Rozdzielczość formatów wideo wzrosła ze standardowej do wysokiej rozdzielczości, a ostatnio do 4K. Jednak te formaty nadal używają tej samej przestrzeni kolorów. Dodatkowo mają standardowy zakres dynamiki (SDR) od 6 do 10 przystanków. W miarę jak ekrany telewizyjne stają się coraz większe i jaśniejsze, ograniczenia starszych technologii, pierwotnie opracowanych dla telewizorów CRT, stają się coraz bardziej widoczne. Wideo o wysokim zakresie dynamiki (HDR) rozwiązuje te problemy. Ale czym jest wideo HDR?
W kategoriach wideo zakres dynamiczny odnosi się do kontrastu. To różnica między najjaśniejszymi i najciemniejszymi częściami obrazu. Zakres dynamiczny mierzony jest w przystankach. Stop to zmiana, która podwaja ilość światła. Zakres dynamiczny ludzkiego oka wynosi około 20 przystanków. To konwertuje do współczynnika kontrastu 1 000 000 do 1.
Wideo HDR zapewnia bielsze biele i czarniejsze czernie
Wideo HDR pokonuje wady starszych formatów wideo, zapewniając obrazy o szerszym zakresie kolorów i jasności. Ma zakres dynamiczny co najmniej 13 stopni, znacznie wyższy niż wideo SDR. Oznacza to, że wideo HDR może dawać bielsze biele, czarniejsze czernie i rozróżniać więcej odcieni szarości pomiędzy nimi. W praktyce oznacza to, że HDR zachowuje więcej szczegółów w ciemności cieni i najjaśniejszych obszarach obrazu.
Ze względu na dodatkowe informacje, które zawiera, wideo HDR wymaga co najmniej 10-bitowej głębi kolorów w porównaniu z 8-bitową dla wideo SDR. Aby uzyskać więcej informacji na temat głębi bitowej, przeczytaj Zrozumienie głębi bitowej i odwzorowania kolorów dla wideo.
Szeroka gama kolorów
Chociaż technicznie HDR odnosi się tylko do luminancji (jasności) obrazu wideo, główne formaty wideo HDR zawierają również szeroką gamę kolorów. Gama kolorów (lub przestrzeń kolorów) reprezentuje wszystkie kolory, które może wyświetlić telewizor lub projektor. Tak więc im większa gama kolorów, tym więcej kolorów może wyświetlić urządzenie.
Standardowa gama kolorów dla telewizji wysokiej rozdzielczości, strumieniowego przesyłania wideo i Blu-ray nosi nazwę Rec. 709. Jednak Rec. 709 obejmuje tylko około 36 procent zakresu palety kolorów CIE 1931, która reprezentuje wszystkie kolory, które może zobaczyć ludzkie oko (widmo widzialne). Wideo HDR jest zgodne z Rec. Szeroka gama kolorów 2020, która jest znacznie większa, obejmująca prawie 76% palety kolorów CIE 1931.
Wszystkie te dodatkowe informacje o kolorach i jasności oznaczają, że szybkości przesyłania danych wideo HDR są zbyt wysokie do odtwarzania Blu-ray. Oznacza to, że do pracy z nowym formatem konieczne będzie użycie dysków 4kKUltra HD Blu-Ray. Usługi przesyłania strumieniowego online, takie jak Amazon Video i Netflix, również oferują treści wideo HDR.
Standardy wideo HDR
Jak to często bywa w przypadku nowych rozwiązań technologicznych, obecnie istnieje wiele różnych standardów wideo HDR. Dwa główne formaty to Dolby Vision i HDR10.
Wizja Dolby
Dolby Vision to zastrzeżony format wideo HDR opracowany przez Dolby. Ten standard wykorzystuje dynamiczne metadane do dostosowywania poziomów jasności od sceny do sceny, a nawet od klatki do klatki. Oznacza to, że Dolby Vision zachowuje jeszcze więcej szczegółów w cieniach ciemniejszych scen lub podświetlenia jaśniejszych scen.
Ponadto Dolby Vision wykorzystuje metadane, aby dostroić wideo w oparciu o sprzęt używany do jego wyświetlania. Poziomy światła i poziomy kolorów są regulowane na podstawie wartości określonych przez Dolby i producenta telewizora lub projektora. Oznacza to, że obraz jest optymalizowany w oparciu o specyficzne możliwości urządzenia, na którym jest wyświetlany.
Dolby Vision jest formatem licencjonowanym, a kompatybilny sprzęt musi być certyfikowany przez Dolby.
HDR10
W przeciwieństwie do Dolby Vision, HDR10 wykorzystuje statyczne metadane. Oznacza to, że poziomy światła i kolorów są wartościami bezwzględnymi dla wideo i nie różnią się w zależności od sceny.
Format HDR10 definiuje szereg specyfikacji dotyczących treści i wyświetlaczy, które mają być zgodne. Jednak nie dostosowuje odtwarzania wideo do indywidualnych możliwości konkretnego ekranu.
Jedną z zalet HDR10 nad Dolby Vision jest to, że jest to otwarty standard. Oznacza to, że każda firma może z niego korzystać bez konieczności uiszczania opłaty licencyjnej.
