2,

Что такое HDR в дисплеях и камерах

Рассказываем и показываем, что такое HDR и почему эта технология выведет качество контента на совершенно новый уровень
High Dynamic Range или сокращенно HDR — весьма распространенный термин, означающий в переводе на русский язык «широкий динамический диапазон». Вы наверняка встречались с ним, и не раз. Он используется в вашем телевизоре, смартфоне, фотоаппарате и еще много где. Даже наши глаза связаны с HDR. Но что это такое? Мало кто даже среди гиков знает, что представляет из себя широкий динамический диапазон.
На фоне нарастающей масштабности распространения HDR в современной электронике Трешбокс решил ввести своих читателей в курс дела. В нашей новой статье мы рассказываем, что такое динамический диапазон в целом, как он относится к камерам и дисплеям, а также как правильно различать HDR в сравнении с SDR.

Что такое HDR

Что такое HDR в дисплеях и камерах
Прежде чем вникать в суть HDR, необходимо понять, что такое динамический диапазон.

Динамический диапазон (Dynamic Range, DR) — это отношение между наибольшими и наименьшими значениями, которые может принять определенная величина. Оно часто используется в контексте сигналов, таких как звук и свет, являясь характеристикой устройства или системы. Измеряется либо как отношение, либо как логарифмическое значение разности между наибольшими и наименьшими значениями сигнала. Динамический диапазон, о котором мы рассказываем сегодня, относится к свету.
Что такое HDR в дисплеях и камерах
Динамический диапазон оптической системы — это разница между самым высоким и самым низким значением или интенсивностью света, которую она может обнаружить. Чем шире этот диапазон, тем больше деталей сцены система может захватить. Система с особенно широким динамическим диапазоном называется системой с высоким динамическим диапазоном.

Человеческий глаз имеет очень широкий динамический диапазон. Мы можем видеть объекты в звездном свете или при ярком солнечном свете. Глазам необходимо некоторое время, чтобы приспособиться к различным уровням освещенности. Именно поэтому мы щуримся, когда смотрим на яркие предметы или, напротив, напрягаем глаза при рассмотрении объектов в темноте.

HDR в камере смартфона

Что такое HDR в дисплеях и камерах
Для начала стоит отметить, что HDR-дисплеи и технология в целом не имеют ничего общего с кнопкой HDR в приложении камеры вашего смартфона.

В камерах динамический диапазон — одна из самых значимых характеристик. Человек может только смотреть на один конкретный объект и фокусироваться на нем. Даже если мы видим всю сцену целиком, глаза сосредоточены на объекте, находящемся в центре, в то время как на неосвещенные детали по углам внимание не обращается. Светосильный датчик изображения (текущий рекорд среди смартфонов — f/1.6 в LG V30) может захватывать достаточно деталей как в ярких, так и в темных областях сцены. Вся информация о свете хранится в RAW-файле изображения и впоследствии может быть отредактирована. Темные участки можно сделать еще ярче.
Что такое HDR в дисплеях и камерах
Режим HDR в современных смартфонах в большинстве случаев работает автоматическим образом, мало кто настраивает его самостоятельно. Он объединяет несколько фотографий, снятых при различных значениях экспозиции. Как итог: темные и светлые участки соединяются в едином изображении, тени становятся светлее, а основные детали сцены еще больше акцентируются цветом. Разница видна невооруженным глазом.

Тем не менее, как бы вам не казалось, что общее качество картинки повысилось, без HDR-дисплея все эти эффекты не более чем пустышка. Они выглядят неестественно, как и сама технология в камере смартфона — в своем виде это фальшь. К настоящему HDR она не имеет никакого отношения. Только дисплеи с поддержкой широкого динамического диапазона, о которых я расскажу далее, способны отразить всю красоту цветового охвата и насыщенности HDR-изображения. А смартфонов с таким дисплеем на рынке сейчас по пальцам пересчитать.
Что такое HDR в дисплеях и камерах
Фотография до и после применения HDR-режима

HDR-дисплеи

Что такое HDR в дисплеях и камерах
Производители умных телевизоров уверенно заявляют о поддержке стандарта HDR в своих последних моделях. Уверен, вы об этом уже слышали. Даже в смартфоны начали устанавливать новые дисплеи с поддержкой HDR. Первым из них стал злополучный Galaxy Note 7, производство которого закрыли из-за взрывов. С тех пор вышли другие устройства: Samsung Galaxy S8, Samsung Galaxy Tab S3, Sony Xperia XZ Premium, Sony Xperia XZ1, LG G6, Samsung Galaxy Note 8, LG V30 и представленный в сентябре Apple iPhone X в том числе.

Так что такое HDR-дисплей? Он имеет три главных преимущества по сравнению с дисплеями стандартного динамического диапазона. Вы можете называть такие матрицы SDR (Standard Dynamic Range), хотя это неофициальный термин. Итак, вот эти три качества:
  • Широкий динамический диапазон.
  • Более высокая пиковая яркость.
  • Расширенная цветовая гамма изображения.
Что такое HDR в дисплеях и камерах
Первое и второе качества тесно связаны между собой. Дисплей способен отображать больше деталей в ярких и темных областях сцены. Если вы посмотрите HDR-контент на дисплее с поддержкой HDR и сравните изображение с обычным SDR-дисплеем, то заметите, что яркие детали изображения ярче в HDR. То же самое и с детализацией: если на SDR-дисплее свет от окна на лице человека будет смотреться просто как белое пятно, на HDR-дисплее область будет не то что ярче, но и детализированнее. С тенями, как вы можете догадаться, все аналогично: темные волосы или пиджак на SDR-дисплее будут выглядеть больше как черное пятно, когда на HDR-дисплее вы сможете разглядеть буквально любую мелочь.

