منظور از HDR10، DOLBY VISION، HDR10+ و HLG چیست؟

به نظر می رسد که صنعت سرگرمی های سینمای خانگی عاشق یک جنگ فرمت است. Betamax در مقابل VHS، Blu-ray در مقابل HD DVD، و اکنون ما در میانه نبرد دیگری هستیم. HDR چیز جدیدی در فیلم و تلویزیون است.

بنابراین امروز قصد داریم HDR را تجزیه و تحلیل کنیم، آن چیست، این استانداردها به چه معنا هستند و قبل از خرید پروژکتور سینمای خانگی بعدی خود چه چیزهایی باید بدانید.

HDR مخفف چیست؟

HDR مخفف محدوده دینامیکی بالا است.

HDR چه کاری انجام می دهد؟

HDR محدوده بین روشن‌ترین رنگ‌های سفید و تیره‌ترین رنگ‌های سیاه را در یک پروژکتور یا نمایشگر رسانه‌های دیگر افزایش می‌دهد. با استفاده از HDR، سازندگان ویدئو کنترل بیشتری بر روی روشن و رنگارنگ بودن بخش‌های خاصی از یک تصویر به دست می‌آورند. این امکان را برای بیننده سینمای خانگی فراهم می کند تا آنچه را که سازنده رسانه در زندگی واقعی دیده است، با دقت بیشتری ببیند.

HDR چیست؟

با استاندارد 4k برای پروژکتورها و تلویزیون های جدید، HDR فناوری بصری جدیدی است که سازندگان در حال پیشبرد آن هستند. اساساً HDR به صفحه نمایش ویدیوی شما امکان می دهد تصویر واقعی تری را نشان دهد. اگر می‌خواهید بهترین فیلم‌ها و تلویزیون‌ها را داشته باشید، باید یک پروژکتور UHD تهیه کنید که بتواند HDR را کنترل کند.

با این حال HDR خود فقط یک چیز نیست. همه انواع مختلف HDR موجود بر اساس چهار مفهوم اصلی، روشنایی، محدوده دینامیکی، فضای رنگ و عمق بیت هستند.

درخشندگی

درخشندگی اندازه گیری میزان نوری است که از یک چیز ساطع می شود که بر حسب نیت اندازه گیری می شود.

نیت ها واحد اندازه گیری هستند که تقریباً برابر با نور ساطع شده از یک شمع هستند. معمولاً روشنایی یک پروژکتور را در Lumens خواهید دید، اما برای سادگی در تلویزیون‌ها از nits استفاده می‌کنیم. برای مرجع 1 Nit تقریباً معادل 3.426 لومن است.

در آن زمان، تلویزیون‌های CRT حدود صد نیت بودند و اتفاقاً 100 نیت نیز همان چیزی بود که ویدیوهای محدوده دینامیکی استاندارد به آن کالیبره شدند. با این حال، در یک تلویزیون یا پروژکتور توانمند، محتوای HDR می تواند بسیار بسیار روشن تر باشد. سازندگان معمولاً از این به عنوان حداکثر روشنایی یاد می کنند.

با محتوای HDR، ویدیو، چیزهایی مانند انعکاس، چراغ‌های جلو در تاریکی، انفجارهای لیزری و غیره، همه باید بسیار روشن به نظر برسند. بنابراین پروژکتورهای HDR می‌توانند بسیار روشن‌تر از محدوده دینامیکی استاندارد باشند، به‌ویژه هنگام پخش محتوای HDR، اما نحوه استفاده دقیق از این روشنایی ما را به بخش دوم محدوده دینامیکی بالا یعنی محدوده دینامیک می‌رساند.

محدوده دینامیکی

محدوده دینامیکی اساساً کنتراست یا تفاوت بین روشن ترین و تاریک ترین قسمت های یک صحنه است. محدوده دینامیکی معمولاً در استاپ ها اندازه گیری می شود، که اصطلاحی است که از دوربین ها آورده شده است. روشنایی هر ایستگاه دو برابر توقف قبلی است، این روزها، بسیاری از شرکت های دوربین به این می بالند که دوربین های جدید قادر به ارائه 12 تا 15 استاپ هستند.

شاید تعجب کنید که بدانید محتوای استاندارد محدوده دینامیکی، که هنوز اکثریت قریب به اتفاق رسانه‌های موجود در بازار است، در حدود شش ایستگاه بالاتر می‌رود.

گزارش تولید شده اغلب از نظر نسبت کنتراست 5000:1، 10000:1 و غیره متوقف می‌شود. این نسبت نشان می‌دهد که یک پروژکتور می‌تواند نمایشگر «سفید» چقدر روشن‌تر از «سیاه» باشد.

توقف های بیشتر یا نسبت بزرگتر به این معنی است که می توانید کنتراست بیشتر و جزئیات ظریف تری داشته باشید، به خصوص در سایه ها و هایلایت ها.

