1. Насколько широко распространен HDR?
2. Динамические метаданные
3. HDMI 2.1
4. Отдельные характеристики HDMI 2.1 с первого взгляда
5. HDR в эфире
6. Разрешение и контрастность HDR
7. Высокая контрастность
8. Метка для HDR
9. На что стоит обратить внимание с HDR?
10. Новый формат войны
11. вывод

Класс вместо массы

Маркус Тишнер,

Что скрывается за тремя буквами HDR и почему они обеспечивают лучшее качество изображения? Full HD, 4K, 8K - все более высокие разрешения могут быть хорошо реализованы, но зачастую не приносят желаемой добавленной стоимости. С HDR потенциальный изменится игра теперь на пороге, принося совершенно новый опыт просмотра.

<<< Содержание >>>

Насколько широко распространен HDR?

Динамические метаданные

HDMI 2.1

Технические характеристики HDMI 2.1

HDR в эфире

Разрешение и контрастность HDR

Метка для HDR

На что стоит обратить внимание с HDR?

Новый формат войны

вывод

Насколько широко распространен HDR?

Помимо большого пальца, можно сказать, что потребительские телевизионные премиальные серии крупных производителей теперь поддерживают все те или иные технологии HDR. в Pro AV сектор колесо вращается намного медленнее. Тем не менее, это не потому, что вы бы работали здесь в основном более спокойной. Причина кроется глубже: если вы внимательно посмотрите на разработку HDR, вы заметите, что здесь было создано и создается много новых технологий.

В последние годы разные производители по-разному выводили на экран более высокую контрастность - феномен HDR. А такие организации, как Международный союз электросвязи (МСЭ) или Общество инженеров кино и телевидения (SMPTE), постоянно стремятся объединить различные наросты, чтобы сделать их всеобъемлющими и надежными стандартами. Это просто более важно в индустрии ProAV, потому что речь идет не только о передаче отправленного изображения с одного антенного порта на телевизор, непосредственно рядом с ним.

Установщикам часто приходится распространять сигналы изображения на очень большие расстояния - иногда их разделяют и распределяют по разным устройствам вывода, а иногда разные источники смешивают вместе и подают в системы цифровых вывесок. Или частичные изображения добавляются вместе, чтобы сформировать общую проекцию. Это требует множества компонентов, которые все должны говорить на одном языке.

Довольно небольшим производителям pro-AV, по сравнению с производителями бытового телевидения, приходится ждать здесь разработки надежных стандартов, потому что у них недостаточно ресурсов для постоянного запуска продуктов для совершенно новых путей передачи. Здесь лежит тема HDR кролик в перце: для производства, передачи и представления изображений HDR необходимо рассмотреть различные стандарты одновременно. И здесь случается так, что в стандарте определяются новые параметры, для которых затем должен быть адаптирован другой стандарт. В настоящее время это приводит к спирали развития HDR, которая иногда может вызывать головокружение.

Вернуться к списку

Динамические метаданные

Пример самодовольный? Мы уже подчеркивали разницу между двумя технологиями HDR HDR10 и Dolby Vision. Оба имеют цель передавать изображения HDR. Основное различие между HDR10 и Dolby Vision заключается в обработке метаданных сигнала изображения. Например, в метаданных определяется гамма-кривая вывода изображения - то есть конкретное представление различных значений яркости изображения на мониторе. В стандарте HDR10 гамма-кривая устанавливается один раз для всего фильма - мы говорим о статических метаданных.

Dolby Vision, с другой стороны, позволяет мастерингу фильма определять собственную гамма-кривую для каждого изображения - мы говорим о динамических метаданных. Динамические метаданные имеют то преимущество, что в случае фильмов с очень большим количеством изменений яркости отображение значений яркости лучше согласовывается с соответствующей сценой. Потому что: для идеального воспроизведения очень темной сцены выгодно создать другую гамма-кривую, чем в очень яркой сцене.