В данном случае помогает и повышенный уровень яркости. Увеличенная яркость повышает общее качество изображения и позволяет вам увидеть больше, чем SDR. Вы можете спросить, почему нельзя добавлять технологию повышенной яркости в SDR-дисплеи. Отвечаю: увеличивая яркость на SDR, изображение в конечном счете просто замыливается, теряя свое качество.
Что такое HDR в дисплеях и камерах
Третий аспект — более широкая цветовая гамма. Наши глаза могут видеть определенный диапазон цветов. При прямом сравнении HDR и SDR вы заметите разницу. Однако, HDR по-прежнему даже близко не находится к показателям, относящимся к человеческому глазу. В то же время после HDR с его цветовым охватом вы уже не захотите возвращаться к SDR, считая прошлую картинку совсем тусклой.

Также стоит уточнить, что более широкая гамма цветов и увеличенная насыщенность — не одно и то же. Увеличение насыщенности просто повышает интенсивность цветов. Оно не показывает вам больше цветов. Более широкая цветовая гамма предлагает значительно больше оттенков цвета, которые не могут быть достигнуты путем увеличения насыщенности. В этом разница между перенасыщенным дисплеем и дисплеем с широким динамическим диапазоном.

HDR-контент

Что такое HDR в дисплеях и камерах
HDR-контент в настоящее время доступен в двух основных форматах: HDR10 и Dolby Vision. Хотя они называются форматами, в основу HDR10 и Dolby Vision входят существующие кодеки, такие как H.264 и HEVC, а также контейнеры — MP4 или MOV. При этом они обладают собственными дополнительными метаданными в файле, чтобы отличать себя от систем HDR. Файл формата HDR, воспроизводимый на SDR-дисплее, будет выглядеть плоским, с низким контрастом и низким уровнем цветового охвата, поскольку система не может отображать информацию о свете и цвете вне своего диапазона.

Нынешние способы получения HDR-контента — это диски Blu-ray и потоковые сервисы. Blu-ray и в частности Blu-ray в разрешении 4K — беспроигрышный вариант по качеству изображения. На дисках Blu-ray несжатые данные видео и аудио, поэтому это наилучший способ наслаждаться фильмами и телешоу в высоком качестве.
Что такое HDR в дисплеях и камерах
Несмотря на это, большинство людей сегодня выбирает потоковые сервисы. Особенно при условии, что они также доступны на мобильных устройствах. На этом рынке играют такие крупные компании, как Netflix, Amazon и YouTube. Например, Netflix имеет одну из самых больших библиотек HDR-контента в сети. Более того, это единственный поставщик, предлагающий контент в обоих форматах — как в HDR10, так и в Dolby Vision.
Что такое HDR в дисплеях и камерах
Конечно, не стоит забывать про HDR-фильмы в Google Play Фильмах (библиотека не такая большая, как у Netflix, но она есть и продолжает расширяться) и недавнюю презентацию Apple. Технологический гигант из Купертино тоже включился в эту гонку, представив Apple TV 4K, iPhone X и iTunes 4K с поддержкой HDR.

Что касается игр в формате HDR, то они начинают потихоньку выходить на все популярные платформы. На ПК, PlayStation 4 и Xbox One уже доступны HDR-игры (Forza Horizon 3, Gears Of War 4, Horizon Zero Dawn, Uncharted 4, The Last of Us: Remastered, Gran Turismo Sport, Hitman, NBA 2K17, Final Fantasy XV, Deus Ex: Mankind Divided, World of Tanks, Shadow Warrior 2, Mass Effect Andromeda), использующие все вышеупомянутые преимущества технологии. Мобильных платформ, а именно Android и iOS, это пока не касается.

Подводим итоги

Итог очевиден — HDR значительно повышает качество контента. На выходе получается более яркое, динамичное и контрастное изображение с широчайшим охватом цветового диапазона. И если раньше все достижения в этой области заключались в основном в увеличении разрешения, то HDR — это прогресс на уровне пикселей. Если же HDR и 4K представлены вместе, то на данный момент это лучшее решение, о котором можно мечтать.
Последнее изменение:
Как это работает
Как работают двойные камеры в смартфонах
Что такое HDR в дисплеях и камерах
Как это работает: SONY Project Morpheus
 
swevvgeax7
swevvgeax7, 29 сентября 2017 - 17:52   (...)
Статья класс! HDR это здорово, но иногда все сводится к завышенной контрастности.
Ответить
djpoozo
djpoozo, 29 сентября 2017 - 20:02   (...)
3Д активно продвигали — не прошло, даже сами уже от него отказываются, в том виде что он есть.
4К — начали продвигать, но и оно мало кому нужно, ибо никто к телеку в 55 дюймов в упор не сидит, чтобы пиксели разглядывать.
теперь HDR — на которого контента еще меньше чем на описанное выше. А искусственный HDR себя обманывать, вон старая Березка ручкой тоже контраст можно было подкрутить
Ответить
Tuscor
Tuscor , 29 сентября 2017 - 20:46   (...)
Есть HDR на телефоне, выдает офигенные снимки. Хорошая статья
Ответить
Koteika
Koteika14, 30 сентября 2017 - 16:39   (...)
Ох уж эти картинки сравнений из рекламных буклетов
Ответить
mihali42017
mihali42017, 17 октября 2017 - 08:29   (...)
Хорошая статья!!! Только не помню, чтобы я в темноте напрягался… обычно в темное время суток, занимаюсь регулировкой храповика.
Ответить
charlieaux
charlieaux, 17 октября 2017 - 10:13   (...)
Очень интересно!
Ответить

Добавить комментарий
Если нужно ответить кому-то конкретно,
лучше нажать на «Ответить» под его комментрием