Czym jest technologia HDR

Last Updated on 24 maja 2022 by token

Czym jest HDR?

Skrót HDR oznacza High Dynamic Range (wysoki zakres dynamiki) i odnosi się do kontrastu (a więc i różnicy) między najjaśniejszymi i najciemniejszymi częściami obrazu. Chodzi głównie o to, aby oczy widza mogły dostrzec biel jaśniejszą i czerń ciemniejszą, niż było to możliwe w przypadku tradycyjnych wyświetlaczy. Treści HDR zachowują szczegóły w najciemniejszych i najjaśniejszych obszarach obrazu – szczegóły, które często giną przy stosowaniu starszych standardów przetwarzania obrazu.

Czy HDR jest wart tego szumu? Jednym słowem: tak. Istnieją jednak ważne zastrzeżenia, które należy wziąć pod uwagę przy zakupie nowego telewizora, a nawet po jego podłączeniu. Oto kilka najważniejszych informacji, zanim się w nie zagłębimy:

• HDR wymaga zarówno telewizora, który go obsługuje, jak i specjalnej zawartości HDR, która jest szeroko dostępna w wielu serwisach streamingowych oraz grach na konsole PlayStation i Xbox.
• Obrazy HDR mogą być jaśniejsze i bardziej kontrastowe.
• Wiele telewizorów HDR ma także szeroką gamę kolorów, co pozwala uzyskać głębsze i bogatsze kolory w przypadku treści, które obsługują tę technologię.
• HDR na tanim telewizorze z HDR i HDR na drogim telewizorze z HDR mogą wyglądać zupełnie inaczej. W przypadku niektórych tanich telewizorów HDR może nawet wyglądać gorzej niż brak HDR.
• Prawie wszystkie materiały HDR są obecnie dostępne także w rozdzielczości 4K.
• Istnieje wiele formatów HDR, w tym „ogólny” HDR (aka HDR10), Dolby Vision, HDR10+ i inne. Wszystkie telewizory HDR mogą dekodować HDR10.

Typy HDR

HDR nie jest całkiem uniwersalny, obecnie dzieli się na dwa główne formaty, a kilka innych nabiera rozpędu.

Dolby Vision

Dolby Vision to własny format HDR firmy Dolby. Chociaż Dolby wymaga certyfikacji nośników i ekranów pod kątem zgodności z Dolby Vision, nie jest to tak specyficzne i bezwzględne jak HDR10. Zawartość Dolby Vision wykorzystuje dynamiczne metadane. Metadane statyczne utrzymują określone poziomy jasności we wszystkich oglądanych treściach. Metadane dynamiczne dostosowują te poziomy do każdej sceny, a nawet każdej klatki, zachowując więcej szczegółów między scenami, które są bardzo jasne lub bardzo ciemne. Dostosowując maksymalne i minimalne poziomy światła, które telewizor ma emitować na bieżąco, tę samą ilość danych, która zostałaby przypisana do pełnego zakresu światła wykorzystywanego przez cały film lub program, można ustawić w znacznie bardziej szczegółowym, ukierunkowanym zakresie. Ciemniejsze sceny mogą zachować więcej szczegółów w cieniach, a jaśniejsze sceny mogą zachować więcej szczegółów w światłach, ponieważ nie każą telewizorowi być gotowym do pokazywania przeciwstawnych skrajności, które nie pojawią się aż do następnej sceny.

Dolby Vision wykorzystuje także metadane, które są dostosowywane do możliwości konkretnego wyświetlacza, zamiast operować na wartościach bezwzględnych opartych na sposobie masteringu wideo. Oznacza to, że wideo Dolby Vision podpowie Twojemu telewizorowi, jakich poziomów światła i kolorów użyć, w oparciu o wartości ustalone między producentem telewizora a Dolby, które uwzględniają możliwości Twojego konkretnego telewizora. Może to potencjalnie pozwolić telewizorom na wyświetlanie większej liczby szczegółów niż w przypadku HDR10, ale zależy to ostatecznie od tego, jak została przygotowana zawartość i co Twój telewizor jest w stanie obsłużyć pod względem światła i kolorów. Aspekt masteringu jest ważny, ponieważ Dolby Vision jest standardem licencjonowanym, a nie otwartym, jak HDR10. Jeśli Dolby Vision jest dostępny w końcowym materiale wideo, oznacza to prawdopodobnie, że przez cały czas korzystano z przepływów pracy Dolby.

HDR10

HDR10 jest standardem forsowanym przez UHD Alliance. Jest to standard techniczny z określonymi, zdefiniowanymi zakresami i specyfikacjami, które muszą być spełnione, aby treści i wyświetlacze mogły zostać zakwalifikowane jako korzystające z tego standardu. HDR10 wykorzystuje statyczne metadane, które są spójne dla wszystkich wyświetlaczy. Oznacza to, że obraz HDR10 określa poziomy światła i koloru w wartościach bezwzględnych, niezależnie od ekranu, na którym jest wyświetlany. Jest to standard otwarty, więc każdy producent lub dystrybutor treści może go swobodnie stosować.