Принцип динамических метаданных (Фото: HDMI Forum)

Это преимущество запатентованного стандарта Dolby Vision заключается в том, что Dolby хорошо оплачивает лицензионные сборы от производителей мониторов. Чтобы открытый HDR10 без лицензионных платежей не был приостановлен как система более низкого качества, сцена HDR10 отреагировала. В апреле этого года Samsung и Amazon представили стандарт HDR10 +, который теперь способен передавать динамические метаданные.

Вернуться к списку

HDMI 2.1

И теперь мы возвращаемся к вышеупомянутой проблеме стандартизации: передача сигналов HDR10 + возможна только через HDMI 2.1. Потому что устройства, которые поддерживают HDMI 2.0b, действительно могут отображать HDR10 со статическими метаданными. Но динамическая передача метаданных не предусмотрена.

Таким образом, в то время как HDMI 2.0 даже не полностью установлен, следующий стандарт уже определен, который основан на следующем поколении. Спецификации HDMI 2.1 были выпущены HDMI Forum в январе 2017 года, обзор можно найти в рамке в конце этой статьи.

Устройства с HDMI 2.1 в настоящее время недоступны на рынке. Кстати, с помощью хитрости Dolby Vision уже может передавать динамические метаданные начиная с HDMI 1.4: здесь метаданные скрыты в видеопотоке. Однако возникают проблемы, когда сигнал достигает монитора через AV-ресивер. Потому что они обычно обрабатывают сигнал в той или иной форме, что портит запатентованный видеопоток Dolby Vision.

Следовательно, необходимо разработать транзистор Dolby Vision для AV-ресиверов, которые должны правильно отображать Dolby Vision. Некоторые производители уже решили эту проблему с помощью обновлений программного обеспечения. Однако мы все еще далеки от ситуации «включай и работай».

Оптимальная презентация с динамическим HDR (Фото: HDMI Forum)

Поэтому, если вы хотите представить материал Dolby Vision через AV-ресивер, вы должны сделать хороший поиск продукта. HDMI 2.1 - это просто стандарт, который важен для передачи сигналов HDR. Это путь передачи сигналов. Чтобы изображения HDR правильно отображались на экране таким образом, передача должна осуществляться в соответствии с определенной логикой.

Правила, по которым мониторы интерпретируют сигналы изображения, называются электрооптической передаточной функцией (EOTF). Первым стандартом для интерпретации сигналов HDR был SMPTE ST2084, опубликованный Обществом инженеров кино и телевидения (SMPTE), также известный как кривая Perceptual Quantizer (PQ). Однако в SMPTE ST2084 EOTF для описания сигналов изображения предоставляются только статические метаданные.

Новый EOTF SMPTE ST2094 был разработан для передачи динамических метаданных в форматах HDR. Вот как нужно интерпретировать сигналы HDR10 + или Dolby Vision. В то время как HDMI определяет передачу, а EOTF интерпретируют сигналы HDR, в рекомендациях Международного союза электросвязи (МСЭ) содержатся рекомендации для общего процесса производства и распространения контента HDR.

Спецификации МСЭ служат, в частности, для вещательных компаний, как техническая библия распространения. Здесь также определяются такие параметры, как разрешение экрана, частота кадров, глубина цвета или цветовые пространства. Он также описывает EOTF, используемые для передачи изображений.

Вернуться к списку

Отдельные характеристики HDMI 2.1 с первого взгляда

• Разрешение / частота обновления: 4K 50/60, 4K 100/120, 5K 50/60, 5K 100/120, 8K 50/60, 8K 100/120, 10K 50/60, 10K 100/120
• Цветовое пространство: BT.2020
• Глубина цвета: до 16 бит
• Метаданные: статические и динамические метаданные
• Пропускная способность: до 48 ГБ / с (требуется новый кабель 2.1) - поддерживает Ethernet, обратно совместим с предыдущими
• Версии HDMI: улучшенный звуковой возвратный канал (eARC) - поддерживает расширенные объектно-ориентированные аудиоформаты, такие как Dolby Atmos
• Gaming: Game Mode VRR (Variable Refresh Rate) - позволяет графическим картам визуализировать изображение в момент рендеринга, создавая более плавное отображение

Вернуться к списку

HDR в эфире

В Рекомендации МСЭ (из раздела «Повторное объединение») 2020 года распределение UHD-TV было описано впервые в 2012 году. Здесь также было указано то же расширенное цветовое пространство BT.2020, с помощью которого можно в первую очередь показать увеличенный диапазон контрастности изображений HDR. В связи с новыми разработками в секторе HDR МСЭ выпустил новую Рекомендацию Rec.2100 в июле 2016 года.

