формат hdr что это такое
Что такое HDR?
Объясняем, как устроен высокий динамический диапазон.
High Dynamic Range — технология обработки изображений и видео, позволяющая получить более высокий диапазон между самой светлой и самой тёмной частью картинки.
Телевизоры и мониторы с функцией HDR обладают большей яркостью, насыщенностью и контрастностью изображения — за счёт этого увеличивается палитра цветов. Дисплей отображает более глубокие уровни чёрного и больше ярких светлых участков. Более ранняя, но похожая технология называлась SDR — Standart Dynamic Range.
С помощью HDR разработчики усиливают эффект присутствия: появляется возможность отобразить детали, которые игрок не увидел бы при SDR. В играх самые яркие точки находятся в бликах отражения, взрывах и на солнце. Отображение тёмных участков позволяет, например, в survival horror увидеть приближающегося противника в полной темноте.
Аббревиатура HDR имеет несколько значений: в фотографии — многократная съёмка с разными значениями экспозиции; в геймдеве же графический эффект High Dynamic Range Rendering, что практически всегда сокращают до HDR, включает в себя, например, эффект размытия картинки — bloom.
Сценарист и копирайтер. Утверждает, что видел все фильмы и прошёл все игры, но редакция отказывается ему верить.
Как подключить HDR?
Технология работает на консолях Sony и Microsoft, начиная с PS4 и Xbox One S. Минимальные требования для работы HDR на ПК:
Для HDR-картинки на любой платформе потребуется:
Все игры одинаково отображают HDR?
В играх существует два способа отображения HDR: встроенная поддержка и автообновление со стандарта SDR.
Игры с лучшим HDR по версии Digital Foundry
В большинстве игр, выпущенных до 2017 года, отсутствует встроенная поддержка HDR. К тому же далеко не все игры адаптированы под высокий динамический диапазон одинаково хорошо. Список игр для ПК и мобильных платформ можно найти по ссылке.
Тестирование функции Auto HDR на консоли Xbox Series X
Одной из ключевых фич Xbox Series X/S стала функция Auto HDR — автоматическое обновление совместимых игр с SDR до HDR. Функция работает и на ПК для многих игр, совместимых с DirectX 11 и DirectX 12. Включить Auto HDR можно в настройках Windows HD Color.
В качестве хорошего примера Microsoft выделяет Gears 5: слева — картинка SDR, посередине — Auto HDR, справа — HDR, разработанный студией The Coalition специально для этой игры. Оттенки серого — области сцены, которые полностью показывают SDR-дисплеи. Цвета радуги — области, которые могут отображаться только при работе HDR. Созданный The Coalition встроенный высокий диапазон показывает больше цветов и оттенков, чем автообновление картинки. Тем не менее сейчас на рынке мало игр, подобных Gears 5.
«Для настройки HDR в Gears 5 мы провели много настроек контента — например, вспышки дула после выстрела и скайбоксы должны находиться в правильном диапазоне светимости. Параметры экспозиции различаются для каждого уровня: иногда локация смотрится отлично, но следующий после неё уровень выглядит с теми же настройками ужасно.
Мы потратили много времени на то, чтобы экран калибровки представлял различные сценарии освещения. Реализовали возможность скрыть калибровочное изображение при настройке ползунков HDR, вывели кривую для представления выходного сигнала HDR, добавили элементы управления — контраст HDR и максимальную яркость. Они помогут игроку добиться желаемой картинки».
Колин Пенти,
технический арт-директор Gears 5
Какие бывают виды HDR?
Большинство стандартов HDR создаёт организация VESA. Video Electronics Standards Association — Ассоциация по стандартизации электроники, основанная в 1989 году девятью производителями видеокарт.
DisplayHDR — стандарт VESA, определяющий качество высокого динамического диапазона. Уровни HDR определяют по результатам тестов на яркость, контрастность и цветовой охват. Вы можете проверить, как работает HDR на вашем мониторе, с помощью специального теста.
