Формат hdr

На выставке CES 2017 посетители поняли, что технологии 3D-телевидения уже «мертвы», а изогнутые панели вот-вот уйдут. В то время, как определенные тренды близки к полному исчезновению, производители ТВ пытаются привлечь внимание к другим направлениям, таким как HDR. Но действительно ли так необходимы все форматы HDR? И что это такое — HDR в телевизоре?

Динамический диапазон изображения указывает на разницу между самой яркой точкой на картинке и самой темной. Человеческий глаз лучше воспринимает в природе этот диапазон, чем телевизионная техника может передать. Поэтому для приближения изображения на экране к оригиналу потребовалось вводить такую характеристику как HDR.

Теперь с помощью технических решений можно увеличить динамический диапазон. На практике это означает, что мы как зрители можем увидеть больше градаций цвета на картинке. Если раньше при большой яркости весь участок был одного яркого цвета, то теперь на таком же участке можно различить разные оттенки. Так же и с темными участками.

Это приводит к увеличению цветового охвата.

Лучшее качество изображения

Системы Smart TV по-прежнему окружают нас и, вероятно, продолжат свое существование, однако другие тенденции исчезают. 3D TV больше никому не интересны, а изогнутые телевизоры близки к этому, несмотря на то, что некоторые производители отказываются признавать данный факт. Это может быть для них дорогостоящей ошибкой, поэтому вполне естественно, что компании пытаются получить отдачу от своих инвестиций.

Нужны новые заголовки, названия которых принято сокращать до акронимов, состоящих из пары-тройки букв. Радостно узнавать, что производители снова решили полностью сосредоточиться на качестве изображения.

Можно возражать, что все началось еще с Ultra HD, но телевизионная индустрия быстро поняла, что этот формат не позволяет получить «столько пикселей», чтобы это действительно могло взволновать потребителей. В конце концов, если следовать закону убывающей отдачи, разрешения изображения и размеры экранов должны расти с одной и той же скоростью, однако этого не происходит.

Разработчики начали говорить о «совершенстве пикселей», что на самом деле означает — улучшение контрастности, более широком динамическом диапазоне, и развитии цвета.

Более конкретно, производители хотят улучшить цвета на пользовательских ТВ, и перейти из текущей цветовой гаммы Rec.709 (которая используется для HD-контента), на более совершенную серию стандартов (рекомендация ITU-R BT.2020), разработанную для сферы производства и продажи Ultra HD – Rec.2020.

Чтобы понять то, насколько большой произошел скачок, стоит упомянуть, что Rec.709 охватывает примерно 33% видимого цвета (для человеческого глаза), в то время как Rec.2020 – около 75%.

Производители телевизоров стоят примерно на полпути, так как большинство высокотехнологичных ТВ работают по стандарту DCI-P3 (рекомендуемый для проекторов, используемых в кинематографе, который шире, чем Rec.709, однако, не так хорош, как Rec.2020), предоставляющего примерно 50% видимого цвета.

Двигаясь к Rec.2020, разработчики должны значительно повысить яркость изображения, а это означает, что динамический диапазон дисплея должен быть расширен.

HDR представляет собой новый этап, который интересен во многих отношениях. Люди часто становились свидетелями того, как каждый производитель имеет свою собственную «повестку дня». К примеру, некоторые, в прошлом, пытались реализовать широкую цветовую гамму или расширенный динамический диапазон с помощью собственных методов или путем развития функциональности, но HDR – это полностью новый фундамент для стандартов видео. HDR призван совершить своего рода революцию в технологиях ТВ, фильмах и играх.

HDR поможет стимулировать спрос на OLED TV, устанавливая новый стандарт качества изображения, и ускорит принятие квантовых точек в LCD. Амбициозные цели, «заложенные» в форматы HDR, поспособствуют ускорению инноваций в дисплеях и приведут к совершенствованию новых их типов и вариаций.

Это может звучать немного драматично, но, если вспомнить, когда HD и 3D были только представлены общественности, то можно сказать, что те времена были довольно спокойными относительно развития телевизионных технологий. HDR помог мотивировать производителей.

Дорогу к еще более впечатляющему качеству изображения уже проложили, Ultra HD был первым шагом, и сейчас мы находимся на этапе HDR. Через несколько лет отрасль совершит переход на разрешения 8K и HFR (высокой частоты кадров), которые значительно улучшат воспроизведение движений. Конечно, потребители захотят иметь все в одном пакете, но зная «дорожную карту» заранее, любой сможет принять взвешенное и рациональное решение.

Не слишком ли это много – 4 HDR-формата?

