Video HDR ( High Dynamic Range Video , tradus din engleză – „ high dynamic range video”) este o tehnologie de afișare a luminozității și culorilor în videoclipuri , apărută în 2014 [1] .
Acesta contrastează cu intervalul dinamic standard (SDR), care a devenit un termen pentru tehnologia mai veche [2] . HDR face posibilă prezentarea unor lumini semnificativ mai strălucitoare, umbre mai închise, mai multe detalii și culori mai colorate decât era posibil anterior [3] . HDR folosește mai bine luminozitatea, contrastul și capacitățile de culoare ale afișajelor compatibile cu HDR ( TV , dispozitiv mobil , mai rar monitor ). Tehnologia nu mărește capacitățile afișajului și nu toate afișajele cu HDR au aceleași capacități. Prin urmare, conținutul HDR va arăta diferit în funcție de afișajul utilizat [4] .
HDR10, HDR10+ , Dolby Vision și HLG sunt formate video HDR comune [5] .
Înainte de apariția HDR, îmbunătățirea calității imaginii în afișaje se realiza de obicei prin creșterea numărului și a densității de pixeli (rezoluție) și a ratei de cadre a afișajului. În schimb, HDR îmbunătățește fidelitatea percepută a pixelilor individuali. Gama dinamică standard (SDR) este încă bazată pe și limitată de performanța tuburilor catodice mai vechi (CRT), în ciuda progreselor uriașe în tehnologia ecranului și a afișajului, de când CRT-urile au căzut în neutilizare. HDR își propune să depășească aceste limitări [2] .
Formatele SDR sunt capabile să prezinte un nivel maxim de luminozitate de aproximativ 100 nits . Pentru HDR, acest număr ajunge până la cel puțin 1000 nits, iar în unele cazuri până la 10000 nits. HDR vă permite, de asemenea, să afișați niveluri de negru mai mici (adică mai închise) și culori mai bogate (adică mai colorate). Cele mai comune formate SDR sunt limitate la Rec. 709/sRGB, în timp ce formatele HDR obișnuite folosesc Rec. 2100, care este o gamă largă de culori (WCG) [2] [5] .
În practică, HDR nu este întotdeauna folosit la întregul său potențial. Conținutul HDR este adesea limitat la luminozitate maximă de 1000 sau 4000 nits și culori DCI-P3, chiar și atunci când este stocat în formate capabile de mai multe [6] . Creatorii de conținut pot alege în ce măsură să folosească capabilitățile HDR. Ei se pot limita la limitele SDR chiar dacă conținutul este livrat în HDR [7] .
Beneficiile HDR depind de capacitățile afișajului, care variază. Niciun display modern nu este capabil să reproducă gama maximă de luminozitate și culori care pot fi reprezentate în formatele HDR.
Ca valoare pentru comparație, scala de măsurare a intervalului are un interval dinamic standard ( de exemplu, Standard Dynamic Range , sau SDR), inclusiv luminozitate de la 0,1 cd / m² (nit, eng . nit) la 100 cd / m² și Rec.709 spațiu de culoare / sRGB [8] .
Standardele video HDR moderne oferă uneori intervale de luminanță mult peste SDR [9] [10] , permițând standarde intermediare cu o gamă peste SDR care nu îndeplinesc cerințele minime HDR, dar nu există un nume acceptat în mod obișnuit pentru ele.
Pe piața de afișare a computerelor, care este strâns legată de producția de conținut video, asociația internațională Video Electronics Standards Association (VESA) a dezvoltat standarde pentru monitoarele HDR, printre care minimul pentru HDR este capacitatea ecranului de a afișa constant luminozitatea în intervalul de la 0,4 la 400 cd/m² [11] . Valoarea contrastului în acest caz este 1000:1, ceea ce corespunde valorii unor dispozitive SDR și, în acest caz, putem vorbi despre mutarea intervalului la valori mai mari, și nu despre extinderea acestuia.
