Среди популярных технологий последнего десятилетия, изменивших качество картинки на экранах наших телевизоров можно вспомнить 3D, UltraHD и HDR (High Dynamic Range – расширенный динамический диапазон). Именно последняя, по нашему мнению, кажется рядовому зрителю хотя и самой таинственной и непонятной по реализации, но наиболее интересной и зрелищной.
В самом деле, объяснить механизм создания иллюзии объёма на плоском экране не так уж и сложно. Современное 3D берёт в союзники наше от природы бинокулярное зрение и несколькими довольно простыми техническими приёмами показывает левому и правому глазу немного разные картинки.
Объяснить UltraHD ещё проще. Разрешение экранов телевизоров, мониторов и дисплеев смартфонов растёт постоянно и очень заметно. Поэтому никакой магии в том, что когда-то давно детализация была 720Ч576 точек, сейчас – в основном составляет 1920х1080 точек, а скоро окончательно перейдёт на формат 3840х2160 нет. Это элементарное развитие технологий производства жидкокристаллических матриц.
О HDR простыми словами не скажешь. Эта технология базируется на всём сразу: и на особенностях человеческого зрения и восприятия, и на развитии цифровых технологий, на новых знаниях, полученных учёными и инженерами за последние годы. При этом, качественная реализация HDR даёт картинке на экране даже больше, чем 3D и UltraHD. Изображение становится ярче, насыщенней и реалистичнее. В затенённых (даже достаточно тёмных) фрагментах хорошо просматриваются детали, яркие фрагменты не превращаются в белёсые пятна, а сохраняют цвет и структуру рисунка. Всё изображение разом становится объёмнее и «пластичнее» - из-за мягкого перехода цветов и оттенков один в другой.
На пути к HDR
Аббревиатура HDR означает «High Dynamic Range», что на русский язык принято переводить как «расширенный динамический диапазон». Ключевое слово тут – «расширенный». Расширенный по сравнению с чем? И что такое вообще «динамический диапазон»?
Динамический диапазон – это диапазон цветовой яркости изображения от самого тёмного до самого светлого его значения. Фактически, речь идёт о двух наиболее контрастных точках картинки – и как при обозначении контраста мы можем описать динамический диапазон сцены соотношением.
Теперь нужно сказать, что понятие динамического диапазона принципиально субъективно и зависит от зрителя (кто-то лучше различает цвета, кто-то – хуже воспринимает детализацию в тёмных зонах…). В целом, однако, принято считать, что человек способен статически (при неизменном диаметре зрачка) воспринимать контрастность на уровне 20 000:1. А динамически (подстраивая диаметр зрачка под освещение и обрабатывая полученную информацию в мозгу) – на уровне 1 000 000:1.
К сожалению, современная техника, используемая для фотосъёмки и видеозаписи, а также экраны дисплеев и телевизоров не способны регистрировать и изображать сцены с контрастом 1 000 000:1. Лишь лучшие образцы новейшей техники приближаются к показателю 20 000:1.
Впрочем, расширить динамический диапазон на экране или на фотобумаге можно. Так в фотографии давно используется метод сведения воедино нескольких кадров, снятых с различным экспонированием. К примеру, первый кадр позволяет передать контрастные переходы в светлых областях изображения (дневное небо и облака на нём), а второй – в тёмных (слабо освещённое помещение и находящихся в нём людей).
Сведя первый и второй кадр воедино, мы получим желаемое: и высокую детализацию голубого неба вместо выжженного белого пятна, и хорошо различимые детали интерьера с людьми (вместо тёмной ямы с чёрными силуэтами).
К сожалению, способ расширения динамического диапазона, удачный для фотографии, никак не может быть полноценно реализован в видеосъёмке, где кадры располагаются последовательно и не могут быть сведены воедино незаметно для зрителя.
Вытянуть из самых тёмных и светлых частей видеоизображения дополнительные детали можно. Для этого необходимо слегка уменьшив контраст. К сожалению, вместе с дополнительными деталями в картинке появится очень неприятная блёклость, будто бы цвета выцвели от времени. Чтобы с ней бороться, нужно повышать цветность, уходя от привычных восьми бит информации на один цветовой канал стандарта RGB.