محدوده دینامیکی تا حدی به نسبت کنتراست پروژکتور بستگی دارد، اما حداقل یک استاندارد HDR اصرار دارد که تلویزیون باید 13 استاپ محدوده دینامیکی اوج را داشته باشد تا HDR آماده در نظر گرفته شود. اگرچه صادقانه بگویم، اکثر آنها به 10 ایستگاه نزدیکتر هستند.

فضای رنگ یا محدوده رنگ.

فضای رنگی طیف رنگی است که ویدئو پروژکتور می تواند تولید کند. برای ساده کردن کمی وسعت رنگ، حداکثر اشباع رنگ‌های اصلی، قرمز، آبی و سبز را که دستگاه می‌تواند نمایش دهد، تعیین می‌کند.

اکثر ویدیوهای SDR و محتوای دیجیتال (از جمله jpgs. و اکثر رسانه های موجود در وب) از فضای رنگی به نام rec استفاده می کنند. 709 یا sRGB. استانداردهای بزرگ ویدیوی HDR همگی از گستره وسیع تری به نام Rec پشتیبانی می کنند. 2020 یا BT.2020. با این حال، بسیاری از محتواها از استاندارد کمی گسترده تر به نام DCI-P3 استفاده می کنند.

این rec ها استانداردهایی هستند که توسط ITU یا اتحادیه بین المللی مخابرات، که در واقع شعبه ای از سازمان ملل متحد هستند، ایجاد شده اند. بیش از ده ها rec وجود دارد که گاهی اوقات با ITU یا BT نیز پیشوند می شوند، که توصیه هایی هستند که سازندگان سعی می کنند از آنها پیروی کنند تا مطمئن شوند که محتوا به درستی بر روی صفحه نمایش آنها ارائه می شود. اگرچه آنها فقط توصیه هایی هستند. و هنوز هم نمایشگرهایی وجود دارند که حتی نمی‌توانند 100% رنگ‌ها را در Rec نشان دهند. 709. اگر می خواهید یک پروژکتور 4K تهیه کنید، مطمئن شوید که بیش از 100٪ از Rec.709 را انجام می دهد.

تفاوت بین طیف رنگی معمولی و گسترده به نوعی معادل درخشندگی است، اما برای رنگ. به‌عنوان مثال، به‌جای نقاط برجسته‌تر، یک پروژکتور HDR باید بتواند رنگی را نشان دهد که رنگ خالص‌تر و اشباع بالاتری دارد. بنابراین سبزهای شما بیشتر «سبز»، آبی‌های شما بیشتر «آبی» و قرمزهای شما بیشتر «قرمز» هستند.

عمق بیت

آخرین ویژگی HDR عمق بیت است. این مقدار داده ای است که برای توصیف روشنایی و رنگ استفاده می شود، به استثنای برخی از محتوای SDR ویدیویی حرفه ای که همه هشت بیت بودند. ساده ترین راه برای فکر کردن به این موضوع با رنگ RGB است که در آن هر پیکسل مقدار قرمز، سبز و آبی را دریافت می کند. در یک سیگنال 8 بیتی شما 256 مقدار ممکن برای هر رنگ دارید که دو به توان هشت است، به همین دلیل به آن هشت بیت می گویند.

بنابراین 0,0,0 سیاه خواهد بود در حالی که 255,255,255 سفید و 0,0,255 آبی خالص و غیره خواهد بود.

HDR از 10 بیت داده برای هر کانال استفاده می‌کند، که دامنه احتمالی مقادیر را تا 210 یا تقریباً 0 تا 1023 افزایش می‌دهد. بنابراین شما تقریباً چهار برابر داده‌های مورد استفاده برای توصیف هر پیکسل روی صفحه نمایش خود را مشاهده می‌کنید. مزیت بزرگ در اینجا، گرادیان‌های ظریف‌تر با نوارهای کمتر و ارائه تمام داده‌های مورد نیاز برای آن نقاط برجسته فوق‌العاده روشن است.

استانداردهای مختلف HDR

همانطور که اشاره کردیم در حال حاضر 5 استاندارد HDR وجود دارد. آنها عبارتند از: HDR10، HDR10+، Dolby Vision، HLG و Technicolor Advanced HDR.

Technicolor Advanced HDR یک فرمت HDR است که هدف آن سازگاری با SDR است. محتوای بسیار کمی در این قالب وجود دارد، بنابراین ما روی 4 مورد دیگر تمرکز خواهیم کرد.

