Что такое HDR (высокий динамический диапазон)?

Видео с высоким динамическим диапазоном (HDR) - одна из самых больших характеристик 4K-телевидения. Он может вытолкнуть видеоконтент за пределы (ныне не существующие) ограничений, которых вещательные и другие медиастандарты придерживались десятилетиями. Впечатляет то, что телевизоры справляются с этим, но это также довольно запутанная техническая особенность с несколькими вариациями с отличиями, которые не очень устоялись. Вот почему мы здесь, чтобы объяснить их вам.

Динамический диапазон на телевизорах

Телевизионный контраст - это разница между темным и ярким светом. Динамический диапазон описывает крайности в этой разнице, и сколько деталей можно показать между ними. По сути, динамический диапазон является контрастностью дисплея, а HDR представляет расширение этого контраста. Однако простое расширение диапазона между ярким и темным недостаточно для улучшения детализации изображения. Независимо от того, может ли панель достигать 100 кд / м ² (относительно тусклая) или 1000 кд / м ² (невероятно яркая), и уровни ее черного равны 0, 1 (размытый, почти серый) или 0, 005 (невероятно темный), в конечном итоге она может показывать только столько информации на основе сигнала, который он получает.

Посмотрите, как мы тестируем телевизоры

Многие популярные форматы видео, включая широковещательное телевидение и диски Blu-ray, ограничены стандартами, основанными на физических границах, представленных старыми технологиями. Черный установлен только таким черным, потому что, как красноречиво написал Кристофер Гест, «он не может получить больше черного». Точно так же белый цвет может стать настолько ярким только в рамках ограничений технологии отображения. Теперь, благодаря использованию органических светодиодных (OLED) и локальных систем затемнения светодиодной подсветки на новых ЖК-панелях, этот диапазон увеличивается. Они могут достигать новых крайностей, но видео форматы не могут этим воспользоваться. Только очень много информации представлено в сигнале, и телевизор, способный выйти за эти пределы, все еще должен растягиваться и работать с имеющейся информацией.

Что такое HDR?

Вот тут-то и поступает HDR-видео. Оно снимает ограничения, представленные старыми видеосигналами, и предоставляет информацию о яркости и цвете в гораздо более широком диапазоне. Дисплеи с поддержкой HDR могут считывать эту информацию и отображать изображение, построенное по более широкой гамме цветов и яркости. Помимо более широкого диапазона, HDR-видео просто содержит больше данных, чтобы описать больше шагов между крайностями. Это означает, что очень яркие объекты и очень темные объекты на одном экране могут отображаться очень яркими и очень темными, если дисплей поддерживает это, со всеми необходимыми промежуточными шагами между ними, описанными в сигнале и не синтезированными процессором изображения.

Проще говоря, HDR-контент на HDR-совместимых телевизорах может становиться ярче, темнее и показывать больше оттенков серого между ними (при условии, что у телевизоров есть панели, которые могут становиться достаточно яркими и темными для обеспечения справедливости сигнала; некоторые бюджетные телевизоры принимают Сигналы HDR, но не будут сильно улучшаться по сравнению с сигналами не-HDR). Точно так же они могут производить более глубокие и более яркие оттенки красного, зеленого и синего цветов и показывать больше оттенков между ними. Глубокие тени - это не просто черные пустоты; в темноте можно увидеть больше деталей, в то время как изображение остается очень темным. Яркие снимки - это не просто солнечные, яркие картинки; мелкие детали на самых ярких поверхностях остаются четкими. Яркие объекты не просто насыщены; можно увидеть больше оттенков цветов.

Для этого требуется намного больше данных, и, как и видео сверхвысокой четкости, Blu-ray не справляется с этим. К счастью, теперь у нас есть Ultra HD Blu-ray, тип диска (отличный от Blu-ray, несмотря на название), который может хранить больше данных, и создан для размещения 4K-видео, HDR-видео и даже объектного объемного звука, такого как Dolby Atmos. Просто знайте, что вы не можете воспроизводить их на обычных проигрывателях Blu-ray; Вам нужны специальные Blu-ray плееры Ultra HD или Xbox One S или Xbox One X для их воспроизведения.

Потоковое онлайн-вещание также предлагает HDR-контент, но для его получения требуется достаточно быстрое соединение. К счастью, если ваша пропускная способность достаточно высока для получения видео 4K, он может получить HDR; Рекомендуемые скорости подключения Amazon Video и Netflix для контента 4K составляют соответственно 15 Мбит / с и 25 Мбит / с, независимо от того, находится ли этот контент в HDR или нет.

Типы HDR

HDR не совсем универсален, в настоящее время разделен на два основных формата, а еще несколько ждут своего часа.