Председатель рабочей группы VESA DisplayHDR Роланд Вустер рассказывает о сертифицированных продуктах
Ключевой показатель — пиковая яркость — определяет красочность небольших выделенных частей изображения без изменения цветопередачи окружающего пространства. Пример — чёрное ночное небо и звёзды разной яркости. Единицы измерения — ниты или канделы [от лат. candela — свеча, сила света, излучаемая одной свечой] на квадратный метр. Чем выше значение, тем более заметна разница между самыми светлыми и тёмными точками изображения.
В формате прошлого поколения — SDR — показатель составлял от 100 до 350 нит. Базовый уровень — DisplayHDR 400 — выдаёт минимальную пиковую яркость до 50% выше, чем на большинстве SDR-дисплеев, к тому же без значительного увеличения стоимости. Это единственный стандарт с 8-битным качеством изображения, остальные включают в себя 10-битную обработку изображения.
ЖК-дисплеи не излучают свет сами по себе, вместо этого подсветка просвечивает через материал дисплея — так работает технология затемнения. Большинство DisplayHDR используют локальное затемнение — светодиоды в подсветке сгруппированы в блоки, которые выключаются в определённых участках экрана, благодаря чему чёрный цвет будет глубже. В стандарте True Black подсветка может работать на уровне пикселей.
True Black отличается ещё максимальным количеством кадров для перехода от чёрного к наивысшей яркости. В отличие от остальных стандартов, переход занимает всего два кадра.
Все виды DisplayHDR входят в HDR10. Фактически любой высокий диапазон идёт в стандарте HDR10, который используется всегда, если не указано обратное. Это открытый стандарт, производители дисплеев используют технологию без отчислений создателю.
Ассоциация недавно выпустила опровержение о новом DisplayHDR 2000 — у VESA нет такого стандарта, несмотря на анонсы Samsung и Acer.
Помимо VESA, и сами производители дисплеев создают стандарты HDR. Видов высокого диапазона действительно много, сейчас для видеоигр актуальны некоторые из них.
Dolby Vision HDR — версия от компании Dolby. Ключевое отличие — поддержка глубины цвета вплоть до 12 бит. Dolby заявила, что технология выдаёт в 40 раз более яркие светлые участки и в 10 раз более глубокие уровни чёрного. Сейчас функция поддерживается в немногих играх — например, в DIRT 5 или Call of Duty: Warzone.
Технология находится на стадии тестирования. Microsoft планирует в 2021 году добавить Dolby Vision на ПК и консоли Xbox нового поколения. Dolby Vision — закрытый стандарт: в отличие от открытого HDR 10, для него требуется сертифицированное оборудование. Из-за этого возрастает цена на дисплеи с поддержкой технологии.
FreeSync HDR — технология компании AMD. Как заявляют разработчики, с помощью FreeSync частота обновления экрана синхронизируется с частотой кадров видеокарты. Это позволяет уменьшить задержку ввода, разрывы изображения и прерывания во время игры.
Поддержка AMD FreeSync реализована в Call of Duty: Black Ops 4, Borderlands 3, Far Cry 5 и готовящейся к выходу шестой части, полный список можно посмотреть на сайте AMD. Для активации этой технологии нужен монитор с сертификатом FreeSync HDR и совместимая видеокарта.
Как HDR влияет на производительность?
Тесты FPS по видеокартам AMD и NVIDIA позволяют увидеть разницу в производительности. Чаще всего включение HDR приводит к снижению частоты кадров в зависимости от реализации технологии в конкретной игре: от незначительной потери 0,4 FPS в Star Wars: Battlefront 2 на карте AMD до ощутимой просадки на 12 кадров в Destiny 2 на карте NVIDIA. Подробнее про FPS и влияние частоты кадров в секунду на ощущения от игр мы писали в другой статье.