Это не то же самое, что Betamax против VHS или HD-DVD против Blu-ray. Потребители не обязаны делать выбор, основанный на эксклюзивности конкретной технологии, тем более, современные телевизоры уже могут поддерживать больше одного формата HDR.

Однако, имея 4 формата, можно получить альянс, и не всегда хороший. Лучше ознакомиться с подробностями форматов HDR, прежде чем сделать покупку.

Форматы HDR:

• HDR10
• Dolby Vision
• HLG
• Advanced HDR от Technicolor

Если попытаться уменьшить масштаб и посмотреть на рынок с точки зрения перспективы, то на данный момент, HDR и Dolby Vision служат примерно одной и той же цели, несмотря, что Dolby Vision – более гибкий формат, а HLG был разработан, чтобы привнести технологии HDR (и некоторые другие вещи) в эфир.

Телевизионщики требуют отдельного формата, справляющегося с ограниченной пропускной способностью. Dolby Vision технически может служить этой цели, но до сих пор игнорируется. Формат от компании Technicolor имеет мало шансов на успех и может также «уйти в забвение», но «никогда не стоит говорить никогда». Помимо того, не стоит забывать, что формат HDR в исполнении Technicolor, способен конвертировать SDR-контент в HDR.

HDR показал всем, что нельзя полагаться на «статус-кво». Когда телеканалы решили вести в HDR-формате большинство своих трансляций, то в основном они использовали HLG.

Разумеется, 4 формата HDR могут мирно сосуществовать, так как любой из них предлагает различные преимущества. Одна из причин, почему так много форматов лежат в основе HDR, касается телевизионной индустрии, которая находится в постоянном развитии и переписывании стандартов видео.

Оглядываясь назад, многие, наверное, ожидали, что это займет несколько лет, прежде чем «созреют» технологии широкого динамического диапазона, но все случилось гораздо раньше. Компании (особенно Dolby) всегда в курсе происходящего и знают, что тот, кто победит в этой битве, будет играть главную роль в телевизионной индустрии в течение многих лет.

Когда будет CES 2018, возможно общественности представят (или не представят) пятую разновидность формата HDR.

Samsung работает над добавлением динамических метаданных в HDR10 для того, чтобы максимально оптимизировать его качество изображения. В настоящее время это одна из уникальных особенностей формата Dolby Vision, которую Samsung предпочла не замещать.

Apple TV

Один большой вопросительный знак относится к Apple, так как производители телевизоров, похоже, выбирают крупные компании потокового видео (Netflix, Amazon, YouTube). Более или менее, но можно представить, какие форматы будут доступны в популярных медиаплеерах и ТВ-приставках, а также то, что большинство вещателей останутся с HLG.

Такие платформы, как Google, Amazon и Roku, уже «раскрыли карты», но что насчет «Яблока»? Наиболее дорогая в мире компания является одним из крупнейших стриминговых сервисов в мире (iTunes), и в настоящее время работает над совершенствованием операционной системы для Apple TV box. Будет ли Apple использовать один из существующих форматов или введет новый, пятый формат?

Вероятно, скоро все узнают, что планируют в Apple, но это будет позднее в 2018 году. Также можно с уверенностью говорить, что в ближайшие годы форматы HDR будут продолжать развиваться. Так что, это не война форматов – это время, чтобы сосредоточиться на них.

Источник: vibor-tv.ru

1. Что такое HDR

Для кого-то первые снимки на цифровую камеру были сделаны семь лет назад, для кого-то — на прошлой неделе. Практически все мы задавали себе вопрос: почему часто на снимках голубое небо превращается в сплошной белый фон, а на тех фотографиях, где небо все же не было пересвечено, все предметы на переднем плане сливаются в темное пятно.

Чтобы понять, почему это происходит, проведем небольшой эксперимент. Поставим камеру в приоритет диафрагмы (AV) и наведем ее на небо в солнечную погоду. Предположим, что камера показала необходимую выдержку 1/2000 секунды. Теперь замерим необходимую выдержку по самой темной части мотива, например одежде человека перед вами. Получим 1/2 секунды. Эта разница в освещении приблизительно соответствует так называемому динамическому диапазону мотива. Ее принято вычислять в ступенях экспозиции, и в данном случае она равна 10 ступеням. Вспомним, что одна ступень соответствует изменению экспозиции в два раза. В нашем случае это изменение времени выдержки от 1/2000 до 1/2 секунды.

