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!
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.
HDR10, Dolby Vision, и HLG: в чем разница? Как работает HDR
Большая часть новых телевизоров имеет поддержку технологии HDR, которая заметно улучшает картинку на экране. К сожалению, форматов HDR много, и ваш телевизор наверняка не сможет декодировать их все. Компании вроде Dolby, Technicolor, Samsung и Philips создали собственные стандарты HDR-видео. В теории, все они могут сосуществовать в одном ТВ, но на практике это встречается крайне редко. Стриминговые сервисы и 4K Blu-ray диски также могут поддерживать несколько форматов HDR, но обычно речь идет об одном или двух.
Самый популярный формат — это HDR10. Многие модели телевизоров также поддерживают Dolby Vision и HLG, а форматы вроде Samsung HDR10 Plus и Technicolor Advanced HDR только набирают популярность.
Разбираться во всех этих форматах важно, если вы хотите купить телевизор, который сможет в максимальном качестве отображать и игры, и фильмы, и сериалы. В этой статье мы расскажем обо всех заметных отличительных особенностях каждого стандарта и поможем вам составить собственное мнение насчет происходящего в индустрии.
Основы HDR
HDR-изображение (High Dynamic Range) имеет больше деталей в очень ярких и очень темных участках картинки — благодаря увеличенному динамическому диапазону цветов, который у SDR (Standard Dynamic Range, обычного видео) гораздо меньше. В результате фильмы и сериалы (да и просто фотографии) на HDR-телевизорах выглядят куда более впечатляюще.
Передать этот эффект точно картинками на сайте не получится — вы наверняка просматриваете нашу статью на устройстве без поддержки HDR. Но примерно переход от SDR к HDR выглядит так.
Стоит отметить, что покупкой HDR-телевизора дело не ограничивается. Для него нужно искать HDR-контент — обычные фильмы, сериалы и видео имеют стандартный динамический диапазон, который никак не раскроет способности LCD- или OLED-панели. Да, многие производители используют искусственное расширение SDR до HDR, но результатом этого процесса становится картинка, которая все равно ни в какое сравнение не идет с «нормальным» HDR. К счастью, к этому моменту подавляющее большинство фильмов и сериалов выпускаются и в HDR-версиях.
HDR10
-поддерживается всеми устройствами с HDR;
-качество картинки заметно выше, чем у SDR, но отстает от HDR10 Plus и Dolby Vision;
-статические метаданные.
HDR10 — самый распространенный стандарт из всех. Его использование не требует лицензии и бесплатно для производителей электроники. Каждый HDR-телевизор может декодировать HDR10-сигнал. 99% HDR-контента выпускается в версии с HDR10.
Проблема HDR10 заключается в использовании статических метаданных. Из-за этого весь фильм или весь эпизод телесериала «выглядит одинаково» — самые яркие сцены не достигают максимально возможной яркости, то же касается и темных сцен. В общем, для идеального отображения HDR-контента нужны динамические метаданные, которые поддерживаются другими форматами HDR.
Статические метаданные можно сравнить с командой футболистов, каждый из участников которой носит футболку одного и того же размера. Такая команда вполне справится со своей задачей, но лучше будет, если каждый футболист будет носить одежду по размеру.
Кроме того, HDR10 не имеет обратной совместимости с SDR-телевизорами, так что этот формат не подходит для широковещательных трансляций. HDR10 можно встретить на стриминговых сервисах и Ultra HD Blu-ray.
HDR10 Plus
-продвигается Samsung;
-распространен не слишком широко;
-динамические метаданные;
-потенциальное качество картинки — лучше, чем у HDR10.
Как можно догадаться из названия, HDR10 Plus — это улучшенная версия формата HDR10. «Plus» — это и есть динамические метаданные каждого кадра, которые позволяют ярким сценам картины быть по-настоящему яркими, а темным — по-настоящему темными.
К сожалению, этот формат создан Samsung. Хотя компания и не собирает деньги за его лицензирование (как и HDR10, другие производители могут использовать его свободно), это накладывает определенные ограничения. К примеру, телевизоры LG вряд ли когда-нибудь начнут поддерживать HDR10 Plus. Дело в обычном маркетинге — никто не хочет рекламировать технологии, созданные конкурентами.
Идея динамических метаданных заключается в том, чтобы дать авторам контента больше свободы в определении итогового качества картинки каждой сцены. Никаких компромиссов — на одном кадре можно задать разные параметры максимальной яркости даже для отдельных отблесков в каплях на цветке (как в примере выше).