Для вещательного сектора важное событие, или даже возврат к вещательным реалиям. Потому что: Rec Rec 2020 знал только 4K и 8K как разрешение, теперь записывается как разрешение снова 1080p - все еще самое распространенное разрешение экрана в секторе вещания! И, во-вторых, в дополнение к кривой PQ также был разрешен второй EOTF, с помощью которого генерируется видеосигнал, что понимают как дисплеи SDR, так и HDR - так называемая гибридная логарифмическая гамма (HLG). HLG объединяет информацию SDR и HDR в одном видеопотоке.

Отсюда устройства SDR могут получать информацию SDR, а устройства HDR могут получать и отображать информацию HDR. Это имеет преимущество в создании упорядоченного потока, который отправляет SDR и HDR одновременно по радиоволнам - основная потребность для вещателей. Поскольку пропускная способность ретранслятора в телевизионном вещании ограничена. Практически, HLG теперь включен в спецификацию HDMI 2.0b.

Это означает, что дисплей, поддерживающий HDMI 2.0b, также может отображать HLG. Таким образом, новые функции Рек. 2100 по сравнению с Рек. 2020 являются основой того факта, что эффективный рабочий процесс вещания может иметь место. И в то время, когда существует широкий выбор устройств SDR и HDR с различными разрешениями, включая очень большое количество устройств 1080p.

Вернуться к списку

Разрешение и контрастность HDR

Это как в прошлом, когда цифровые камеры становились все более и более популярными: производители экранов пытаются создавать стимулы для покупки новых устройств с все более высокими разрешениями. Немецкие домохозяйства и компании только что покрыли устройства Full HD, сейчас кажется, что не меньше четырех раз Разрешение Full HD 4K идти А в Японии уже первые 8K панели на рынке - так в 16 раз разрешение Full HD!

Но если взглянуть на контент, то становится очевидным резкое несоответствие: еще очень мало содержание 4K не говоря уже о 8К. Немецкие коммерческие вещатели посылают сигнал Full HD, в то время как общественные вещают в HD (1280 × 720 пикселей). И многое из того, что вы видите на мониторах сегодня, поставляется даже с таким старым добрым разрешением PAL SD 720 × 576 пикселей - например, на DVD. Это даже не четверть разрешения Full HD.

Когда картина воспринимается человеческим глазом как приятная? Само разрешение является лишь одним фактором. И наше зрение здесь имеет свои пределы. Если вы сидите дальше, чем 1,70 м перед 50-дюймовым экраном, вы не сможете определить, является ли это Full-HD или просто HD-изображением. Чтобы увидеть разницу между 4K и Full HD изображением на 50-дюймовом экране, вам нужно увеличить его на 85 см!

Высокая контрастность

Помимо разрешения, есть различные параметры, которые делают изображение более приятным. До сих пор мало внимания уделялось представлению более высоких контрастных диапазонов. Это называется High Dynamic Range - для краткости HDR. Современные экраны, с другой стороны, способны отображать только низкоконтрастные диапазоны - это называется стандартным динамическим диапазоном или SDR. Человеческий глаз способен улавливать контрастные величины около 1: 1 000 000. Даже очень хорошие дисплеи не могут этого сделать. Вот почему мы воспринимаем сцены в реальности гораздо ярче, чем на мониторе.

С технологией HDR воспроизведение должно быть намного более ярким и естественным благодаря более высоким контрастным диапазонам. Маркетинговым стратегам по-прежнему сложно общаться с HDR. Одна из причин этого заключается в том, что HDR понимается только при просмотре на панели HDR. Невозможно отобразить изображение HDR на мониторе, который не способен отображать высококонтрастные окружности, ни отобразить его на каком-либо печатном носителе.