HDR10

HDR10 - это стандарт, выдвигаемый альянсом UHD. Это технический стандарт с определенными, определенными диапазонами и спецификациями, которые должны соответствовать контенту и дисплеям, чтобы соответствовать его использованию. HDR10 использует статические метаданные, которые одинаковы для всех дисплеев. Это означает, что HDR10 видео устанавливает уровни света и цвета в абсолютных значениях, независимо от того, на каком экране они отображаются. Это открытый стандарт, поэтому любой производитель или распространитель контента может использовать его свободно.

Dolby Vision

Dolby Vision - это собственный HDR-формат Dolby. В то время как Dolby требует сертификации для носителей и экранов, чтобы сказать, что они совместимы с Dolby Vision, она не так специфична и абсолютна, как HDR10. Содержимое Dolby Vision использует динамические метаданные. Статические метаданные поддерживают определенные уровни яркости для любого контента, который вы смотрите. Динамические метаданные регулируют эти уровни на основе каждой сцены или даже каждого кадра, сохраняя больше деталей между сценами, которые являются очень яркими или очень темными. Настраивая максимальный и минимальный уровни освещения, которые телевизору предписывают выпускать на лету, тот же объем данных, который будет назначен для всего диапазона освещения, используемого целым фильмом или шоу, может быть установлен для гораздо более конкретного целевой промежуток Более темные сцены могут сохранять больше деталей в тенях, а более светлые сцены могут сохранять больше деталей в светлых участках, потому что они не говорят телевизору о готовности показывать противоположные крайности, которые даже не появятся до следующей сцены.

Dolby Vision также использует метаданные, адаптированные к возможностям вашего конкретного дисплея, вместо того, чтобы работать с абсолютными значениями, основанными на том, как было обработано видео. Это означает, что видео Dolby Vision сообщит вашему телевизору, какие уровни освещения и цвета использовать, основываясь на значениях, установленных между производителем телевизора и Dolby, которые учитывают возможности вашего конкретного телевизора. Это потенциально может позволить телевизорам показывать больше деталей, чем HDR10, но это в конечном итоге зависит от того, как контент был освоен и что ваш телевизор может обрабатывать с точки зрения света и цвета. Этот аспект мастеринга важен, потому что Dolby Vision является лицензированным стандартом, а не открытым, как HDR10. Если Dolby Vision доступна в конце видео, это, вероятно, означает, что рабочие процессы Dolby использовались на всем протяжении.

HDR10 +

HDR10 + - это стандарт, разработанный Samsung. Он основан на HDR10 путем добавления динамических метаданных, таких как Dolby Vision. Он не использует индивидуальные метаданные для каждого экрана, но он все же регулирует диапазон освещения, который он показывает телевизору для каждой сцены или кадра. Он может потенциально добавить больше деталей к вашему изображению по сравнению с тем, что показывает HDR10, и, как и HDR10, это открытый стандарт, который не требует лицензирования с очень специфическим рабочим процессом.

Вы можете рассчитывать на HDR10 + на более дорогих телевизорах Samsung, но не на многих других в Соединенных Штатах. TCL присоединился к альянсу HDR10 +, но его телевизоры с поддержкой HDR по-прежнему только HDR10 (для 4-й серии) или HDR10 и Dolby Vision (для 5-й и 6-й серии).

Гибридный Log-Gamma (HLG)

Hybrid Log-Gamma (HLG) не так распространена, как HDR10 и Dolby Vision, и для нее очень мало контента, кроме некоторых передач BBC и DirecTV, но это может сделать HDR гораздо более доступным. Это потому, что он был разработан BBC и NHK Японии для предоставления видео формата, который вещательные компании могли бы использовать для отправки HDR (и SDR; HLG обратно совместим). Технически он гораздо более универсален, потому что вообще не использует метаданные; вместо этого он использует комбинацию гамма-кривой, которую телевизоры используют для расчета яркости для содержимого SDR, и логарифмической кривой для расчета гораздо более высоких уровней яркости, которые могут воспроизводить телевизоры с поддержкой HDR (отсюда и название Hybrid Log-Gamma).

HLG может работать с телевизорами SDR и HDR, потому что он вообще не использует метаданные, в то же время сохраняя гораздо более широкий диапазон светлых данных. Единственная проблема с этим - принятие. Он разработан для вещателей, и мы до сих пор не видим много вещателей, показывающих видео 4K по радиоволнам, кабельным или спутниковым услугам. HLG еще далеко до содержания.

Что касается того, какой формат лучше, то пока просто не ясно. Каждый может предложить значительные улучшения по сравнению со стандартным динамическим диапазоном, но у них есть свои преимущества и недостатки. С точки зрения принятия, HDR10 и Dolby Vision являются единственными значимыми стандартами, которые имеют достаточно контента и совместимых телевизоров. Dolby Vision потенциально предлагает лучшую картинку, но она также менее распространена, чем HDR10, потому что это лицензированный стандарт, основанный на рабочих процессах, а не открытый. HDR10 + открыт, но нам нужно, чтобы больше компаний, чем Samsung, начали его использовать, и чтобы было доступно больше контента. HLG мог бы стать самым универсальным стандартом благодаря своей природе без метаданных, но опять же, сначала нам нужно найти некоторые вещи, которые можно посмотреть в нем.