Dwa inne formaty, o których należy pamiętać, to HDR10+ i HybridLog-Gamma (HLG).
HDR10+
Wariant HDR10, Samsung opracował HDR10+, aby zawierał dynamiczne metadane. HDR10+ dostosowuje poziomy światła wyświetlanego dla każdej sceny lub klatki wideo, ale podobnie jak HDR10, nie uwzględnia specyficznych cech ekranu.
Hybrydowy współczynnik gamma (HLG)
Hybrid Log-Gamma została opracowana wspólnie przez BBC z Wielkiej Brytanii i NHK z Japonii. Zaprojektowany do użytku w transmisji, HLG jest wstecznie kompatybilny z wyświetlaczami o standardowym zakresie dynamiki (SDR). HLG nie zawiera metadanych. Zamiast tego wykorzystuje kombinację krzywej gamma dla jasności treści SDR i krzywej logarytmicznej dla wyższych poziomów jasności podczas korzystania z wyświetlacza HDR.
Nagrywanie wideo HDR
Fotografia wysokiej dynamiki jest popularna od wielu lat. Ta technika ma na celu maksymalizację zakresu dynamicznego uchwyconego podczas fotografowania sceny o wysokim kontraście. Działa poprzez połączenie dwóch (lub więcej) fotografii, naświetlonych osobno dla świateł i cieni. Wynikowy obraz ma wyższy efektywny zakres dynamiczny niż którykolwiek z pojedynczych zdjęć.
Program Magic Lantern dla lustrzanek cyfrowych firmy Canon wykorzystywał podobną metodę do przechwytywania wideo HDR, rejestrując naprzemienne klatki przy różnych czułościach ISO. Jednak skuteczność tej techniki jest ograniczona. Wymagało to znacznego stopnia przetworzenia postprodukcji, a każdy ruch w kadrze prowadziłby do nadmiernego rozmycia ruchu.
Firma RED opracowała HDRx jako autorskie rozwiązanie wideo HDR dla swoich kamer EPIC i SCARLET. Działa poprzez rejestrowanie dwóch ekspozycji w odstępie czasu, w jakim standardowa kamera zarejestrowałaby tylko jedną klatkę. Podstawowa ekspozycja jest normalna, przy standardowych ustawieniach przysłony i migawki. Ekspozycja wtórna wykorzystuje znacznie krótszą ekspozycję do ochrony jasnych obszarów. Ponownie, dwa strumienie obrazu są łączone w postprodukcji, aby osiągnąć wyższy zakres dynamiki.
Czujnik w aparacie Alexa firmy Arri ma zastrzeżoną architekturę podwójnego wzmocnienia, która jednocześnie generuje dwa oddzielne odczyty z różnymi poziomami wzmocnienia z każdego piksela. Te dwa sygnały są łączone w jeden obraz o wysokim zakresie dynamiki. Poprawia to działanie przy słabym oświetleniu i zapobiega przycinaniu świateł.
W praktyce większość nowoczesnych kamer kinowych może odtworzyć 14 lub więcej stopni zakresu dynamicznego, przekraczając zakres dynamiczny filmu, który wynosi około 13 stopni. Ten poziom zakresu dynamicznego jest idealnie odpowiedni podczas nagrywania filmów HDR. Sprawdź nasz przewodnik po najlepszych kamerach kinowych dostępnych obecnie na rynku, aby uzyskać więcej informacji.
Praca z HDR
Ponieważ wideo HDR jest formatem 10-bitowym, podczas nagrywania lub edycji konieczne będzie użycie 10-bitowego wyświetlacza HDR, aby móc dokładnie monitorować wyjście. Praca z 10-bitowymi plikami i wideo 4K oznacza, że będziesz potrzebować również wydajnego komputera z dedykowaną kartą graficzną, aby zapewnić płynne odtwarzanie podczas podglądu materiału do edycji lub korekcji kolorów. Więcej wskazówek znajdziesz w Przewodniku redaktora na temat pracy z wideo HDR.
Sojusz UHD
Jeśli chodzi o kupowanie nowego telewizora do oglądania wideo HDR, obraz nie jest tak wyraźny, jak można by się spodziewać — często dosłownie! Wiele telewizorów dostępnych na rynku ma etykietę „HDR Ready”. Oznacza to jednak, że telewizor może odbierać i wyświetlać sygnał wideo HDR. Nie gwarantuje to, że ekran jest w stanie pokazać pełny zakres informacji o luminancji i kolorze treści wideo HDR.
UHD Alliance obejmuje szereg producentów, dostawców treści i firm produkujących filmy, w tym Panasonic, Samsung, Sony, Netflix, Dolby i Twentieth Century Fox. Organizacja UHD Alliance opracowała specyfikację UHD Premium, która określa minimalne standardy, które telewizor musi spełniać, obejmujące rozdzielczość, głębię kolorów, gamę kolorów i zakres dynamiczny. Jeśli chcesz kupić nowy telewizor, powinieneś poszukać telewizora z logo UHD Premium, aby zapewnić sobie oglądanie treści wideo w najwyższej jakości.