Пока что HDR10 Plus поддерживается телевизорами Samsung, Panasonic, TCL и Hisense. Среди стриминговых сервисов, которые предлагают контент с HDR10 Plus, числятся Amazon Prime Video и HBO Max, а также сервисы Universal и Fox. Скорее всего, в будущем HDR10 Plus по-настоящему популярным уже не станет. При этом Samsung отказывается использовать в своих моделях Dolby Vision.
Dolby Vision
-поддерживается многими телевизорами на рынке;
-потенциально лучшее качество картинки среди всех форматов;
-динамические метаданные;
-меньше контента, чем для устройств с HDR10.
Dolby Vision, как и HDR10 Plus, поддерживает работу с динамическими метаданными. Видео в этом формате можно найти на Netflix, Amazon Prime Video, Vudu, Apple iTunes, Apple TV+ и некоторых ultra HD Blue-ray дисках. Некоторые аспекты Dolby Vision вроде способа работы с метаданными и цветом будут опционально поддерживаться грядущим широковещательным стандартом ATSC 3.0.
Проблема с Dolby Vision заключается в высокой стоимости лицензирования технологии. Впрочем, за это Dolby помогает производителям телевизоров точно настраивать их электронику, в результате чего каждая модель отображает DV-контент именно так, как его видели создатели в студии. К сожалению, гордость некоторых компаний (название которых начинается на «S» и заканчивается на «g») не позволяет им обращаться за этой помощью.
Если не считать HDR10, Dolby Vision — самый популярный формат HDR, но это не значит, что его поддерживают почти все телевизоры. Многие производители добавляют поддержку Dolby Vision только в дорогие модели. Кроме того, в этом формате выпускают далеко не весь контент (хотя фильмы в Dolby Vision делают крупнейшие студии вроде Sony, Universal, Paramount, Lionsgate и Warner). Короче говоря, контента с Dolby Vision гораздо меньше, чем в HDR10.
-продвигается BBC и NHK;
-бесплатен для производителей;
-поддерживает широкое вещание.
Формат HLG (Hybrid Log Gamma) был создан великобританской BBC и японской NHK. Главное отличие от форматов, которые мы описали выше, заключается в обратной совместимости с SDR-телевизорами. Они правильно отображают картинку, полученную из HLG-сигнала, что позволяет использовать HLG в широком вещании.
Естественно, без минусов тут не обошлось. Как и HDR10, HLG заметно лучше, чем SDR, но в качестве картинки уступает HDR10 Plus и Dolby Vision. HLG также станет частью грядущего стандарта ATSC 3.0.
HLG поддерживается широким кругом телевизоров, но контента для него пока не очень много. Так, этот формат используют DirecTV и YouTube. Впрочем, в будущем благодаря отсутствию сборов за лицензирование и введению «в работу» ATSC 3.0 HLG-контента должно стать гораздо больше.
Advanced HDR (SL-HDR1, 2 и 3)
-поддерживается небольшим количеством телевизоров;
-каждая версия Advanced HDR имеет свое предназначение;
-потенциально полезный формат, но этот потенциал пока не реализован.
Technicolor Advanced HDR — это целый сборник форматов. SL-HDR1 похож на HLG — он полностью обратно совместим с SDR-телевизорами, благодаря чему позволяет телеканалам транслировать один и тот же видеосигнал. SL-HDR2 имеет поддержку динамических метаданных, как HDR10 Plus и Dolby Vision. SL-HDR3 базируется на HLG, но тоже поддерживает динамические метаданные.
Пока что контент в форматах Advanced HDR не выпускают, но они тоже являются частью ATSC 3.0, так что в будущем ситуация может измениться.
В конце останется только один. Или три. Может быть, и пять
Итоги довольно просты: HDR10 является самым популярным форматом, и в обозримом будущем это вряд ли перестанет быть правдой. Dolby Vision, скорее всего, останется этаким «продвинутым и более дорогим HDR». HDR10 Plus и SL-HDR2 неплохи, но их потенциальная популярность под вопросом.
Главный вопрос заключается в том, как HDR-контент будут транслировать телеканалы. Вполне возможно, что благодаря ATSC 3.0 самыми популярными форматами в будущем станут HLG, SL-HDR1 или SL-HDR3.
Таким образом, если вы хотите сэкономить, будет достаточно телевизора с HDR10. Если хотите получить именно такую картинку, которую видел режиссер, выбирайте модель с Dolby Vision. И ни в коем случае не стоит забывать о том, что телевизоры отличаются между собой множеством других важных параметров, которые тоже влияют на качество изображения!