Что такое цветовая гамма?

Это где HDR становится немного более запутанным. Широкая цветовая гамма - еще одна особенность высококлассных телевизоров, и она даже менее определена, чем HDR. Это также связано с HDR, но не напрямую. HDR имеет дело с тем, сколько света, как говорят телевизору, нужно потушить, или яркостью. Диапазон и значение цвета, определенные отдельно от света, называют цветностью. Это два отдельных значения, которые взаимодействуют друг с другом несколькими способами, но все же различны.

Технически, HDR специально предназначен только для яркости, потому что это и есть динамический диапазон: разница между светлым и темным на экране. Цвет - это совершенно отдельное значение, основанное на абсолютном красном, зеленом и синем уровнях, независимо от формата видео. Тем не менее, они связаны друг с другом тем, как мы воспринимаем свет, а больший диапазон света означает, что мы будем воспринимать больший диапазон цветов. Из-за этого телевизоры с поддержкой HDR часто могут показывать то, что называется «широкой цветовой гаммой», или диапазон цветов, выходящий за пределы стандартных значений цвета, используемых в вещательном телевидении (Rec.709).

Это не означает, что HDR гарантирует более широкий диапазон цветов, или что они будут последовательными. Вот почему мы проверяем каждый телевизор на контраст и цвет. Большинство современных телевизоров могут достигать значений Rec.709, но это оставляет много цветов, которые может видеть глаз, но которые эти телевизоры не могут показать. DCI-P3 - это стандартное цветовое пространство для цифрового кино, и оно намного шире. Rec.2020 - идеальное цветовое пространство для телевизоров 4K, и оно еще шире (и мы еще не видели ни одного потребительского телевизора, способного достичь этих уровней). И вот что важно: Rec.2020 применяется как к SDR, так и к HDR, потому что HDR не имеет прямого отношения к уровням цвета.

Диаграмма выше показывает диапазон цветов, которые человеческий глаз может определить как арку, и три цветовых пространства, которые мы упомянули как треугольники. Как видите, каждый значительно расширяется по сравнению с предыдущим.

Все это может показаться запутанным, но все сводится к следующему: HDR не гарантирует, что вы получите больше цвета. Многие HDR-телевизоры имеют широкую цветовую гамму, но не все. Наши обзоры ТВ показывают, поддерживает ли телевизор HDR и как выглядит его полный спектр цветов.

Что нужно для HDR

HDR это не просто 4K. Экран 4K может поддерживать HDR, но это относится не ко всем сетам. Если ваш телевизор не поддерживает HDR, он не будет использовать дополнительную информацию в сигнале, и панель не откалибрована для обработки этой информации, даже если она была правильно прочитана. Даже если телевизор может обрабатывать сигнал, он может не дать особенно качественного изображения, особенно если это менее дорогой телевизор.

Большинство крупных медиа потоков также поддерживают HDR в той или иной форме. Amazon Fire TV Stick 4K поддерживает HDR10, Dolby Vision, HLG и HDR10 + (но, как ни странно, Fire TV Cube поддерживает только HDR10 и HDR10 +). Apple TV 4K и Google Chromecast Ultra также поддерживают HDR10 и Dolby Vision. Roku Ultra и Premiere + поддерживают только HDR10. Xbox One S и Xbox One X поддерживают HDR10 и Dolby Vision как для потоковых приложений, так и для воспроизведения UHD Blu-ray.

Что касается того, что смотреть, то несколько крупных потоковых сервисов, таких как Amazon, Google Play, iTunes, Netflix, Vudu и YouTube, теперь поддерживают HDR для некоторых своих 4K-контента. HDR10 довольно универсален для всех этих сервисов, в то время как у некоторых также есть Dolby Vision. Что касается того, как смотреть эти сервисы, если ваш телевизор поддерживает HDR, он, вероятно, имеет доступ по крайней мере к некоторым из вышеупомянутых потоковых приложений и сервисов. Конечно, есть и UHD Blu-Ray диски.

Стоит ли HDR?

4K теперь является эффективным стандартом для телевизоров, а HDR - одна из самых важных функций, которые следует учитывать при покупке нового. Он все еще не совсем универсален, но HDR10 и Dolby Vision, как оказалось, предлагают некоторые убедительные улучшения контрастности и цвета по сравнению со стандартным разрешением, и есть много контента для просмотра с обоими. Если вы хотите перейти на 4K и у вас есть на это бюджет, HDR является обязательной функцией.