Глаза человека могут адаптироваться к изменению освещения до 24 ступеней экспозиции, поэтому мы способны различить детали и на светлом небе, и на темной одежде. Но матрица фотокамеры не может приспосабливаться к свету. У нее есть фиксированный динамический диапазон, то есть разница в освещении между самым ярким участком мотива, который она может зафиксировать, не превратив его в белое пересвеченное пятно, и самым темным участком, в котором зафиксированная информация не перекрывается шумом. Динамический диапазон матрицы большинства цифровых камер равен примерно 9 ступеням экспозиции, что гораздо меньше как способности глаз человека запечатлевать информацию, так и способности черно-белой пленки с ее динамическим диапазоном до 11 ступеней.

При этих ограничениях цифровой фотографии она дает нам возможность манипулировать снимками на компьютере. Поэтому вполне естественным было бы сделать несколько кадров с различной экспозицией, соединив их в один, что дало бы нам возможность заметно расширить динамический диапазон снимка. Один из таких способов заключается в работе со слоями в Photoshop и будет описан позднее. О втором способе — создании HDR — пойдет речь сейчас.

Под HDR или, если быть более точными, HDRI (High Dynamic Range Image), подразумевают изображение с динамическим диапазоном больше, чем в обычных снимках. С какого предела начинается HDR, является темой для многих дискуссий. В некоторых источниках границей называют 13,3 ступени экспозиции, в других — 9 ступеней, которые помещаются и в обычный 8-битный JPG-файл.

С технической точки зрения HDR можно определить как файл, в котором яркости пикселей сохранены не в целочисленном виде, а в формате с плавающей запятой. Для HDRI чаще всего используются 32-битные форматы Radiance (.hdr) или OpenEXR (.exr). Так как обычные мониторы не могут отобразить все значения яркости в 32-битном файле, HDRI необходимо привести в 8- или 16-битное изображение. Этот процесс называется тональным отображением (tone mapping).

Если говорить о том, чем HDR не является, стоит упомянуть, что из 8-битных фотографий нельзя сделать HDR, даже если обработать их в специальных программах, таких как Photomatix. Также изображение, полученное из одного RAW-файла с высветлением теней и затемнением светлых участков, будет просто фотографией, конвертированной из RAW, но никак не HDR.

2. Съемка для HDR

Для создания HDR-изображения нужно сделать несколько снимков с различной экспозицией, запечатлев детали как в темных, так и в светлых частях мотива. Изменять экспозицию, как известно, можно разными способами, но в случае HDR делать это следует изменением выдержки.

Самый верный способ съемки для HDR выглядит так:

• Для начала установим на камере режим приоритета диафрагмы (AV) и выберем нужное диафрагменное число.


• Поставим режим экспозамера по минимальному участку, который позволяет камера. Оптимальным будет точечный или частичный замер, но в крайнем случае для большинства мотивов подойдет и центрально взвешенный метод.
• Измерим экспозицию на самом темном и на самом светлом участках. Для этого интересующий нас участок должен находиться в центре кадра. Запоминаем эти значения.
• Установим камеру на штатив, перейдем в ручной режим (M), поставим то же диафрагменное число, при котором проводили измерения, и будем делать снимки, поднимая выдержку от наименьшего значения к наибольшему (или наоборот) с разницей в одну-две ступени при съемке в JPG-формате или две-три ступени при съемке в RAW.

Если место на вашей карте памяти важно, то можно ограничить количество снимков, проверяя гистограмму. На самой темной фотографии гистограмма должна немного не доходить до правой границы, а на самой светлой — до левой. Лучше даже, если на фотографии с максимальной выдержкой гистограмма начинается в середине шкалы. Тогда мы можем быть уверены, что в получившемся HDR не будет шумов в темных участках, если мы захотим их осветлить.

В тех случаях, когда штатива нет или его нельзя использовать, может помочь эксповилка (AEB) в сочетании с режимом непрерывной съемки. Установка эксповилки на +/– два шага обычно достаточна для создания качественных HDR. В данном случае лучше всего использовать матричный замер экспозиции. Если есть возможность, лучше прислониться к стене или колонне, чтобы уменьшить разницу в кадрах, обусловленную движением.

Чувствительность при съемке для HDR желательно поставить на минимальное значение, поскольку большинство HDR-программ не очень хорошо справляются с шумом. Если же высоких значений чувствительности по каким-либо причинам нельзя избежать, лучше пользоваться Photoshop, поскольку эта программа очень хорошо справляется с устранением шума в HDR.

3. HDR в действии

Рассмотрим, как создавать HDRI и делать тональное отображение на примере «Фотошопа» и «Фотоматикса» — программ, чаще всего используемых для этих целей.