Сравнение производительности в Hitman, Assassin’s Creed: Odyssey, Far Cry 5 и других играх
Кроме снижения FPS, может увеличиваться задержка ввода. Input lag — критически важный фактор в киберспорте. Помимо этого, часто в телевизорах нельзя активировать игровой режим и HDR одновременно, придётся выбирать, что важнее — производительность или картинка.
Подытожим
HDR сейчас напоминает гонку технологий. Все крупные производители пытаются сделать превосходящие конкурентов стандарты, что приводит к появлению HDR практически в любом современном дисплее.
Если вы соревнуетесь в киберспорте и для вас важнее скорость отклика и частота кадров, разумнее всего будет играть без HDR и не терять драгоценные миллисекунды. Если играете в одиночные игры или мультиплеер для вас — развлечение, а не спорт, HDR сделает картинку реалистичнее и усилит эффект погружения.
обложка: Polina Vari для Skillbox Media
Что такое HDR в телевизоре
Содержание
Содержание
Сегодня поговорим о технологии HDR в телевизорах. Для ее демонстрации маркетологи любят показывать сочную и яркую картинку рядом с серым и унылым изображением. Мудрый пользователь тут же задаст вопрос: «А не хотят ли меня надурить очередным хитрым способом? Например, накрутив настройки изображения, добавив яркости и контрастности?» И да, и нет. Впрочем, обо всем по порядку.
Все изображения, иллюстрирующие возможности HDR, смоделированы!
Терминология
SDR (Standard Dynamic Range) — стандартный динамический диапазон яркости и контрастности. Появился в то время, когда возможности передачи и обработки информации были ограничены, поэтому ее приходилось обрезать и сжимать. В результате выводимое на экран изображение значительно отличалось от реальности.
HDR (High Dynamic Range) — расширенный динамический диапазон. Современная технология, позволяющая сделать изображение максимально реалистичным. При этом значительно повышается детализация в темных и светлых сценах. Реализация HDR связана с такими характеристиками, как яркость, контрастность и цветопередача.
Яркость — максимальный уровень белого цвета, который способно отобразить устройство. Единица измерения — кд/м² (нит).
Контрастность — разница между самым светлым и самым темным участком экрана. Например, контрастность 1000:1 означает, что белые участки в 1000 раз ярче темных. Уровень контрастности определяется тем, насколько насыщенным выглядит темный цвет и насколько ярко отображается белый. Как правило, чем выше контрастность, тем лучше детализация.
Цветопередача — количество воспроизводимых телевизором цветов и оттенков. Зависит от битности матрицы.
Local Dimming — локальная подсветка, которая в одном кадре с разной яркостью подсвечивает разные фрагменты матрицы. Помогает придать насыщенность и глубину черному цвету за счет адресного отключения светодиодов.
Метаданные— сопроводительная информация о том, как телевизор должен отобразить сцену. Статические метаданные несут единые настройки для всего фильма. Динамические регулируют параметры не только каждого кадра, но даже отдельных его участков.
Сразу оговоримся, что HDR в фотоаппарате и HDR в телевизоре — это абсолютно разные вещи, которые не имеют друг к другу никакого отношения.
Что же такое HDR?
Ключевая цель технологии HDR заключается в передаче изображения, максимально приближенного к тому, каким его видит глаз или изначально задумывал автор. Говоря простым языком, HDR дает более естественную картинку и красивые точные цвета.
Особенно заметно данный эффект проявляется в темных и светлых сценах.
Большинство современных 4К-телевизоров по умолчанию оснащены технологией HDR. Для ее реализации требуется 10-битная матрица, пиковая яркость около 1000 нит, высокая контрастность (чем выше, тем лучше), локальная подсветка, разъемы HDMA 2.0а.
4К-ТВ бюджетного и среднего ценового сегмента часто имеют псевдодесятибитную (8 бит + FRC) матрицу и рабочую яркость в диапазоне 300-400 нит, поэтому их возможности HDR не совершенны.