Pe lângă specificarea valorilor minime și maxime pentru intervalul dinamic de luminozitate în cd/m² ( candela pe metru pătrat sau lumânări pe metru pătrat), unitatea de expunere utilizată în industria fotografică , numită și „pas” sau „stop”. " (abreviat EV, din limba engleză Exposure Value - Expopara ). O creștere cu 1 oprire înseamnă o dublare a cantității de lumină care intră în senzorul camerei. Mai puțin folosit este un sistem în care 1 oprire este egală cu de zece ori creșterea (măsurată în decibeli ). În consecință, atunci când se măsoară modificarea luminozității în trepte (trepte), valoarea intervalului dinamic este socotită de la valoarea sa minimă prin creșterea la puterea de 2.
În mod oficial, intervalul minim de luminozitate pentru videoclipurile HDR este o valoare mai mare decât SDR, adică mai mare de 0,1 cd/m² până la 100 cd/m² sau ≥10 opriri de expunere. Este posibil să utilizați spațiul de culoare al intervalului dinamic standard Rec.709 / sRGB. Pentru a extinde intervalul de luminozitate al SDR și pentru a utiliza o gamă largă de culori (de exemplu, Rec.2020 sau Rec.2100), este de dorit o adâncime mare de culoare - 10 sau 12 biți, dar există formate video HDR cu adâncime de culoare standard de 8 biți pentru SDR și Rec. 709, în special SL-HDR1 (Technicolor HDR) [12] .
Atunci când alegeți formatul video HDR, pe lângă caracteristicile tehnice ale imaginilor rezultate, producătorii de electronice și creatorii de conținut video iau în considerare costul utilizării tehnologiei, prevalența acesteia pe piață, compatibilitatea cu alte dispozitive video, precum și licențierea. cerințe pentru distribuirea produselor video rezultate.
Tabelul 1 Comparația formatelor video HDR| Dolby Vision | HDR10 | HDR10+ | HLG10 (HLG) | |
|---|---|---|---|---|
| Companie de dezvoltare | Dolby | CTA | Samsung | NHK, BBC |
| Anul creației | 2014 | 2015 | 2017 | 2015 |
| Funcție de transfer | PQ | PQ | PQ | HLG |
| Adâncimea culorii, bit | 10 sau 12 | zece | zece | zece |
| Numărul maxim de nuanțe de culori, miliarde | 68,72 | 1.07 | 1.07 | 1.07 |
| Tipul de metadate | dinamic | static | dinamic | dispărut |
| Luminozitate maximă realizabilă tehnic, cd/m² | 10.000 | 4000 | 4000 | 4000 |
| Cost pentru producătorul dispozitivului | pe dispozitiv | gratuit | pentru o licență pentru multe dispozitive [13] | gratuit |
Pentru a obține videoclipuri HDR, este necesar să filmați, să codificați, să stocați, să procesați, să decodați și să redați material în standardul HDR corespunzător [14] . La CES 2018, Sony a dezvăluit primul model de televizor capabil să reproducă luminozitatea maximă a standardelor video HDR moderne de 10.000 cd/m² [15] .
Smartphone- ul Apple iPhone Xs a fost primul care a folosit tehnologia EDR (Extended Dynamic Range), care permite, folosind un singur senzor, filmarea secventiala a doua cadre obtinute cu ISO-uri diferite, dupa combinarea acestora, sa primeasca video cu o gama dinamica extinsa. O astfel de imagine, spre deosebire de majoritatea formatelor HDR, poate fi vizualizată pe ecranele SDR, câștigând în același timp beneficiile păstrării detaliilor atât în zonele întunecate ale cadrului cu un ISO mai scăzut, cât și în zonele luminoase datorită cadrului cu un ISO mai mare [16] . În același timp, utilizarea tehnologiei EDR pe afișajele HDR vă permite să salvați și mai multe informații în imaginea capturată, combinând caracteristicile de gamă dinamică ridicată ale ecranului cu avantajele algoritmilor EDR pentru combinarea mai multor cadre realizate cu fotosensibilitate diferită.