3.1. Создание HDR и тональное отображение в Photoshop

Создавать HDR в «Фотошопе» можно из JPG-, TIF- или из RAW-файлов. Для этого нужно либо выбрать файлы через меню File—Automate—Merge to HDR, либо использовать опцию Add Open Files, если фотографии уже открыты. Если съемка велась с рук, то можно отметить опцию Attempt to Automatically Align Source Images. Только следует учесть, что выравнивание изображений занимает в «Фотошопе» очень много времени, до 45 минут для HDR из трех RAW-файлов. Если программа не может найти EXIF-данные, он попросит внести их вручную.

После вычислений появится окно предпросмотра HDRI. Так как обычные мониторы не предназначены для просмотра 32-битных изображений, будет видна только часть всего светового диапазона этого снимка. Справа отображена гистограмма получившегося HDRI. Передвигая ползунок, можно изменять гамму изображения и рассматривать части фотографии с различной освещенностью. Оставьте значение Bit Depth на 32 и нажмите ОК.

Теперь можно конвертировать HDR в обычное изображение. Для начала лучше конвертировать в 16 бит, чтобы уменьшить возможные потери при дальнейшей обработке. Для этого выбираем Image—Mode—16 Bits/Channel. Появится окно с четырьмя опциями вверху. Для большинства случаев интерес представляет только последняя опция Local Adaptation. Кроме кривой, которая работает подобно простым кривым Photoshop, в этом диалоговом окне есть два параметра: Radius и Threshold. В то время как кривая отвечает за изменение глобального контраста, эти два параметра определяют локальный контраст, контраст деталей.

Radius определяет, сколько пикселей считать «локальной» областью при изменении контраста. Слишком низкие значения делают изображение плоским, слишком высокие могут привести к появлению световых ореолов, особенно при высоких значениях второго параметра, Threshold.

Threshold определяет, насколько выраженным будет локальный контраст.

Теперь осталось поработать с кривой. Для того чтобы узнать, где на кривой лежит световое значение участка изображения, следует, как и в обычных кривых, провести курсором по этому участку изображения. В крайнем случае можно сделать несколько изображений с различными параметрами тонального отображения, потом соединить их с разными режимами перекрытия или скрыть части слоев масками. Перед тем как нажать OK, лучше сохранить установки на кривой, чтобы потом при необходимости изменить их или использовать для изображений, снятых в тех же условиях.

Все вопросы по созданию HDR изображений вы можете задать в разделе «Вопросы эксперту». На следующей странице — обзор основных программ для создания HDR.

3.2. HDR и Tone Mapping в Photomatix

Создадим HDR-файл из нескольких фотографий. Для этого можно выбрать фотографии через HDR-Generate—Browse либо открыть нужные снимки, выбрать меню HDR—Generate и отметить Use Opened Images. Второй вариант не работает для RAW-файлов, поскольку из них Photomatix автоматически создает псевдо-HDRI. Если Photomatix не может найти EXIF-данные, он попытается приблизительно вычислить их. Чаще всего результат совсем неплох, но на этом этапе можно подкорректировать данные экспозиции. Как и в Photoshop, здесь лучше указывать верные данные.

После того как файлы выбраны, появится следующее окно. В нем можно выбрать различные опции для создания HDR. Если существует вероятность, что позиция камеры была немного изменена при съемке, то можно отметить Align Source Images. Photomatix при выборе опции Attempt to Reduce Ghosting Artifacts попытается минимизировать различия в снимках, связанные с движущимися объектами. Если эти объекты относятся к переднему плану, например это люди или качающиеся ветки, то лучше выбрать Moving Objects/People, в меню Detection выбрать High. Опцию коррекции волн, по моему опыту, лучше не активировать, без нее результаты обычно получаются лучше. В настройках тональной кривой отклика (Tonal Response Curve) внизу лучше оставлять Take Tone Curve Of Color Profile.

После того как вычисления закончены, изображение можно повернуть с помощью Utilities—Rotate—Clockwise/Counterclockwise. Обычные мониторы не могут отобразить весь динамический диапазон созданного HDR-изображения, но части его можно посмотреть с помощью окна HDR Viewer. Через View—Default Options—HDR можно конфигурировать, будет это окно появляться или нет. HDR Viewer можно вызвать и комбинацией клавиш Ctrl+V.

Теперь можно приступать к превращению HDR в доступный нормальным мониторам вид. Выбираем HDR—Tone Mapping (Ctrl+T). Появится окно с различными настройками, от которых будет зависеть конечная фотография, то, насколько реалистичной или сюрреалистичной она будет. В поле Method следует выбрать Details Enhancer. Другой метод, Tone Compressor, может давать совсем неплохие и приближенные к реальности результаты, но предлагает меньше опций контроля тонального отображения.