Сравнение высокой и низкой битовой глубины (Фото: Альянс UHD)

Все описания - также в этой статье - поэтому являются только объяснениями и аналогиями для явления, которое может быть показано только с новым устройством вывода. Чтобы по-настоящему понять HDR, вам просто нужно это увидеть. Другая причина предыдущего теневого существования HDR может заключаться в том, что его часто путают с фотографиями, которые не имеют ничего общего с технологией HDR, обсуждаемой здесь для мониторов.

В фотографии технология HDR в принципе также предназначена для изображения с более высокими уровнями контрастности. Однако это достигается с помощью хитрости. Если разница яркости на снимке от самых глубоких теней до самого блестящего неба выше, чем может показать датчик камеры, сделайте снимок, на котором правильно выставлены тени, фото, на котором правильно выставлены центры, и один Фотография, на которой огни выставлены правильно.

Сравнение цветовых пространств Rec.2020 (UHDTV) и Rec.709 (HDTV) (изображение: Википедия)

Затем три снимка объединяются в одну фотографию, которая прослеживается во всех играх. Программное обеспечение, используемое для этого, обычно позволяет не только чистое слияние экспозиции - которое создает естественное воспроизведение с высоким диапазоном контрастности - но также и творческую обработку различных параметров тонального отображения. С другой стороны, HDR-мониторы нацелены на воспроизведение высококонтрастного содержимого изображения таким контрастным и реалистичным способом, что он приближается к восприятию человеческого глаза.

Вернуться к списку

Метка для HDR

Как добиться более высокой контрастности на мониторе? Либо свет должен быть ярче, либо тени темнее - в идеале оба одновременно. Единые стандарты для HDR-совместимых мониторов в настоящее время находятся в процессе разработки. Одним из них является UHD Premium, который был разработан в первую очередь для потребительских телевизоров. Он должен создать надежную, независимую от производителя этикетку, которая должна способствовать принятию решений о покупке. Этот лейбл был разработан Альянсом UHD, в котором все крупные производители дисплеев, а также производители камер и киностудии представлены как производители контента.

Всего существует четыре параметра UHD Premium для дисплеев, которым необходимо достичь определенных значений: 1. Поскольку стандарт исходит от UHD Alliance, экраны должны иметь разрешение UHD (3820 × 2160 пикселей). 2. Цвета должны отображаться с разрядностью 10 бит. Это означает, что дисплей может отображать 1024 градации яркости на цветовой канал - в отличие от всего 256 шагов в обычном в настоящее время 8-битном дисплее.

3. Панель должна быть способна обрабатывать новое цветовое пространство Rec.2020, которое было принято в 2012 году Международным союзом электросвязи (МСЭ) в качестве стандарта для телевидения сверхвысокой четкости (UHDTV). Это цветовое пространство включает в себя около трех четвертей всех цветов, которые может обнаружить человеческий глаз (76%).

HDR впервые входит в домашние развлечения (на снимке: телевизор Samsung Samsung KS9090) (изображение: Samsung)

Для сравнения: цветовое пространство Rec.709, с которым современные телевизоры представляют сигналы HDTV или фильмы Blu-ray, может представлять только менее половины цветов Rec.2020 при 35%. На практике в настоящее время нет устройств, которые могли бы полностью воспроизвести Rec.2020. Это не может продолжаться до одноименного 2020 года. Но через несколько лет придется ждать, пока Rec.2020 будет полностью представлен. В качестве переходного соглашения UHD Alliance присуждает премию UHD Premium Label сегодня, если экран может воспроизводить более 90% гаммы DCI-P3.

