За годы своего существования телевизоры, а также компьютерные и телефонные дисплеи обросли десятками сложных функций. Технологические инновации довели качество цифровой картинки до такого уровня, что изображение на экране выглядит не хуже, чем в жизни. Во многом благодаря HDR.
Что такое HDR?
Расширенный динамический диапазон (High Dynamic Range, сокращенно HDR) – это термин, относящийся к количеству информации в видеофайле. Устройства с поддержкой HDR работают с цветом особым образом: светлые тона отображаются более ярко, а спектр оттенков у них значительно шире, чем у простых дисплеев. За счет этого достигаются реалистичность и высокая детализация изображения.
Как работает HDR?
Современному пользователю уже недостаточно видеть на экране просто яркую картинку в высоком разрешении. На главный план выходят цветовые и контрастные характеристики, приближенные к возможностям человеческого глаза. Для выполнения этих требований и создана технология HDR. С ее появлением в мире видеоконтента и телевидения открылась новая страница. Реалистичность некоторых видеороликов просто зашкаливает, а эффект достигается за счет:
- пиковой яркости;
- уровней черного;
- богатой цветовой палитры;
- передаточных функций;
- битовой глубины;
- метаданных.
В видео эффект HDR закладывается настройками камеры, совершенствуется пост-обработкой и регулируется аппаратными возможностями устройств вывода.
Визуализация достигается следующими средствами:
- усиленный контраст и более насыщенные цвета;
- расширенный динамический диапазон (размах от пиковой яркости до черного);
- расширенное цветовое пространство;
- повышенная точность отображения оттенков (10-битная глубина цвета и 1024 цветовых оттенков);
- инновационные оптоволоконные средства передачи данных;
- статические и динамические метаданные.
Контрастность и цвет
Контраст изображения – это соотношение между светом, цветом и тенями. Его регулировка может кардинально повлиять на впечатление от изображения. Особенно эффектно в HDR выглядят сцены с закатом: там много переходов от светлого к темному, и HDR передает их так, как невозможно сделать при стандартном динамическом диапазоне SDR.
Эффект расширенного динамического диапазона в видео можно сравнить с Hi-Res в музыке. Фактически это фильтр реалистичности, придающий контенту максимально правдоподобный вид.
Производители телевизоров привлекают покупателей разными характеристиками. В некоторых моделях упор делается на высокий коэффициент контрастности с суперточной цветопередачей, в других подчеркивается высокое разрешение. Большинство людей отдает предпочтение первому варианту. Это связано с тем, что не разрешение панели, а контрастность и цветопередача придают изображению живой вид.
HDR придает красному, зеленому и синему цветам больше промежуточных оттенков, благодаря чему они выглядят более живыми. Глубокие тени перестают быть глухими черными пятнами – они обретают оттенки и детали, даже если все видео снято в темных тонах. У хорошо освещенных объектов деталей тоже больше, а уровень насыщенности в светлых областях меньше.
Свет и яркость
Решающую роль в том, насколько качественно видео будет смотреться на экране телевизора, играет свет. Поскольку динамический диапазон представляет собой разницу между светлыми и темными областями, на него прямо влияет количество света, отображаемое экраном.
От света зависит и палитра цветов, который мы в состоянии различить: чем больше света, тем больше различных оттенков способны уловить наши глаза. Палитра в спектре, распознаваемым человеческим глазом, называется цветовой гаммой. В HDR применяется цветовая гамма Rec.2020. В нее входит в 100 раз больше оттенков, чем способен отобразить обычный экран при стандартном разрешении.
Яркость выражается в нитах. У панелей HDR яркость достигает 10 000 нит, это в 30-40 раз больше, чем у панелей без HDR.
Метаданные
Вшитые в видеофайл метаданные – это информация о том, как контент должен выглядеть на устройстве вывода. Туда включаются параметры цвета, яркости и многое другое.
Информация о тональном отображении (или тонмаппинг) играет особую роль в том, как метаданные будут использоваться для эффекта расширенного динамического диапазона.
Тонмаппинг – это ключ к преобразованию цветового объема видеофайла в соответствии с возможностями дисплея.
Для сохранения исходной информации в видеофайле применяются динамические и статические метаданные.
Динамические метаданные представляют собой информацию о яркости в каждом кадре (статические – обо всем видео сразу), что способствует оптимальному преобразованию видео на устройствах с минимальными возможностями для HDR.
Использование статических метаданных в HDR может привести к чрезмерному сжатию динамического диапазона и цветовой гаммы и, как следствие, к потере эффекта. Причина в том, что когда отображение тонов выполняется за счет статических метаданных, за основу берется самый яркий кадр в видео без учета других сцен.
Разница между телевизорами с HDR и без
Сегодня HDR достаточно распространенная функция. Однако есть много телевизоров и без нее. Только в сравнении можно понять, каковы визуальные преимущества расширенного динамического диапазона и насколько он влияет на развитие технологий в сфере видео и продакшна.
Телевизоры с 4К пользуются спросом, так они могут отображать в 4 раза больше пикселей, чем панели с разрешением HD. Тем не менее, если сравнивать качество изображения, многие замечают, что на HDR-телевизорах палитра богаче, и быстро обновляющийся контент воспринимается приятнее.
4К указывает на количество пикселей, HDR определяет качество изображения.
4К без HDR имеет место быть, но смотрится не так эффектно. По иронии судьбы многие люди вообще не замечают прибавки в пикселях между Full HD и 4К, если в телевизоре присутствует поддержка HDR.
Определенные оттенки, например, перенасыщенные цвета, видны только на дисплеях с HDR. На обычных телевизорах, проекторах и мониторах они теряют насыщенность.
Сложности производства контента в HDR
Технология HDR реализуется по-разному. Недорогие ЖК-дисплеи с заявленной функцией расширенного динамического диапазона нередко разочаровывают пользователей, которые ожидают увидеть картинку с богато детализированными объектами. Дешевый HDR эффект обычно выглядит как гало вокруг ярких областей или полосы света по экрану.
Создание контента в HDR – процесс, требовательный и к оборудованию, и к времени: необходимо понимание различных стандартов, цветового пространства и многого другого. Из-за этого лишь небольшое количество людей занимается разработкой HDR-контента для пользователей ПК и мобильных устройств, а его качество не сравнить с тем, что производится для HDR-телевизоров.
Источник: www.makeuseof.com
