Что такое технология HDR: принципы работы и применение

Что такое HDR

High Dynamic Range (от англ. «высокий динамический диапазон») — это технология, которая была разработана, чтобы передавать реалистичное изображение.

С применением HDR изображения фото и видео стали более детализированными, появились дополнительные цвета и полутона, уменьшилась «мыльность» картинки. И в действительности транслируемое изображение стало больше похожим на реальное.

ПсевдоHDR и настоящий HDR — в чем разница

Смартфоны, телевизоры и другие устройства, в которых не доступна поддержка HDR, называют SDR (Standard Dynamic Range). Но что означает ПсевдоHDR? Это понятие чаще применяется к производителям, которые заявляют, что в моделях их устройств есть технология расширенного динамического диапазона. Но на самом деле ее там нет. Подмена понятий происходит в двух случаях:

1. Производитель выпускает устройство с неярким ЖК-монитором. Если смартфон или телевизор имеют яркость ниже 1000 нит, то преимущества HDR будет совершенно незаметными. Технология не может раскрыться в полной мере из-за того, что цвета не подсвечиваются так как это необходимо. Кроме этого, не осуществляется точная регулировка контрастности изображения.
2. Имитация HDR при помощи использования технологии покадрового изменения яркости субпикселя (FRC). При использовании FRC создается эффект расширенной палитры изображения за счет того, что один пиксель содержит 3 субпикселя. А при их покадровой смене человеческий глаз не улавливает эту смену, но изображение уже воспринимается как яркое и красочное. Подобная технология в основном встречается в 8-битных мониторах, которые установлены в бюджетных устройствах.

Для прекращения злоупотребления термином HDR в 2016 году консорциумом Ultra HD Alliance был разработан документ с сертификационными требованиями к HDR мониторам. При определении соответствия телевизора стандарту HDR Ultra HD Premium особое внимание уделяется характеристикам контрастности и цветности изображения.

Принцип технологии HDR

Он различается в зависимости от устройства, в котором она используется:

1. HDR в телевизорах. Телевизионные устройства, работающие в режиме HDR, функционируют со снятыми ограничениями на передачу видеосигнала, за счет чего на дисплей выводится реалистичное изображение. Для реализации HDR в телевизорах используется подсветка, которая автоматически регулирует яркость в разных зонах. Благодаря работе подсветки зритель видит на экране множество деталей как в темных, так и в светлых сценах. Кроме этого цвета передаются реалистичнее и не искажаются.
2. HDR в смартфонах. Эта технология используется не только для отображения картинки на экране гаджета, но и при создании фотографий при помощи камеры телефона. Для этого несколько кадров (не менее 3) одного объекта с разной экспозицией объединяются в одно фото. Благодаря этому снимки получаются качественными, более детализированными и имеют широкий диапазон оттенков.

HDR телевизоров и смартфонов

Чаще всего технологию расширенного динамического диапазона предусматривают в телевизорах и телефонах. HDR в этих двух устройствах имеет свои особенности и отличия. Рассмотрим их подробнее.

Особенности технологии HDR на телевизорах

Для отображения качественных фильмов, сериалов, концертов и других видеоматериалов в HDR-качестве телевизор должен иметь:

1. Яркость не менее 1000 нит. Технологии HDR для полного раскрытия качества изображения требуется мощный световой поток. Поэтому телевизоры со стандартным динамическим диапазоном, которые имеют яркость менее 400 нит не могут полностью раскрыть потенциал изображения. Технология HDR начинает раскрываться на мониторах с яркостью 500 нит, но и этого зачастую недостаточно для полной детализации сцен. Поэтому лучше приобретать модели с HDR, которые имеют яркость экрана 1000–1500 нит.
2. Глубину цветопередачи минимум 10 бит. Глубина передачи цветов показывает количество цветов и полутонов, которые монитор может отобразить. Чем больше цветов сможет передать дисплей, тем более реалистичной будет картинка. Стандартные телевизоры, которые не поддерживают технологию расширенного динамического диапазона, имеют глубину цветопередачи 8 бит. Это значит, что максимальное количество цветов, которое может отобразить это устройство, составляет 16 миллионов. А вот устройство с 10 битной цветопередачей уже отобразит 1,08 миллиарда оттенков. Поэтому цветов будет больше, и они будут естественными.
3. Функцию локального затемнения. Такая функция подразумевает под собой то, что яркость отдельных участков матрицы может быть отрегулирована за счет группировки светодиодов подсветки. Локальное затемнение позволит сделать отдельный участок изображения более темным или более светлым, тем самым выделив его. Благодаря этому количество деталей в засвеченных или затемненных участках увеличится, и общая картина изображения будет восприниматься лучше.
4. Контрастность 20 000:1 (для LCD-мониторов) и 1 080 000:1 (для OLED-экранов). Такие высокие показатели контрастности необходимы для правильного отображения черного цвета в видео и повышения яркости светлых участков.
5. Разрешение экрана не менее 3840×. Такое разрешение называют Ultra HD.
6. Цветовой охват должен перекрывать стандартное цветовое пространство sRGB / Rec. 709. Расширенное цветовое пространство дает возможность получить более широкий спектр цветов в изображении.
7. Интерфейс HDMI 2.0, который нужен, чтобы передавать качественный видеосигнал.