HDR10+

HDR10+ to standard opracowany przez firmę Samsung. Opiera się on na HDR10, dodając dynamiczne metadane, podobnie jak Dolby Vision. Nie wykorzystuje on metadanych indywidualnych dla każdego ekranu, ale nadal dostosowuje zakres światła, które telewizor ma wyświetlać dla każdej sceny lub klatki. Może on potencjalnie dodać więcej szczegółów do obrazu niż HDR10, i podobnie jak HDR10 jest standardem otwartym, który nie wymaga licencjonowania z bardzo specyficznym tokiem pracy przy produkcji.

Hybrid Log-Gamma (HLG)

Technologia Hybrid Log-Gamma (HLG) nie jest tak popularna jak HDR10 czy Dolby Vision, a poza niektórymi programami BBC i DirecTV jest dla niej bardzo mało materiałów, ale dzięki niej HDR może stać się znacznie bardziej dostępny. Jest tak dlatego, że został on opracowany przez BBC i japońską stację NHK w celu zapewnienia formatu wideo, który nadawcy mogliby wykorzystywać do przesyłania obrazu HDR (i SDR; HLG jest kompatybilny wstecz). Format ten jest technicznie dużo bardziej uniwersalny, ponieważ w ogóle nie korzysta z metadanych; zamiast tego wykorzystuje kombinację krzywej gamma, którą telewizory wykorzystują do obliczania jasności dla treści SDR, oraz krzywej logarytmicznej do obliczania znacznie wyższych poziomów jasności, które mogą uzyskać telewizory obsługujące HDR (stąd nazwa Hybrid Log-Gamma).

Technologia HLG może współpracować z telewizorami SDR i HDR, ponieważ w ogóle nie korzysta z metadanych, a jednocześnie przechowuje znacznie szerszy zakres danych o oświetleniu. Jedynym problemem jest jego przyjęcie. Został on opracowany z myślą o nadawcach, a wciąż nie widzimy wielu nadawców pokazujących wideo 4K na falach radiowych, w telewizji kablowej czy satelitarnej. HLG ma jeszcze wiele do zrobienia, jeśli chodzi o zawartość.

Każdy z nich może zaoferować znaczącą poprawę w stosunku do standardowego zakresu dynamiki, ale mają one swoje wady i zalety. Jeśli chodzi o przyjęcie, HDR10 i Dolby Vision są jedynymi znaczącymi standardami, dla których dostępna jest duża ilość treści i kompatybilnych telewizorów. Dolby Vision potencjalnie oferuje lepszy obraz, ale jest też mniej popularny niż HDR10, ponieważ jest to standard licencjonowany, oparty na organizacji pracy, a nie otwarty. HDR10+ jest standardem otwartym, ale trzeba, aby więcej firm zaczęło go stosować i aby więcej treści było dostępnych. HLG może stać się najbardziej uniwersalnym standardem ze względu na brak metadanych, ale również w tym przypadku będziemy musieli najpierw znaleźć jakieś rzeczy do oglądania w tym standardzie.

HDR ze zdjęć i telefonów komórkowych to nie telewizyjny HDR

Jedną z najważniejszych rzeczy, jakie należy wiedzieć o telewizorach HDR, jest to, że HDR telewizyjny nie jest tym samym, co HDR fotograficzny. Są to dwie zupełnie różne rzeczy, które niestety i mylnie noszą tę samą nazwę. Tak jak piłka nożna i futbol.

• TV HDR: Rozszerzenie współczynnika kontrastu i palety kolorów telewizora w celu uzyskania bardziej realistycznego, naturalnego obrazu niż ten, który jest możliwy do uzyskania na współczesnych telewizorach HDTV.
• Fotograficzny HDR: Łączenie wielu zdjęć o różnej ekspozycji w celu utworzenia jednego obrazu, który imituje większy zakres dynamiki.

Co z kablami i złączami jeśli chcemy mieć HDR?

By korzystać z HDR nowe kable nie będą potrzebne. Nawet jeśli będą potrzebne nowe kable, są one bardzo tanie. Obecne kable HDMI High-Speed mogą obsługiwać HDR. Zarówno urządzenie źródłowe (np. odtwarzacz Blu-Ray 4K lub streamer multimediów), jak i telewizor muszą być zgodne z HDR, niezależnie od użytych kabli. Jeśli używasz odbiornika, on także musi być kompatybilny z HDR, aby mógł przekazywać sygnały ze źródła do telewizora.