Рассмотрим, что означают различные настройки тонального отображения.

Strength — контролирует влияние на конечный результат остальных параметров.

Color Saturation — цветовая насыщенность полученного изображения.

Light Smoothing — отвечает за плавность световых переходов. Именно она виновата в ореолах, которые свойственны многим HDR-фотографиям. Это значение лучше ставить на максимум.

Luminosity — определяет общий световой уровень фотографии. Повышение этого параметра высветляет тени, более равномерно распределяя световые значения на гистограмме, но в то же время выявляет шумы в тенях.

Micro Contrast — определяет световой контраст в деталях.

Micro Smoothing — уменьшает локальный контраст деталей, влияние предыдущего параметра. Слишком большие значения делают фотографию плоской, со слабо выраженными локальными световыми значениями, при уменьшении этого параметра увеличивается шум и могут появиться темно-серые пятна в областях средней освещенности.

White/Black Clip — определяет значение, после/до которого информация в светлых/темных тонах обрезается.

Output Depth — для изображений, которые вы еще собираетесь обрабатывать в графическом редакторе, лучше ставить на 16 бит.

Некоторые довольно полезные опции были добавлены в версии 2.5: Color Temperature — сдвигает цветовую температуру изображения по отношению к исходному HDRI.

Saturation Highlights/Shadows — изменение насыщенности темных/светлых тонов. Эти опции работают с исходным HDR-изображением, с темными/светлыми тонами реального мотива, поэтому они не являются аналогами Color Balance или Selective Color в Photoshop.

Highlights/Shadows Smoothing — контролируют изменение контраста в темных и светлых тонах.

Shadows Clipping — затемняет темные области, обычно содержащие в HDR много шума.

Обычно локальный контраст получившейся фотографии ниже, чем той, что была в предварительном просмотре. Происходит это из-за того, что тональное отображение рассчитывается с учетом размеров областей локального и глобального контрастов, которые различны в зависимости от размеров изображения. Разница между конечным результатом и предварительным просмотром будет тем больше, чем больше разница между самим изображением и его копией в окне предпросмотра.

В этом случае либо если по каким-то другим причинам результат вас не устраивает, можно вернуться к HDR-файлу опцией HDR—Undo Tone Mapping.

4. Соединение экспозиций (Exposure Blending)

Кроме создания HDR, есть еще один способ увеличения динамического диапазона фотографий. Этот метод работает для любого количества фотографий, снятых со штатива, но для простоты ограничимся двумя снимками. В Photoshop обе фотографии копируются в один файл в виде слоев, а к верхней добавляется маска.

В самых простых случаях, когда светлая и темная части снимка разделены прямой линией горизонта, достаточно закрасить маску градиентом от белого к черному, имитируя серый градиентный фильтр, известный из аналоговой фотографии. Если удерживать Shift при создании вертикального градиента, получится ровный горизонтальный переход.

Гораздо чаще такими простыми методами обойтись не получается: темные и светлые части снимка разделены неровной границей либо разбросаны по всей фотографии. В этом случае маску придется подгонять к конкретному случаю. Для этого слой с более темной фотографией помещаем сверху и добавляем к нему маску. Для начала сделаем грубый набросок распределения яркостей на маске. Это можно сделать несколькими способами.

Первый способ:

• Выбираем более контрастный слой и копируем его (Ctrl+C).
• В списке каналов верхнего слоя выбираем маску.
• Копируем (Ctrl+V).

Для второго способа маски у верхнего слоя сначала быть не должно.

• Среди RGB-каналов более контрастного слоя выбираем самый контрастный канал.
• Выбираем его, кликнув мышкой, удерживая Ctrl.
• Добавляем маску к верхнему слою. Она автоматически заполнится информацией из выбранного канала.

После создания заготовки маски ее контраст можно увеличить кривыми либо сделать маску, состоящую только из черного и белого цветов фильтром Filter—Sketch —Stamp. Правда, работает он только в 8-битном режиме. Чаще всего после этого нужно тщательно подправлять маску кисточками, меняя прозрачность, размер и размытость краев кисти.

Несколько методов соединения экспозиций, дающих иногда очень неплохие результаты, предлагает также Photomatix. Для этого следует открыть фотографии и в меню Combine выбрать один из методов. Лучшие результаты дают H&S—Auto и H&S—Adjust. Значением Blending Point во втором случае можно задать, из каких фотографий предпочтительнее брать информацию. Чем выше это значение, тем больше будет влияние на результат более светлых снимков. Параметром Radius можно контролировать аккуратность перекрытия экспозиций.