Как включить HDR

HDR — это не тот параметр, который можно включить или выключить. Технология HDR в телевизоре либо есть, либо нет. Приведем несколько способов, как узнать поддерживает телевизор HDR или нет:

• посмотреть технические характеристики на официальном сайте производителя;
• ознакомиться с информацией на коробке товара;
• посмотреть данные об HDR в настройках телевизора, в разделе «Изображение».

Какое видео можно смотреть на телевизоре с HDR

Одного телевизора с поддержкой технологии HDR недостаточно для просмотра всех видеоматериалов. Для этого также нужен специальный контент в формате HDR, в котором закодированы метаданные.

Это информация, которая содержится в каждом кадре видео. Она включает в себя нюансы воспроизведения видео.

Читайте по теме:

Формула идеального смартфона: обзор Honor 200 Pro

«Второй телевизор» и продюсерские шоу: почему российские видеосервисы не стали альтернативой YouTube

Например, какую контрастность, яркость цвет и оттенки необходимо отображать. Статистические метаданные позволяют закодировать одинаковую информацию для отображения, которая будет применяться на протяжении всего видеоролика.

А динамические метаданные позволяют зашифровать информацию для каждого отдельного кадра. Второй вариант более предпочтителен, так как он позволяет добиться более реалистичности картинки.

Сейчас наиболее часто можно найти контент, поддерживающий технологию HDR, в 3 форматах:

1. Dolby Vision. В этом формате используется 12 битная цветопередача и динамические метаданные, благодаря чему параметры изображения устанавливаются отдельно для каждого кадра. Этот формат считается наилучшим для отображения контента с расширенным динамическим диапазоном. Найти фильмы с поддержкой Dolby Vision можно на платформах Netflix, Amazon Prime Video, Apple TV и Disney+.
2. HDR 10+. В контенте такого формата используется 10 битная передача цвета, повышенная яркость изображения (до 10 тыс. нит и динамические метаданные. Посмотреть развлекательный контент в формате HDR 10+ можно на YouTube, в онлайн-кинотеатрах (IVI, Megogo, Prime video, Paramount+, Hulu, Amazon, Rakuten TV), на носителях Blu-Ray.
3. HDR 10. Один из первых форматов, который появился на рынке. Он поддерживает 10-битный контент и яркость от 1 до 4 тыс. нит, а для настройки кадров использует статические метаданные. Контент в HDR 10 можно найти в Apple TV, Amazon Prime Video, Disney+, IVI, YouTube, на дисках Blu-ray. Его в основном используют для показа детализированной картинки на более бюджетных телевизорах.

Особенности технологии HDR на смартфонах

Смартфоны с HDR имеют похожие технические характеристики, как и у телевизоров, но с небольшими отличиями.

Для отображения видео с HDR гаджет должен иметь:

• глубину цветопередачи — минимум 10 бит, в идеале — 12 бит;
• охват цветовой гаммы DCI/P3 — не менее 90%;
• яркость изображения — не менее 1 тыс. нит;
• сертификацию стандарта Mobile HDR Premium.

Просмотр контента с поддержкой HDR на смартфоне немного уступает в качестве изображения по сравнению с картинкой на телевизоре. Но некоторые преимущества использования смартфона с HDR все же можно выделить:

• яркое изображение,
• высокая детализация картинки,
• хорошая контрастность,
• отличная глубина оттенков и их разнообразие.

Найти смартфоны, которые поддерживают технологию HDR, можно в более дорогих и премиальных линейках смартфонов. Их выпуском занимаются следующие производители:

• Apple,
• Google,
• Honor,
• Xiaomi,
• OnePlus,
• Samsung,
• Sony.

Плюсы использования технологии HDR

Технология HDR дает очень много преимуществ при использовании ее на телевизорах и смартфонах:

• Появляется много деталей в изображении, что позволяет рассмотреть каждую деталь или увидеть едва заметную мелочь. Это действительно улучшает реалистичность картинки и позволяет увидеть сцены такими, какими их задумал режиссер.
• Картинка становится более глубокой благодаря тому, что все детали изображения показываются на более ярком экране. Благодаря этому сложные сцены с разными вариациями света выглядят настоящими.
• Расширяется палитра цветов, появляются дополнительные оттенки и полутона. Это дает возможность изображению выглядеть более красочно и воспринимать картинку не виде изображения в телевизоре, а как реальный объект, который человек видит глазами.
• Отсутствуют засветы или слишком затемненные участки в видео. Это очень большой плюс при просмотре, так как он позволяет лучше рассмотреть картинку и увидеть все детали. К тому же, на устройство HDR зритель никогда не увидит замыленную картинку.

Минусы использования функции HDR

При всех преимуществах технологии HDR, как и у всех новых технических возможностей, у нее есть свои недостатки:

• У зрителей, которые смотрели обычные телевизоры, могут начать болеть глаза из-за того, что для реализации расширенного динамического диапазона требуется очень большая яркость монитора. Поэтому телевизоры с HDR рекомендуется смотреть только в хорошо освещенном помещении и ни в коем случае не в темноте. Тогда пользователь насладится фильмом в полной степени.
• Нужно постоянно подбирать контент, в котором есть поддержка HDR. Много платформ предлагают контент требуемого качества. Однако он предоставляется платно.
• Быстрая разряжается аккумулятор (актуально только для смартфонов).

HDR — это действительно инновационная технология, которая позволяет зрителю насладиться по-настоящему качественным контентом. Привычные фильмы заиграют новыми красками, станут более насыщенными яркими и будут восприниматься совсем иначе. А огромная палитра оттенков придаст любой картине максимальную реалистичность.

Фото на обложке: Unsplash