Что такое HDR и как устроена эта технология

Чем только не пробовали удивлять нас телевизоры (вспоминаем почившее 3D), но в последнее время разговоры шли в основном о разрешении. Формат 4K, безусловно, хорош, но он сам по себе не обеспечивает кардинального прироста качества картинки — особенно если вы смотрите телевизор с большой дистанции. Поэтому производители переключились на более существенную инновацию: формат HDR, который призван не увеличить количество пикселей, а улучшить их качество, приближая изображение на экране к реальности.

На стриминговых сервисах наподобие Netflix уже можно смотреть первые фильмы и сериалы в HDR, а популярные игровые консоли PlayStation 4 и Xbox One S совместимы с HDR-телевизорами, и некоторые игры вовсю поддерживают эту функцию. На прошедшей выставке CES 2017 все производители уделяли HDR огромное внимание — а значит, формат расширенного динамического диапазона HDR с нами всерьез и надолго.

Дополнительные возможности HDR

Технология HDR — не просто очередная фишка для улучшения изображения, это новый этап в развитии качества видеоконтента. Поддержка HDR в телевизоре обеспечивает лучшую передачу контрастности и цветности. Это позволяет зрителю увидеть картинку с более глубокой цветовой гаммой и более высокой яркостью. С помощью HDR-контента можно насладиться реалистичным изображением, которое приближено к тому, что мы видим в реальной жизни. HDR в LED-телевизорах обеспечивает значительное улучшение качества изображения за счет расширенной палитры цветов и динамического диапазона.

Что такое широкий динамический диапазон (HDR)?

Многие задаются вопросом, что значит HDR в телевизоре и для чего нужен HDR. Основное преимущество этой технологии — это возможность улучшения изображения за счет расширения контрастности и цветовой палитры. Ведь два важнейших слагаемых изображения — это контрастность, или соотношение самых ярких и темных участков, которые способен показать телевизор, и цветопередача — насколько реалистичные оттенки воспроизводятся на экране. Именно от них зависит, насколько добротной картинка будет выглядеть для зрительских глаз.

Если поставить рядом два телевизора, у одного из которых лучше контрастность и цветопередача, а у другого — более высокое разрешение, то более контрастная модель всем покажется победительницей. Несмотря на разницу в разрешении, картинка на ней будет реалистичнее, с ощущением «глубины». Другими словами, наличие высокой натуральной контрастности и правильной цветопередачи куда важнее, чем наличие 4K при неважных показателях.

Технология экрана телевизора HDR позволяет сделать светлые участки ярче, а темные — глубже и насыщеннее. Это особенно важно при просмотре фильмов и видеоконтента с высоким разрешением. HDR делает картинку более объемной и реалистичной. Яркие участки изображения могут становиться гораздо ярче, чем на обыкновенном телевизоре, поэтому картинка выглядит «глубже» и реалистичнее. Цветовая палитра расширяется за счет более глубоких оттенков красного, зеленого и синего цвета — и всех возможных сочетаний.

Вместе с HDR пришел и новый стандарт для цветовой палитры Rec. 2020, который содержит такие оттенки, что их просто невозможно было воспроизвести на обыкновенном телевизоре. Фирменный красный цвет Ferrari — один из таких примеров. Возможно, вы не обращали на это внимания, но такие интенсивные цвета раньше выглядели не так, как в реальности.

Это то же самое, что фото в HDR?

Нет! Важно сразу подчеркнуть, что HDR в телевизорах — это совсем другая вещь, нежели HDR в фотографии. Забудьте про неестественные контуры и кислотную палитру, которые порой сопровождают фотографии с «выкрученным» HDR.

Давайте разберемся, в чем разница.

Что такое HDR в телевизоре: расширенный динамический диапазон и цветовая палитра, дающие более реалистичное изображение. Параметры видеосигнала не ограничиваются устаревшими стандартами вещания HDTV — весь съемочный процесс и студийная обработка изначально заточены под новый формат.

Что такое HDR в фото: комбинация нескольких кадров с разной экспозицией, чтобы получить из них один кадр, имитирующий широкий динамический диапазон.