5. Последующая обработка

HDR-изображения после тонального отображения обычно следует обработать, чтобы добавить им контраста и скорректировать цвета. Кроме того, изображения, полученные в Photomatix, при некоторых настройках имеют одну особенность: тени в них бывают более светлыми, чем в самом светлом из исходных изображений, а светлые области темнее, чем в самом темном. Чтобы сделать изображение снова приближенным к реальности, следует открыть его в Photoshop, сверху скопировать самую светлую из исходных фотографий в режиме Darken и самую темную в режиме Lighten. Не исключено, что нужно будет добавить к этим изображениям маски и стереть какие-либо части кисточкой с мягкими краями и прозрачностью 10–30%.

Некоторые программы, работающие с HDR, могут искажать цвета и насыщенность цвета при тональном отображении. Эту проблему в большинстве случаев можно исправить в Photoshop: исходные снимки скопировать в виде слоев на получившееся из HDR изображение и поменять режим перекрытия на Color или Saturation, вернув тем самым естественные цвета. В местах пересветов и теней следует использовать цвета соответственно из недо- и пересвеченных исходников.

6. Альтернативные программы для работы с HDR

В этой статье были подробно рассмотрены Photoshop и Photomatix, но кроме них существуют и другие программы, позволяющие создавать HDR и делать тональное отображение. На эти альтернативные программы также имеет смысл обратить внимание.

EasyHDR — программа с удобным, понятным интерфейсом и большим количеством опций. Более гибкая, чем Photoshop, результаты тонального отображения выглядят более натуральными, чем результаты Photomatix.

Artizen HDR — графический редактор, в котором работа с HDR не является основной функцией. Создание HDRI и тональное отображение делает довольно качественно.

Picturenaut — бесплатная программа для работы с HDR. Неплохо справляется с тональным отображением, но при очень большом динамическом диапазоне может быть сложно найти подходящие параметры.

Qtpfsgui — предлагает несколько алгоритмов, различающихся по параметрам, результатам и времени расчета. После тонального отображения результаты сохраняются в различных окнах, что дает возможность сравнить и выбрать оптимальные параметры.

Ulead PhotoImpact — известный графический редактор. Управление каретками тонального отображения не очень удобно, но результаты более или менее удовлетворительные.

HDR View — небольшая программа для просмотра HDRI. Позволяет увеличивать и уменьшать экспозицию, сохранять изображение на выбранной экспозиции в формате bmp.

Технология HDR может помочь фотографам преодолеть ограничения динамического диапазона матрицы цифрового фотоаппарата. Некоторые программы также позволяют создавать изображения, больше напоминающие сюрреалистические картины, чем фотографии. В каких случаях имеет смысл расширять динамический диапазон фотографии, насколько реалистичной будет конечная фотография — все это решает каждый сам для себя. Работа с HDR дает нам эту замечательную возможность выбора.

Если у вас остались вопросы по созданию HDR изображений, задайте их в разделе «Вопросы эксперту»!

Источник: Prophotos.ru

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!

Источник: habr.com

Что такое HDR в телевизоре

Контрастность и соотношение ярких и темных зон – критерии, определяющие качество изображения. Не менее важна цветопередача, во многом она определяет реалистичность транслируемой на экран ТВ картинки. От перечисленных параметров будет зависеть уровень комфорта во время просмотра фильмов, сериалов, передач.

Представьте, что у одного телевизора богатая цветовая палитра и отличная контрастность, а у второго высокое разрешение. Как вы думаете, какое изображение вам покажется более привлекательным? Конечно, первое. Контрастная модель способна обеспечить естественность картинки. При этом неважно, техника каких производителей сравнивается: Самсунг, LG, Phillips или Sony.

Разрешение экрана – важный показатель, но контрастность полностью нивелирует его. Поскольку именно от контраста зависит, насколько транслируемое изображение будет реалистичным. Поэтому эксперты подчеркивают, что натуральная контрастность в совокупности с грамотной передачей цветов намного важнее, нежели наличие поддержки разрешения 4К.

Идея технологии HDR заключается в расширении контрастности и цветовой палитры. Яркие зоны будут более естественными на ТВ с поддержкой HDR, нежели на обычном устройстве. Изображение выглядит более глубоким и естественным. Глубокие оттенки красного, зеленого и синего позволяют значительно расширить цветность.

Внедрение технологии динамического диапазона HDR поспособствовало созданию нового стандарта палитры цветов – Rec. 2020. Его особенность проявляется в оттенках, которые обычные телевизоры банально не способны воспроизвести. Наиболее ярким примером считается фирменный красный цвет известного автомобильного бренда Ferrari. Не исключено, что раньше вы попросту не обращали внимания на такие незначительные нюансы. Однако старые ТВ не способны передавать настолько интенсивные оттенки. В реальности эти цвета выглядят совершенно иначе.