Восемь бит на цветовой канал RGB – то есть, 256 градаций красного, зелёного и синего цвета долгое время было стандартом для компьютерной графики, цифровой фотографии и цифровой видеозаписи. Все процессы: фиксации изображения, обработки и демонстрации – оптимизировались под них. В совокупности восемь бит на канал RGB давали охват в 16,5 миллионов цветов, что было вполне достаточно.
Однако, расширяя динамический диапазон видеоизображения, инженеры и разработчики электроники пришли к выводу, что реализовать это в восьми битах невозможно. Поэтому, взяв курс на внедрение HDR в видео, решено было расширить дискретность каналов минимум до 10 бит. Это позволяет отображать уже не 256, а 1024 градации красного, зелёного или синего цвета. Общая же цветопередача при 10 битах на канал достигает 1,07 миллиарда цветов.
Таким образом, высокий контраст с дискретностью в 10 бит на канал в цветах RGB – вот формула реализации расширенного динамического диапазона в цифровом видео.
HDR любит точность
На практике данная формула реализовывается в двух форматах, существующих сегодня на рынке: HDR10 и Dolby Vison.
Формат HDR10 – вещь сегодняшнего дня. Его рекомендации к характеристикам таковы: разрешение не ниже UltraHD (3840 на 2160 точек), цветность – 10 бит на канал RGB, пиковая яркость на экране до 4000 нит и не ниже 1000 нит, цветопередача основана на цветовом пространстве DCI-P3.
Dolby Vison в свою очередь работает на перспективу. Он также требует разрешения UltraHD, но цветность в 10 бит на канал RGB является минимумом, а допустимое значение по стандарту – 12 бит. Пиковая яркость на экране может доходить до 10000 нит, но допускается минимальный порог в 4000 нит. В качестве цветового пространства выбран стандарт BT.2020, что примерно на 30-40 процентов шире цветопередачи DCI-P3.
Надо отметить, что HDR10 и Dolby Vison не совместимы между собой. Также подчеркнём, что их нормативы в данный момент носят рекомендательный характер. Поэтому по нашему опыту не все производители телевизоров, претендующие на реализацию расширенного динамического диапазона на экране своих устройств, их тщательно придерживаются.
Однако ведущие компании, безусловно, не только реализуют предлагаемые новыми форматами характеристики, но и стараются превзойти их. Хорошим примером подобного рода инициатив стали новые линейки телевизоров 4K HDR серии Sony BRAVIA серий XE90 и XE93, которые поступили в продажу в начале марта 2017 года.
Эти модели, как и другие серии телевизоров BRAVIA, выпущенные в 2016-2017 годах, поддерживают формат изображения 4K HDR. Это означает, что новые аппараты обладают разрешением 3840 на 2160 точек и поддерживают один или несколько стандартов расширенного динамического диапазона, используя в работе несколько фирменных технологий и разработок Sony для превращения стандартной картинки в изображение с расширенным диапазоном яркости, контрастности, детализации и цветопередачи.
Всё будет 4K HDR
Однако поддержка контента, подготовленного с учётом форматов HDR10, Dolby Vison и HLG – далеко не всё, на что способны 4K HDR телевизоры Sony BRAVIA. Не менее значимая особенность новых аппаратов серий XE90 и XE93 – это превращение обычного видеосигнала в изображение с расширенным динамическим диапазоном. Именно для этой непростой задачи телевизорам понадобились мощные процессоры и масса оригинальных фирменных технологий Sony.
Главным элементом процесса качественного ремастеринга картинки серией телевизоров XE93 стал 4K HDR процессор X1 Extreme. Ещё совсем недавно он эксклюзивно использовался во флагманской линейке телевизоров 2016 года Sony BRAVIA серии ZD9 и показал там свою высокую эффективность. Эффективность эта базируется на решении 4K HDR процессором X1 Extreme трёх основных задач, которое выполняется тремя технологиями: Super Bit Mapping 4K HDR, Dual database processing и Object-based HDR remastering.
Первая технология - Super Bit Mapping 4K HDR – позволяет создавать плавные цветовые переходы. Для этого 4K HDR процессор X1 Extreme ведёт обсчёт изображения в 14-битном формате (на один канал RGB). Такое представление позволяет использовать одновременно более 4 триллионов цветов. Конечно, не все они могут быть представлены на 10-тибитной матрице телевизора. Но избыточная точность используется для динамических вычислений и позволяет полностью избавляться в картинке от градиентных («ступенчатых») цветовых переходов.