Как видите, к этой проблеме можно подойти с разных концов. В одном случае HDR превращается в отлаженный процесс, чтобы донести до зрителя то изображение, которое снимает цифровая камера. В другом случае камера снимает стандартные кадры, из которых собирается имитация — отсюда и «нереальность» некоторых HDR-фотографий. Впрочем, лучше всего посмотреть на демонстрацию HDR-телевизоров в магазине своими глазами.

Видео в HDR не выглядит так, будто оно обработано массой фильтров. Оно просто выглядит живее, то есть лучше. Помните свои первые впечатления от кристальной четкости HDTV? Формат HDR дарит похожий вау-эффект!

Как это работает?

Для полноценного HDR нужны два слагаемых: подходящий телевизор и источник изображения.

Чтобы обеспечить высокий динамический диапазон, в HDR-телевизорах используется продвинутая подсветка, яркость которой регулируется в отдельных участках экрана. Это позволяет выдавать большие пики именно там, где нужно — например, если в кадре светит яркое солнце. При этом максимальный запас яркости многократно превосходит обыкновенные телевизоры: от 1000 нит в HDR против 300−400 нит у стандартных моделей.

Расширенная цветовая палитра тоже требует от телевизора применения особых технологий, например подсветки на квантовых точках. Если раньше такие модели просто «додумывали» цвета, выходящие за пределы стандартной палитры, то теперь режиссеры могут подбирать нужные оттенки и использовать их на пользу зрителю. Таким образом, зачем нужен HDR, очевидно — чтобы картинка смотрелась «богаче».

Виды HDR и обзор технологий

Разные виды HDR отличаются методами для достижения эффекта улучшенного изображения, у каждого — свои особенности и преимущества. Сегодня существует несколько популярных стандартов, которые широко применяются в современных телевизорах для передачи видео.

HDR10

Это базовый стандарт HDR, который поддерживается практически всеми современными телевизорами и многими устройствами (проигрыватели Blu-ray, игровые консоли, стриминги).
В отличие от некоторых других HDR-форматов, HDR10 не требует лицензионных отчислений, что позволяет производителям легко внедрять технологию в свои устройства, что в конечном итоге сказывается на стоимости для покупателей.

Недостаток технологии в том, что HDR10 использует статические метаданные, то есть не может поддерживать изменения в яркости и контрастности изображения от кадра к кадру, но зато телевизоры с HDR10 — одни из самых доступных по цене.

HDR10+

Усовершенствованная версия стандарта HDR10, разработанная компаниями Samsung и Amazon в 2017 году. Формат был создан для того, чтобы сохранить и улучшить две основные «плюшки» HDR — углубленное качество изображения и ценовую доступность. Одно из главных преимуществ HDR10+ в сравнении с предшественником — применение динамических метаданных. В отличие от HDR10, где используются статические метаданные, задаваемые один раз для всего видеоконтента, HDR10+ динамически регулирует параметры яркости, контрастности и глубины цвета в зависимости от конкретной сцены или кадра. Это позволяет оптимизировать изображение в реальном времени, обеспечить более точное и реалистичное воспроизведение деталей в светлых и темных областях изображения.

Иными словами, HDR10+ — все еще доступное и качественное HDR-решение, при этом с улучшенным цветовым охватом и повышенной яркостью.

Dolby Vision

Премиальный стандарт HDR, разработанный компанией Dolby Laboratories. Эта технология обеспечивает наиболее качественное изображение среди HDR-форматов — все благодаря большей глубине цвета, динамическим метаданным и адаптивной настройке для каждой сцены. Что дает HDR в Dolby Vision? Можно сказать, кинематографическое качество изображения на экране вашего ТВ. Пиковая яркость сегодняшних дисплеев — до 4000 нит, таким образом эта технология с ее 10 000 нит — взгляд в будущее. Поддержка расширенного HDR-диапазона в Dolby Vision предполагает адаптацию настроек изображения в зависимости от сцены; особенности реализации можно оценить, например, на недавно вышедшем в Dolby Vision втором сезоне «Дома Дракона» — эпизоды со скудным освещением резко сменяются дневными сценами, и всякий раз яркость экрана, цветность картинки адаптивны.

Dolby Vision используется в премиальных устройствах и для контента высокого качества, стандарт поддерживается многими производителями ТВ (LG, Sony, Panasonic, TCL и другие), проигрывателями Blu-ray, игровыми консолями и стриминговыми сервисами. Контент с параметрами Dolby Vision может поддерживаться стандартом HDR10 на устройствах класса ниже.