DCI-P3 - это цветовое пространство, разработанное для цифровой кинопроекции. Он приходит к 54% цветов, воспринимаемых людьми, что делает его средним уровнем между Rec.709 и Rec.2020. 4. Существует две возможности для диапазона контрастности: достигаются уровни яркости более 1000 нит (кандела / м2) и уровень черного менее 0,05 нит - это соответствует диапазону контрастности 1: 20000. Или вы можете достичь яркости более 540 нит и значения черного менее 0,0005 нит - это эквивалентно диапазону контрастности 1: 1 080 000!

Эти два варианта направлены непосредственно на различные характеристики LCD и OLED экраны с. Современные ЖК-панели могут достигать очень высокого значения яркости. В то время как современные обычные телевизоры достигают от 100 до 300 нит, ЖК-панели UHD с по крайней мере 1000 нит имеют свои преимущества в блестящем дисплее даже в ярких условиях. Для сравнения, OLED-панели не такие яркие. Но поскольку каждый пиксель загорается индивидуально, а общая подсветка отсутствует, они получают очень высокий уровень черного. При более слабом окружающем освещении мы находим OLED-изображение более привлекательным и более естественным, чем при использовании светодиодной панели HDR, поскольку контраст здесь значительно выше.

Вернуться к списку

На что стоит обратить внимание с HDR?

Для просмотра HDR-контента на высококачественном UHD-дисплее недостаточно купить монитор с поддержкой HDR. Скорее вся производственная цепочка должна быть настроена на HDR. Это начинается с записи. Уже несколько лет современные видеокамеры могут записывать объектную контрастность в 15 диафрагм - это соответствует диапазону контрастности около 1: 32 000. Для воспроизведения современного содержимого SDR на мониторах SDR этот высококонтрастный диапазон необходимо «сжать» в постпроизводстве с 15 f-ступеней до только шести f-ступеней, поскольку цветовое пространство Rec.709 больше не может использоваться.

Картина теряет свой естественный блеск. Так как мы ничего не знаем на экранах, мы сознательно не осознаем эту потерю и ничего не упускаем. Только прямое сравнение с HDR-монитором показывает огромную разницу. Благодаря HDR материал больше не нужно обрезать искусственно, но его можно транспортировать на всю глубину от камеры к устройству вывода. Но это должно быть отправлено на правильном пути.

Фильмы HDR можно воспроизводить только на носителях с поддержкой HDR на проигрывателях с поддержкой HDR. И контент должен передаваться через интерфейсы с поддержкой HDR. В прошлом году Ассоциация Blu-Ray Disc приняла спецификацию для нового Ultra HD Blu-ray. С этим форматом фильмы 4K могут быть сохранены в HDR. Чтобы фильм можно было передавать на монитор, плееру необходим такой интерфейс, как HDMI 2.0a. Начиная с этого выпуска, он соответствует спецификациям стандарта CEA-861.3 Ассоциации потребительской электроники (CEA), который устанавливает условия для передачи содержимого HDR. Если хотя бы одна ссылка в производственной цепочке не соответствует этим стандартам, контент не будет отображаться в HDR. И это именно та проблема, с которой вы сталкиваетесь, когда хотите объяснить кому-то феномен HDR, а у вас просто нет непрерывной цепочки производства HDR.

Вернуться к списку

Новый формат войны

Тот, кто считает, что у них есть все технические характеристики для HDR-контента, но он не прав. Многое еще в потоке. И: в дополнение к голым угловым точкам, таким как цветовое пространство, глубина в битах или диапазон контрастности, формат распределения от источника к устройству вывода также должен поддерживаться всеми компонентами. И здесь можно было бы объявить войну аналогичного формата, как между HD-DVD и Blu-ray или в то время между VHS и Betamax.

По сути, сегодня конкурируют два формата: HDR10 - открытый стандарт, также поддерживаемый UHD Alliance, и Dolby Vision - собственный стандарт Dolby Laboratories. HDR10 имеет битовую глубину 10 бит, как того требует наклейка премиум-класса UHD. Кроме того, поскольку новые Ultra-HD Blu-ray созданы в HDR10, это может быть как высокая, так и низкая битовая глубина по сравнению с HDR10, разработанным для нового стандарта. Sony и Samsung также полагаются на формат HDR10.