Каждый пользователь сможет увидеть миллионы новых, сложных цветов, которые стали основой формата HDR. Отметим, что рассматриваемая технология построена на использовании 10-битной демонстрации цветов.

Чтобы полноценно оценить преимущества стандарта HDR, вам необходимо иметь в своем распоряжении телевизор с поддержкой этой технологии, и соответствующий контент. С целью обеспечения высокого динамического диапазона в HDR-технике используется усовершенствованная подсветка. Регулирование яркости осуществляется в разных зонах экрана. такой подход позволяет достигать максимальных пиков в тех участках, где это реально необходимо. Наиболее яркий пример – часть кадра, в которой светит солнце. Запас яркости существенно превосходит этот параметр у обычных ТВ. HDR-телевизоры – до 1500 нит, а у обычных устройств – 400 нит.

Улучшенная палитра цветов предполагает, что на аппаратном уровне будут использоваться инновационные технологии. Например, подсветка на квантовых точках. До недавнего времени телевизоры с такой подсветкой буквально «додумывали» оттенки, что не шло на пользу просмотру. Сейчас режиссеры имеют возможность подобрать оптимальный цвет, чтобы сделать сцену максимально глубокой.

Реализация стандарта HDR была осуществлена путем комбинирования различных сложных технологий. Поэтому максимально качественное изображение демонстрируют 4К устройства premium-класса. Они обладают необходимыми техническими характеристиками.

Технология HDR имеет несколько версий. Рассмотрим каждую из них. Чаще всего встречается HDR10. Ее особенность заключается в том, что канал пропускает до 10 бит контента. Цветовая палитра – 1 миллиард оттенков. В потоке содержатся данные, касающиеся изменений яркости и контрастности в определенной сцене. Именно эта особенность делает изображение естественным.

Стандарт HLG был создан британо-японским тандемом. Компании BBC и NHK сумели создать отличный стандарт. 10-битное кодирование было сохранено. Изменения коснулись предназначения потока. Главная идея – передача. Для рассматриваемого стандарта нет критичной ширины канала. 20 МБ предостаточно для обеспечения качественной трансляции без каких-либо помех.

Стандарт Dolby Vision – это расширенный диапазон яркости, который существенно превосходит возможности всех существующих технологий. Стандарт внедрен фирмой Dolby. Базовые принципы технологии HDR были сохранены. Изменения проявляются в расширении цветового канала – 12 бит. Цветовая палитра насчитывает 8 миллиардов оттенков. Поток данных колоссален. Поэтому преимущества этой технологии вы сможете оценить в кинотеатре.

Разница с HDR на фото

Режимы HDR в телевизорах и на фотографиях имеют существенные отличия. Если говорить о фото, то формат HDR проявляется в кислотной палитре и неестественных контурах. На телевидении используются совершенно другие принципы. Рассмотрим, как работает HDR на экране ТВ и на фотографии, чтобы понять, в чем же заключается разница.

Поддержка телевизорами стандарта HDR – это расширенный динамический диапазон и максимально возможная палитра цветов. В совокупности эти параметры делают изображение на экране натуральным и реалистичным. Параметры видеосигнала не ограничены стандартами типа HDTV, поскольку процесс съемки и возможности студийной обработки подверглись значительной модернизации.

На фотографиях HDR проявляется в нескольких кадрах с различной экспозицией. На основе этого создается один кадр, который не создает, а имитирует широкий динамический диапазон.

Исходя из этого мы видим, что к решению низкой яркости можно подойти с разных сторон. Технология HDR можно стать отлаженным процессом для сохранения естественности изображения. Зритель сможет увидеть натуральное качество картинки, снятой на камеру. Второй подход – это набор из разных кадров для имитации определенной сцены. Поэтому HDR на фото – это отсутствие реализма.

Видеопоток HDR выглядит естественно. У зрителя нет ощущения, что предварительно оно было обработано огромным количеством различных фильтров. Естественность – ключ к успеху. Поэтому изображение выглядит живым.

Как узнать поддерживает ли телевизор технологию HDR

Для этого не нужно прилагать никаких сверх усилий. Вся необходимая информация представлена на коробке и в технической документации. Например, если на коробке есть маркировка Ultra HD Premium, значит, эта модель поддерживает стандарт HDR. Если присутствует надпись 4К HDR, то такое устройство будет поддерживать далеко не все версии популярного сегодня стандарта.