HLG

Еще одна разновидность HDR, разработанная совместно компанией BBC и японской телекомпанией NHK. Технология HLG была создана специально для телевещания и предназначена для обеспечения совместимости с существующими стандартами вещания SDR.

HLG отличается тем, что здесь не используются метаданные, вместо этого применяется особая кривая гамма-коррекции для отображения широкого динамического диапазона. Это позволяет контенту, закодированному в HLG, оставаться обратно совместимым с моделями телевизоров и дисплеями, которые поддерживают только SDR. Чем отличается HDR HLG: на старых телевизорах контент будет передаваться в стандартном динамическом диапазоне, в то время как на современных HDR-совместимых телевизорах будет обеспечиваться отображение с улучшенной яркостью, контрастностью и детализацией.

В отличие от других HDR-форматов, видео в HLG не требует динамических или статических метаданных — это упрощает его внедрение в существующие вещательные сети и потоки.
Так, HLG выбирают кабельные и спутниковые каналы, а многие модели телевизоров от LG, Samsung, Sony и Panasonic поддерживают HLG.

Advanced HDR

Набор технологий HDR, разработанный Technicolor для улучшения качества изображения на телевизорах и дисплеях. Основная цель Advanced HDR — обеспечение более широкого динамического диапазона, улучшенной яркости, контрастности и цветопередачи для телевизионного вещания, потокового видео и других форм контента. Этот стандарт HDR ориентирован на профессиональные приложения (телевещание, киносъемки).

У Advanced HDR несколько подформатов: SL-HDR1, SL-HDR2 и SL-HDR3, каждый из них предназначен для разных сценариев использования. SL-HDR1 совместим с SDR-телевизорами и дисплеями, он позволяет смотреть и адаптировать под них HDR-контент. SL-HDR2 и SL-HDR3 — про потоковое видео и видеопроизводство, где требуется максимальное качество картинки.

HDR Vivid

За реализацию этого стандарта отвечает китайская компания Huawei. Этот формат предназначен для использования не только в ТВ-сценариях, но и в потоковом видео, мобильных устройствах и телевещании, его основная характеристика — универсальность. Динамические метаданные позволяют адаптировать настройки яркости, контрастности и цветопередачи в зависимости от показанного на экране. Обзор технологий HDR показывает, что пиковая яркость Vivid достигает 10 000 нит, но в действительности, как и в моделях с Dolby Vision, все зависит от возможностей конкретного монитора. Такой HDR позволяет отображать более миллиарда оттенков и обеспечивает более плавные переходы между цветами.

Технология HDR Vivid разрабатывалась для китайского рынка, поэтому она востребована в китайских телевизорах, смартфонах и других устройствах с поддержкой HDR. Huawei, TCL и все основные китайские бренды активно внедряют этот стандарт в товары, продвигают на своих платформах.

HDR Vivid в телевизоре означает, что ваше устройство оснащено технологией, обеспечивающей высокое качество изображения с минимальными требованиями к полосе пропускания.

Какой HDR лучше?

• Если вам нужна широкая совместимость и доступность без особых затрат, HDR10 — ваш вариант.
• Если вы хотите улучшенное качество изображения без лицензирования и ваш телевизор поддерживает HDR10+, то не пренебрегайте этой возможностью.
• Если вы рассчитываете на самое высокое качество изображения и готовы платить за премиум-устройства, ваш тип технологии HDR — Dolby Vision.

Что смотреть в HDR?

Практически все крупные студии переходят на съемку фильмов и сериалов в HDR, начиная с 2015 года. Это значит, что распространение HDR — лишь вопрос времени, а мы как зрители от этого значительно выигрываем. Если раньше возможности домашних телевизоров значительно уступали студийным форматам и создателям приходилось «урезать» цветность и глубину картинки, то теперь в домашних условиях можно увидеть куда больше!

Онлайн-кинотеатры: пионером HDR стал сервис Netflix, а затем к нему подтянулись Amazon Prime и другие поставщики контента. Сейчас, будучи обладателем HDR-телевизора, вы сможете посмотреть там десятки сериалов и фильмов в новом формате. Их каталог постоянно пополняется — новинки сезона по умолчанию выходят в HDR.