Jeśli kupiłeś swój sprzęt w ciągu ostatnich kilku lat, prawdopodobnie jest on zgodny z HDR. Jeśli nie jesteś pewien, wpisz numer modelu w Google z dopiskiem „HDR” i zobacz, co się pojawi.

Kolejna generacja złącza HDMI nosi nazwę 2.1 i wprowadza szereg nowych funkcji, w tym kilka ulepszeń w obsłudze technologii HDR. Warto o tym pamiętać przy następnym zakupie, ale nie oznacza to, że obecny sprzęt będzie przestarzały i w dużej mierze będzie kompatybilny wstecz (poza nowymi funkcjami).

Specyfikacja techniczna HDR

HDR wykorzystuje technologię paneli, które zapewniają szerszy zakres kolorów i kontrast, a także w dużym stopniu zależy od jasności i podświetlenia. Aby oglądać treści HDR, trzeba mieć wyświetlacz zgodny z HDR. Dla wielu osób będzie to telewizor, choć w ostatnich latach HDR oferują także ekrany laptopów, tabletów i telefonów.

Telewizory obsługujące HDR to telewizory w górnej półki. Wiele telewizorów HDR ma system podświetlenia, który może zapewnić jasność szczytową na poziomie 1000 nitów lub wyższym, podczas gdy standardowe telewizory mają zazwyczaj jasność 100 nitów, czyli taką, do której dostosowywane są treści Blu-ray i standardowe treści telewizyjne.

Termin „nity” odnosi się do jasności, choć nie jest on stosowany jednolicie podczas oglądania treści HDR – odnosi się on jedynie do jasności w określonych miejscach, tych najważniejszych w danej scenie. Dzięki zwiększonemu zakresowi jasności i szerszej gamie kolorów HDR może odtworzyć obrazy, które wcześniej nie były możliwe.

Nie chodzi tu jednak o jasność absolutną, ale o jej zakres, więc choć niektórzy producenci LCD mówią o jasności 1000 nitów, inni, np. producenci OLED, mogą oferować 800 nitów. Ponieważ oba oferują szeroki zakres między ciemnym i jasnym światłem, oba mogą nosić oznaczenie HDR.

Jeśli chodzi o standardy kolorów, telewizory HD oferują 8-bitową specyfikację wideo znaną jako Rec. 709 lub BT.709. HDR to 10- lub 12-bitowy standard Rec. 2020 (BT.2020), który zapewnia 60 razy więcej kombinacji kolorów i bardziej płynną gradację odcieni. Liczby te same w sobie nic nie znaczą, są to tylko standardy zdefiniowane przez ITU (Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny), ale często można usłyszeć od producentów telewizorów, że są one zgodne na przykład z BT.2020.

Aby skomplikować sytuację, HDR został początkowo wprowadzony wraz z Ultra HD (4K). HDR jest uwzględniony w specyfikacji Ultra HD Blu-ray, a organizacja UHD Alliance stworzyła certyfikat Ultra HD Premium, który potwierdza, że urządzenie (np. telewizor lub odtwarzacz Blu-ray) spełnia określone standardy Ultra HD i HDR, chociaż w ciągu kilku lat od wprowadzenia odznaki Ultra HD Premium trudno jest dostrzec, że faktycznie napędza ona sprzedaż telewizorów, ponieważ nie wszyscy z niej korzystają.

Co to jest Ultra HD Premium i dlaczego ma znaczenie?
HDR nie jest jednak związany z rozdzielczością, więc istnieją telewizory obsługujące HDR, które mają rozdzielczość Full HD (1080p, a nie 2160p), podobnie jak telefony i tablety z wyświetlaczami HDR w różnych rozdzielczościach.

Na tym jednak nie koniec. Oprócz specyfikacji ITU dla urządzeń, mówi się o kilku standardach dla treści HDR: HDR10 i Dolby Vision to technologie o ugruntowanej pozycji, HLG i Advanced HDR firmy Technicolor to technologie wschodzące, natomiast HDR10+ chce postawić wszystko na głowie. Niedawno pojawił się standard Vesa DisplayHDR przeznaczony specjalnie na rynek monitorów komputerowych.

Wszystko to może wydawać się zagmatwane, ale jako „konsument” powinieneś zwrócić uwagę tylko na kilka rzeczy.

Jak odróżnić dobry telewizor HDR od złego?

Niestety, nie można po prostu czytać opakowania – ani nawet polegać na tym, jak obraz wygląda w sklepie. Choć niektóre telewizory noszą logo Ultra HD Premium, co oznacza, że otrzymały certyfikat wysokiej jakości od grupy branżowej o nazwie UHD Alliance, nie wszyscy producenci uczestniczą w tym programie. LG i Samsung uczestniczą, a Sony i Vizio nie.

