхідне розуміння різних стандартів, колірного простору і багато чого іншого. Через це лише невелика кількість людей займається розробкою HDR-контенту для користувачів ПК і мобільних пристроїв, а його якість не порівняти з тим, що виробляється для HDR-телевізорів.