Игры: консоли PlayStation 4 и Xbox One S поддерживают HDR для игр и видео. На данный момент эта возможность задействована не везде, но крупные хиты уровня Uncharted 4, Gears of War 4 и Forza Horizon 3 получают соответствующие обновления — такими играми можно наслаждаться на HDR-телевизоре в улучшенном качестве.

Ultra HD Blu-Ray: новый физический формат для домашнего видео по умолчанию поддерживает HDR — это обязательное требование к издателям. Любой фильм, выпущенный на таких дисках, будет идти на HDR-телевизоре в расширенном динамическом диапазоне и цветности. Качество темных и светлых сцен при этом заметно возрастает!

Как подключить HDR-технику?

Большинство современных телевизоров имеют поддержку технологии HDR и автоматически переключаются при обнаружении соответствующего сигнала, но иногда это нужно сделать вручную. Проверьте настройки изображения на телевизоре и убедитесь, что выбран режим HDR. У большинства моделей, даже самых простых, установлено несколько пресетов: «Кино», «Игры», «Повышенная яркость», — поэтому выбирайте тот, который больше подходит для вашей ситуации.

Разумеется, чтобы смотреть HDR, нужно, чтобы выбранный контент был создан с поддержкой этого режима. Иначе — увы. Сейчас реализация HDR есть практически везде, даже на стриминговых сервисах: «Кинопоиск», Netflix, «Иви» — тому пример, поэтому выбирайте план подписки, который поддерживает воспроизведение в 4K и HDR.

Убедитесь, что ваше интернет-соединение достаточно быстрое для потокового воспроизведения контента в высоком разрешении — обычно требуется скорость не менее 25 Мбит/с.

При обнаружении проблем попробуйте следующее:

• Хотя для просмотра видео в формате HDR подойдут стандартные HDMI High Speed кабели, убедитесь, что производитель имеет соответствующие сертификаты. Некоторые старые или дешевые кабели не обеспечат надежную передачу данных для HDR. Также проверьте кабель на наличие повреждений.
• Убедитесь, что все подключенные устройства, в том числе телевизор, AV-ресивер и источник сигнала, поддерживают HDMI 2.0a или выше.
• Регулярно проверяйте обновления прошивки для ваших устройств. Если есть проблема с поддержкой формата HDR, возможно, она исправится в новой версии системы.
• Если вы пользуетесь дополнительными устройствами (консоль, плеер), проверьте, что режим видео HDR активирован как на источнике сигнала, так и на телевизоре. Иногда требуется изменить настройки для определенного порта HDMI.

Достоинства использования технологии HDR

• Улучшенная цветопередача и контрастность. HDR — это всегда про более насыщенные цвета и глубокие черные тона, про более реалистичную и живую картинку. Благодаря поддержке широкого диапазона яркости можно увидеть больше деталей в светлых и темных областях изображения даже маленькой диагонали ТВ.
• Плавные переходы цветов. Глубина цвета в 10 или 12 бит позволяет отображать миллиарды оттенков, а это значит, что все переходы между цветами отныне будут максимально плавными.
• Обратная совместимость (для некоторых стандартов). Некоторые форматы HDR, например HLG, совместимы с устройствами SDR. Также, вне зависимости от разрешения экрана, HDR видео будет воспроизводиться, если экран имеет соответствующую функцию.

Недостатки использования функции HDR

• Ограниченный контент. Известно, что формат HDR — это не повсеместно распространенная опция. Хотя количество фильмов, сериалов и игр с HDR растет, формат SDR все еще проще и удобнее.
• Неравномерная поддержка стандартов. Для чего нужен HDR в телевизоре, если им не пользоваться? Существует несколько стандартов HDR, и не все устройства поддерживают эти форматы — все зависит от характеристик конкретного ТВ.
• Различия в яркости и цветах на разных устройствах. Формат HDR в телевизоре — это то, что позволяет значительно улучшить картинку на устройстве. Однако качество изображения также может сильно варьироваться в зависимости от самого устройства. Матрица некоторых телевизоров не может достичь максимальной яркости и правильно отображать все цвета — это неминуемо влияет на итоговую картину.