Надпись на коробке еще ни о чем не говорит. Иногда производители телевизоров пытаются преобразовать обычный контент в имитацию HDR. Устройство анализирует информацию о контрастности и яркости сигнала SDR и расширяет диапазон, пытаясь приблизиться к качеству HDR. Полученная при этом картинка заметно уступает оригинальному расширенному диапазону. Например, у компании Samsung подобная технология называется HDR+, у LG — HDR Effect.
Логотипы «ULTRA HD Premium» и «4K HDR» на упаковке телевизора гарантируют поддержку технологии.
Чтобы насладиться HDR, нужен не только HDR-телевизор, но и HDR-контент. Устройство, поддерживающее HDR, чаще всего самостоятельно распознает соответствующие файлы и автоматически их воспроизводит. Обычные фильмы имеют стандартный динамический диапазон и не способны раскрыть всю прелесть технологии. Контент должен быть получен из определенного источника. Это могут быть:
некоторые игры для приставок, начиная с PlayStation 4 Pro и Xbox One X (например, Horizon Zero Dawn и Forza Horizon 4). В играх технология HDR усиливает эффект погружения и улучшает детализацию при разных уровнях освещения. Очевидно, что в ближайшем будущем HDR будет сопровождать большинство новых консольных проектов.
Форматы HDR
Перед покупкой телевизора нужно решить, какой из вариантов HDR подходит именно вам. Производители любят изобретать собственные маркетинговые названия, что может сбить с толку обычного пользователя. Однако все сводится к нескольким основным форматам.
HDR10 — самый распространенный формат с открытым исходным кодом. Пропускает до 10 бит контента, а палитра цветов составляет один миллиард оттенков. Использует статические метаданные, что считается его недостатком, так как технология раскрывается не полностью. Совместим почти со всеми HDR-телевизорами, стриминговыми приставками, онлайн-сервисами, UHD Blu-ray-дисками. Более 99 % HDR-контента имеет его поддержку.
Dolby Vision — формат, имеющий лучшую по качеству картинку. Применяет 12-битное кодирование с 70 миллиардами цветовых оттенков. Благодаря динамическим метаданным параметры HDR могут меняться в каждой сцене фильма. Требует лицензии, а потому чаще используется в премиальных моделях телевизоров. Samsung игнорирует данный формат. Фильмы с поддержкой DV встречаются на Netflix, Amazon Prime Video, Apple TV+ и на UHD Blu-ray, но в целом контента пока немного.
HDR10+ — совместная разработка Samsung и Panasonic. Является упрощенным 10-битным аналогом Dolby Vision, не требующим лицензии. Также использует динамические метаданные. Так как формат был создан Samsung, из-за маркетинговых соображений он вряд ли появится на устройствах главных конкурентов компании. На сегодня он есть в телевизорах Samsung, Panasonic, TCL и Hisense. Не поддерживается UHD Blu-ray-дисками. Из стриминговых сервисов его используют Amazon Prime Video, HBO Max.
Реже встречаются следующие форматы:
HLG (Hybrid Log Gamma) — подразумевает один сигнал для HDR и SDR. Не использует метаданные и по качеству уступает всем выше перечисленным форматам. SDR-телевизоры способны отображать HLG, что позволяет использовать его в широком вещании. Поддерживается многими ТВ, но контента мало (например, некоторые YouTube-ролики).
Advanced HDR (SL-HDR1,2,3) — целый набор разных форматов, созданный Technicolor. Версия SL-HDR1 обратно совместима с SDR-телевизорами. SL-HDR2 использует динамические метаданные и похожа на Dolby Vision и HDR10+. SL-HDR3 — аналог HLG с динамическими метаданными. Встречается редко, контента еще нет, но потенциал огромный.