Как включить HDR на телевизоре Samsung? Никаких дополнительных действий совершать не нужно. Просто воспроизведите контент в этом формате. Если техника не поддерживает этот стандарт, тогда на экране ТВ появится текст ошибки.

Рассмотрим несколько популярных моделей телевизоров HDR от известных производителей. Например, компания Sony презентовала новую линию ТВ – XE93. Абсолютно все модели этой линейки поддерживают стандарт HDR. Диагональ экрана стартует с 55 дюймов. Новые модели от компании Sony поддерживают абсолютно все версии HDR. Также они обладают несколькими дополнительными преимуществами:

• инновационная подсветка Slim Backlight Drive+ с двойными блоками диодов. Обеспечивает тонкое регулирование яркости всех участков экрана;
• функция X-tended Dynamic Range Pro улучшает качество картинки вне зависимости от формата контента;
• технология TRILUMINOS Display обеспечивает гармоничную передачу всех оттенков красного, синего и зеленого, а также повышает яркость;
• процессором X1 Extreme осуществляется HDR-ремастеринг, направленный на ликвидацию шумов и улучшение качества картинки.

Все перечисленные инновации позволяют заметно увеличить качество изображения. Максимальная детализация гарантирована. Комбинирование HDR и 4К увеличивает углы обзора. Даже если вы будете находиться в непосредственной близости к экрану, все равно сохраняется четкость изображения. Совмещение инновационных технологий обеспечивает комфортный просмотр вне зависимости от расстояния от экрана до зрителя.

Компания LG также представила новую линейку HDR-телевизоров. Именно внедрение технологии Active HDR стало главной особенностью новинок от южнокорейского бренда. Абсолютно все модели линейки поддерживают форматы HDR10 и HLG, а также Dolby Vision. Многое зависит от формата контента. Иногда он даже содержит статические и динамические данные об уровне яркости сцены. Технология Active HDR направлена на оптимизацию видеопотока в соответствии с конкретной сценой. Это позволяет добиться еще большей яркости и реалистичности.

Что можно смотреть в HDR

Преимущественно все известные студии активно переходят на съемку контента по стандарту HDR. Этот процесс был запущен еще в 2015 году. Популяризация контента HDR идет полным ходом. Существенных проблем с нехваткой фильмов и сериалов, снятых по этой технологии, зрители не ощутят.

Старые ТВ заметно уступали студийным форматам. Из-за этого цветовая палитра и глубина изображения существенно урезалась. Со временем ситуация изменилась в лучшую сторону. Каждый желающий сможет смотреть фильмы или сериалы в студийном формате у себя дома.

Online-кинотеатры, во главе с сервисами Netflix и Amazon, одними из первых стали переходить на HDR. Сегодня абсолютно все поставщики контента работают с этим стандартом. Если у вас дома стоит HDR-телевизор, тогда вы сможете смотреть в высочайшем качестве абсолютно все новые фильмы, сериалы, передачи. Каталог доступного контента постоянно расширяется. Релиз всех новинок осуществляется в формате HDR.

Игровые приставки PlayStaion 4 и Xbox One S также поддерживают HDR. Далеко не все видеоигры выходят в этом формате, но наиболее масштабные проекты предоставят возможность полностью погрузиться в игру. Horizon 3 Uncharted 4 уже получили необходимые обновления, направленные на улучшение графики.

Формат Ultra HD Blu-Ray – еще одна новинка. Она также по умолчанию поддерживает HDR. Фильмы, выпущенные на носителях этого типа, можно воспроизводить на HDR-ТВ. Владельцы такой техники сполна оценят расширенный динамический диапазон и богатую палитру цветов. Высочайшее качестве темных и ярких участков экрана приятно удивит зрителя.

Стоит ли покупать телевизор с функциями HDR? Контента в этом формате предостаточно. Оно уже давно перестал быть редкостью. Поэтому можете смело покупать HDR-телевизор, чтобы насладиться реалистичным изображением.

Подключение HDR техники

Для воспроизведения HDR контента вам не потребуются новые шнуры. Кабеля HDMI High Speed будет вполне достаточно. Новые телевизоры поддерживают этот интерфейс. Поэтому проблем с подключением возникнуть не должно. В ситуациях, когда техника подключается с помощью AV-ресивера, предварительно нужно удостовериться в том, что тюнер оснащен интерфейсом HDMI 2.0. Многие производители провели масштабное обновление интерфейсов. Поэтому разъем HDMI 2.0 уже нельзя назвать редкостью. Чтобы включить телевизор, просто вставьте кабель питания в розетку. Затем выберите источник сигнала. Воспроизводить контент можно с помощью специальных приложений, например, Netflix.

Источник: ProSmartTV.ru