Dolby Vision поддерживает 12 бит и может отображать около 4000 уровней яркости по сравнению с «только» 1000 HDR 10. Это обеспечивает в то же время еще более высокую точность цветопередачи, чем HDR10. Кроме того, информация изображения может быть сопоставлена ​​кадр за кадром с устройством вывода по динамическим метаданным. Dolby Vision Content, так сказать, совмещается с монитором, поскольку его лучше всего отображать на аппаратной стороне. Статические метаданные HDR10 уже определяют способ отображения контента во время мастеринга, независимо от аппаратных возможностей монитора.

Еще одно преимущество Dolby Vision: вы можете отображать яркость до 10 000 нит с помощью соответствующих экранов. Это не создает дисплей сегодня. Но Dolby Vision, таким образом, подготовлен к будущему, так что стандарт может оставаться в актуальном состоянии в течение более длительного периода времени. Для воспроизведения Dolby Vision на дисплее должен быть установлен декодер Dolby Vision, а производитель должен платить лицензионные отчисления Dolby. Производители, которые следуют Dolby, принимают это, потому что Dolby Vision устанавливает еще более высокие стандарты качества изображения, чем HDR10.

Будет ли гонка Dolby Vision или HDR10, в настоящее время не видно. Может случиться, что один из двух форматов вытеснит другой. Может также оказаться, что оба формата сосуществуют, как в случае мобильных операционных систем Android и iOS. Такие производители, как LG, Philips и TCL будут поддерживать оба формата. Так же, как потоковые провайдеры Netflix и Amazon. Учитывая тот факт, что Dolby Vision Content также совместим с HDR10, а Ultra HD Blu-ray основан на HDR10, панель с поддержкой HDR10 в настоящее время имеет гораздо более широкий выбор HDR-контента. Те, кто ценит наилучшую возможную презентацию, прибегают к Dolby Vision.

Вернуться к списку

вывод

Что можно сказать как заключение о текущем состоянии развития HDR? На данный момент все выглядит так, будто стандартизация в области HDR постепенно выходит на первый план. Рек. 2100 представляет стандарт HDR для индустрии вещания. HLG определяет формат вещания, который может оставаться актуальным в долгосрочной перспективе и поддерживается начиная с HDMI 2.0b. SMPTE 2094 предоставляет спецификации для интерпретации динамических метаданных HDR10 + и Dolby Vision.

HDMI 2.1 становится новым путем передачи, который также может обрабатывать динамические метаданные. Еще неизвестно, будет ли HDR10 + или Dolby Vision преобладать в качестве формата HDR для кинопродюсеров и потоковых провайдеров. Преимущество динамических метаданных, которые были у Dolby Vision перед HDR10, исчезло с HDR10 +. Преимущество Dolby Vision - расширенная глубина цвета до 12 бит по сравнению с 10 битами HDR10 +. Для HDR10 + все еще открыто и без лицензии. Однако, как показывает «модернизация» HDR10 с динамическими метаданными в HDR10 +, динамика развития HDR все еще очень высока.

Как правило, обнаруживается, что HDR продвигается особенно в потребительской сфере. Большой рыночный потенциал позволяет делать большие и быстрые шаги. Про-рынок здесь гораздо более сдержанный и консервативный. Но не стоит недооценивать тему. Прямо сейчас вы можете в Зона цифровых вывесок создать особую привлекательность с невероятно яркими изображениями HDR и выделиться среди конкурентов.

И даже в тех областях, где важен высочайший уровень детализации, репродукции, которые могут представлять очень высокую контрастность, являются реальным преимуществом. Подумайте только о медицинских технологиях, где на рентгеновских изображениях часто важно распознавать даже самые маленькие структуры. Симуляции также выигрывают от HDR-рендеринга, потому что весь опыт еще более захватывающий и, следовательно, более реальный.

>> Больше основ, тематических исследований и отчетов об испытаниях доступны регулярно в нашем специализированном журнале!

Вы также можете быть заинтересованы в этом:

Похожие

Комментарии