Nie można też polegać na deklarowanej przez telewizor jasności szczytowej. Większość z tych pomiarów jest wykonywana przy użyciu standardowego wzorca testowego, zwanego oknem 10-procentowym, w którym ocenia się jasność małego pudełka na całkowicie czarnym tle. Firmy mogą jednak stosować inne metody, aby uzyskać dane dotyczące jasności szczytowej.

Jasność mierzymy inaczej niż testerzy w większości innych organizacji. Znasz ten 10-procentowy wzór na oknach? Uważamy, że nie jest to realistyczny sposób określania jasności telewizora podczas oglądania zwykłego programu telewizyjnego lub filmu. Dlatego Consumer Reports opracował własne wzorce testowania jasności, umieszczając białe 10-procentowe okno na tle ruchomego obrazu wideo. Daje nam to znacznie lepsze wyobrażenie o rzeczywistej jasności telewizora.

Jeśli przejrzysz nasze oceny, zauważysz, że telewizory z najlepszym HDR często są najdroższe. Ale jest też kilka dobrych wyborów dla osób, które chcą wydać mniej. Uważamy, że jakość HDR będzie nadal głównym czynnikiem różnicującym telewizory 4K w 2022 roku, ale nie zdziw się, jeśli tańsze telewizory również zaczną zapewniać satysfakcjonujące wrażenia HDR.

Czym jest gama kolorów?

W tym miejscu HDR staje się nieco bardziej zagmatwany. Szeroka gama kolorów to kolejna cecha telewizorów klasy high-end, która jest jeszcze mniej zdefiniowana niż HDR. Jest ona również powiązana z HDR, ale nie bezpośrednio. HDR zajmuje się ilością światła, jaką telewizor ma emitować, czyli luminancją. Zakres i wartość koloru, definiowane niezależnie od światła, nazywane są chromatycznością. Są to dwie oddzielne wartości, które oddziałują na siebie na kilka sposobów, ale nadal są odrębne.

Z technicznego punktu widzenia HDR zajmuje się tylko luminancją, ponieważ na tym właśnie polega zakres dynamiki: na różnicy między jasnością a ciemnością na ekranie. Kolor jest zupełnie odrębną wartością, opartą na absolutnych poziomach czerwieni, zieleni i błękitu, niezależnie od formatu obrazu wideo. Są one jednak powiązane ze sobą poprzez sposób, w jaki postrzegamy światło, a większy zakres światła oznacza, że będziemy postrzegać większy zakres kolorów. Z tego powodu telewizory obsługujące HDR mogą często wyświetlać tak zwaną „szeroką gamę kolorów” lub zakres kolorów wykraczający poza standardowe wartości kolorów stosowane w telewizji (Rec.709).

Wykresy gamy kolorów
Nie oznacza to, że HDR gwarantuje szerszą gamę kolorów, ani że będą one spójne. Dlatego właśnie testujemy każdy telewizor zarówno pod kątem kontrastu, jak i kolorów. Większość współczesnych telewizorów jest w stanie osiągnąć wartości Rec.709, ale pozostawia to wiele kolorów, które widzi oko, ale których telewizory te nie są w stanie pokazać. DCI-P3 to standardowa przestrzeń barw dla kina cyfrowego, która jest znacznie szersza. Rec.2020 to idealna przestrzeń barw dla telewizorów 4K, która jest jeszcze szersza (a nie widzieliśmy jeszcze żadnego telewizora konsumenckiego, który osiągnąłby ten poziom). I tu jest sedno sprawy: Rec.2020 dotyczy zarówno SDR, jak i HDR, ponieważ HDR nie odnosi się bezpośrednio do poziomów kolorów.

Powyższy wykres przedstawia zakres kolorów wykrywanych przez ludzkie oko jako łuk, a trzy przestrzenie barwne, o których wspomnieliśmy, jako trójkąty. Jak widać, każda z nich w dość znacznym stopniu rozszerza poprzednią.

Wszystko to może wydawać się zagmatwane, ale sprowadza się do następującej kwestii: HDR nie gwarantuje, że uzyskamy więcej kolorów. Wiele telewizorów HDR ma szeroką paletę kolorów, ale nie wszystkie. Z naszych recenzji telewizorów dowiesz się, czy dany telewizor jest zgodny z HDR i jak wygląda jego pełna gama kolorów.

Czy HDR się opłaca?

4K jest obecnie obowiązującym standardem dla telewizorów, a HDR jest jedną z najważniejszych funkcji, które należy rozważyć przy zakupie nowego telewizora. Wciąż nie jest to rozwiązanie uniwersalne, ale zarówno HDR10, jak i Dolby Vision oferują znaczną poprawę kontrastu i kolorów w porównaniu ze standardową rozdzielczością, a w obu przypadkach można oglądać mnóstwo materiałów. Jeśli planujesz przejść na 4K i masz na to budżet, HDR to obowiązkowa funkcja.