Теоретически все форматы могут быть собраны в одном телевизоре, но на практике это большая редкость. Обычно современные устройства имеют не больше 2-3 видов HDR. Чтобы узнать, какой формат поддерживает та или иная модель, надо зайти на сайт производителя и тщательно изучить спецификации.
Подведем итоги. HDR10 является самым популярным и распространенным форматом. Dolby Vision — продвинутый вариант для любителей кино. HLG может стать следующим шагом в эволюции ТВ-вещания. Будущее же HDR10+ и Advanced HDR остается пока под вопросом.
Темная сторона HDR
HDR великолепно выглядит на тестовых роликах и программах о природе и путешествиях. Однако его преимущества не столь очевидны в случае обычных фильмов.
Спустя какое-то время восторг проходит, HDR-видео начинает казаться неестественным, а глаза устают. Возможно, вина лежит на режиссерах, которые в погоне за яркой картинкой перегибают палку в расширении динамического диапазона контента. Любой яркий экран в темном помещении несет солидную нагрузку на глаза. HDR со своими яркими и насыщенными цветами только усугубляет проблему. Именно поэтому некоторые производители предлагают несколько уровней HDR для разных типов освещения.
Наглядные примеры явного перебора с HDR
Маркетологи преподносят HDR как большой бонус. При этом скромно умалчивается, что, по сути, технология ничего не стоит производителю. 4К-телевизоры и так имеют 10- или псевдо 10-битную матрицу, хорошую яркость и контрастность, а локальную подсветку ставят в телевизоры уже более 10 лет. Однако именно HDR, похоже, является основным направлением развития телевизионных технологий на ближайшие годы.
Новая война форматов: телевизионный HDR
Всем привет! Так уж вышло, что современная промышленность редко приходит к одному стандарту, а если и приходит, то некоторые компании часто дополняют простые и понятные общие технологии своими костылями. Последней крупной «войной форматов» можно назвать HD-DVD vs BluRay, в которой победил последний. Что ж, новый виток технологий выкатил новые «пушки»: один из основных трендов телевизоростроения в 2016-м году — поддержка формата HDR (расширенного динамического диапазона).
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.
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 выбрать
Если вы покупаете телевизор в 2016 году и хотите получить от него максимум, логично было бы обратить внимание на модели с поддержкой HDR. На самих телевизорах производители почему-то стесняются писать HDR Ready, поэтому в магазине надо искать отметку UltraHD Premium. У Samsung такие телевизоры есть в серии 9000 (2016 года выпуска), у LG, например, флагманские OLED’ы, 65EG6.
Из проигрывателей дисков на рынке доступно два решения — Samsung UBD-K8500 (с поддержкой HDR10) и Panasonic DMP-UB900. Зарубежные обзорщики вовсю рекомендуют брать «панас» — у него и качество картинки лучше, и (теоретически) должен получить поддержку Dolby Vision, но пока работает только с теми дисками, которые есть (а на них записывают HDR10 формат). 
На практике же все эти девайсы стоят… немало, и до популяризации HDR-видеоформатов (а также «спуска» его в 1080p-разрешения) вряд ли цены упадут / эти фичи появятся в «бюджетных» линейках телевизоров.
Чисто теоретически, HDR должен уметь (правда, без 4k-воспроизведения, только FullHD) и сравнительно бюджетный Samsung KJ-7500, но проверить это пока не удалось.
Однако буквально недавно Nvidia представила новые десктопные видеокарты семейства Pascal: GTX 1080 и 1070: они поддерживают новые HDR-форматы, так что разработчики игр смогут использовать «честный» HDR (а не его имитацию) в своих продуктах, а вы — в числе первых оценить эти нововведения.
Правда, пока неизвестно, когда данные возможности появятся в играх. Зато как только появятся — вы сможете оценить их одними из первых.
Есть вопросы? Или, быть может, вы из тех счастливчиков, что уже пользуются преимуществами HDR-телевидения? Мы ждём вас в комментариях!