Технологоия Dual database processing
Технологию Dual database processing можно назвать «интеллектуальной». Применяя её к картинке, 4K HDR процессор X1 Extreme удаляет из неё паразитный шумовой компонент и делает детализацию чётче. При этом, в ход идут не простые и негибкие алгоритмы, а способность процессора «анализировать» изображение на основе двух широких баз данных, собранных Sony за долгие десятилетия работы на рынке цифрового видео.
Анализ объектов картинки делает и технология Object-based HDR remastering, которая окончательно добавляет созданному изображению все атрибуты расширенного динамического диапазона: детализацию, контрастность, яркость и цветовую широту и насыщенность.
Технология Super Bit Mapping 4K HDR
Ещё больше подчеркнуть реалистичность видеоряда на экране новых телевизоров Sony BRAVIA формата 4K HDR позволяет светодиодная подсветка Direct LED (у серии XE90) и Slim Backlight Drive+ (у серии XE93).
Slim Backlight Drive+ использует специальную световую панель с двойным блоком светодиодов, которая позволяет распределять свечение по краям экрана и втрое увеличивать его видимую яркость при сохранении высокого уровня контраста. Как и описанные выше технологии, Slim Backlight Drive+ гибко анализирует изображение, выдавая строго необходимое количество света.
Итоговые штрихи процесса преображения обычного видеоряда в великолепную детализированную картинку формата 4K HDR вносят технологии X-tended Dynamic Range PRO и 4K X-Reality Pro. Последняя контролирует каждый пиксель на экране.
Какой контент в HDR можно посмотреть уже сейчас?
Почему мы так оптимистичны по отношению к завтрашнему дню? Потому, что уже сегодня контент с HDR можно найти буквально повсюду.
Новая игровая приставка Sony PlayStation 4 Pro совместима с форматом HDR10 – а значит, для получения расширенного динамического диапазона на экране вам нужно иметь соответствующий телевизор и купить игру, где авторы озаботились внедрением технологий HDR. Пример такой игры, доступной уже сейчас - Horizon Zero Dawn. Пример не единичный – текущий список видеоигр с расширенным динамическим диапазоном состоит из полусотни позиций. В целом же HDR-рендеринг поддерживают практически все современные графические движки и актуальные версии API (OpenGL и DirectX).
Игра Horizon Zero Dawn
Там, где дело касается сериалов и интернет-служб по доставке развлекательного контента, нужно говорить уже о приверженности формату Dolby Vision. Использовать его в съёмке своей теле- и кинопродукции уже сейчас активно начинают многие студии, например Sony Pictures, Universal, Warner Bros., Lionsgate и другие. Многие современные сериалы снимаются с учётом формата Dolby Vision.
Можно найти примеры HDR-контента на таких площадках, как например Amazon, Netflix, VUDU, FandangoNow, Ultra (бывшая Sony PlayStation Video), ОККО, IVI.ru. Наконец, YouTube ещё осенью 2016 года заявил о поддержке форматов с расширенным динамическим диапазоном и разрешил размещение роликов с HDR.
В телевизионный эфир расширенный динамический диапазон тоже постепенно проникает.
Как мы видим, новые 4K HDR телевизоры Sony BRAVIA отлично подготовлены для использования как в современных условиях, когда контента с расширенным динамическим диапазоном относительно немного, так и в ближайшем будущем – когда подобных фильмов, телепередач, сериалов и видеоигр станет гораздо больше.
Sony ставит на HDR
Новые 4K HDR телевизоры Sony BRAVIA – важная и достойная часть большого процесса перехода на форматы HDR. Они умеют работать с современными медиаплеерами, игровыми приставками, видеокамерами и фотоаппаратами, поддерживающими съёмку и воспроизведение контента с расширенным динамическим диапазоном. Сам контент в формате HDR также раскрывает все свои достоинства на экранах новых телевизоров.
К привлекательным возможностям новых 4K HDR телевизоров Sony BRAVIA можно отнести очень эффективный встроенный механизм переработки уже имеющихся на сегодняшний день обычных видеоматериалов в HDR-изображение.
Наконец, стоит сказать, что в 2017 году компания Sony серьёзно настроена продвигать идеи ускоренного распространения технологий HDR на рынок, для чего собирается выпустить недорогую серию телевизоров формата 2K HDR.
Поделиться