HDR10، HDR10+ و Dolby Vision

HLG یا لگ گامای هیبریدی به نوعی خاص خود است، اما HDR10، HDR10+ و Dolby Vision همگی بر اساس چیزی به نام PQ یا کوانتایزر ادراکی هستند. برای توضیح این موضوع، باید در مورد منحنی گاما تا حدودی از نظر فنی پیچیده صحبت کنیم. هنگامی که یک دوربین دیجیتال تصویری را ضبط می کند، فوتون ها به سنسور برخورد کرده و به ولتاژ تبدیل می شوند و دوربین این ولتاژ را ثبت می کند. دو برابر ولتاژ و پیکسل دو برابر روشن تر می شود.

این پاسخ خطی نامیده می شود و نحوه ذخیره تصاویر دیجیتال است.

اگر تصویر 8 بیتی را تصور کنیم، فرض کنیم چهار بیت تاریک ترین سیگنال است. دوربین می تواند ثبت کند. بنابراین دو برابر روشن تر از خاکستری متوسط هشت بیت است، دو برابر آن به 16، سپس 32، 64، 128. و این دو برابر می شود و به 252 می رسد، که اساساً تمام داده هایی است که می توانیم ثبت کنیم. و این نقطه سفید ماست.

اما اینجا یک مشکل وجود دارد.

در پایین ترین سطح مقیاس. ما فقط چهار بیت برای نشان دادن تفاوت گرادیان بین سیاه و خاکستری داریم در حالی که ما 128 بیت داریم تا تفاوت بین سفید و تقریبا سفید را در هایلایت نشان دهیم. رمزگذاری خطی بیشتر داده های خود را بر روی کم رنگ ترین سایه ها در یک تصویر صرف می کند و تقریباً هیچ کدام را در سایه ها صرف نمی کند. و متأسفانه این دقیقاً برعکس عملکرد چشمان ما است. ما به تغییرات در انتهای پایین بینایی خود بسیار حساس هستیم، اما بالاتر از یک نقطه روشنایی خاص، به سختی تفاوتی را درک می کنیم.

منحنی گاما، در ساده‌ترین حالت، معادله‌ای است که آن پاسخ خطی را خم می‌کند و سعی می‌کند آن را به آنچه واقعاً می‌بینیم نزدیک‌تر کند. داده‌ها را از انتهای روشن طیف دور می‌کند و به انتهای تاریک‌تر طیف منتقل می‌کند، جایی که ما در واقع بیشترین جزئیات را می‌بینیم.

این روزها دوربین‌ها اغلب از یک منحنی استفاده می‌کنند تا به آنها کمک کند تا داده‌های بیشتری را صرف کنند و سایه‌ها را ثبت کنند. وقتی واقعاً یک تصویر می‌گیرید و سپس رایانه شما از منحنی مخالف استفاده می‌کند تا مطمئن شود که درست نمایش داده می‌شود. کوانتایزر ادراکی مانند یک منحنی گاما روی استروئیدها است.

این در درجه اول توسط Dolby طراحی شده است و بر اساس این است که مردم چگونه کنتراست را در سطوح مختلف روشنایی درک می کنند. قرار است این شبیه به عملکرد واقعی چشم شما باشد. و با ریاضیات پیچیده تری در 10 بیت همراه است، PQ از دو برابر داده های تمام SDR، بیش از 500 بیت، برای توصیف روشنایی صفر تا 100 نیت استفاده می کند، اما پس از آن با فضای سر ساخته شده برای گسترش همه موارد ادامه می دهد. تا 10000 نیت روشنایی.

بنابراین تفاوت بین این سه استاندارد بر اساس PQ چیست؟

HDR10 یک استاندارد باز است که آن را به محبوب ترین شکل HDR تبدیل کرده است.

اگر تلویزیون یا پروژکتوری می گوید از HDR پشتیبانی می کند، می توانید شرط ببندید که حداقل به معنای HDR10 است. نکته منفی این است که به طور دقیق تعریف نشده است. این بیشتر مجموعه ای از فناوری پیشنهادی است تا یک استاندارد واقعی. بنابراین کیفیت دستگاه ها و محتوای HDR10 می تواند بسیار متفاوت باشد. هنوز حداقل HDR10 باید شامل ویدیوی 10 بیتی، طیف رنگی گسترده باشد و به طور کلی حداکثر روشنایی 1000 نیت را هدف قرار می دهد.

Dolby Vision در مقابل کاملاً توسط Dolby کنترل می شود. تا 12 بیت ویدئو را پشتیبانی می کند. با این حال، حتی اگر تلویزیون بتواند سیگنال 12 بیتی را بپذیرد، بسیاری از محتواها و نمایشگرهای واقعی هنوز تنها 10 بیتی هستند. و معمولاً به حداکثر روشنایی 4000 نیت تسلط پیدا می کند. بنابراین Dolby Vision به طور بالقوه روشن‌تر از HDR10 است، اما فراتر از آن، اگر شرکتی بخواهد از Dolby Vision در دستگاه خود پشتیبانی کند، باید هزینه مجوز بپردازد، اما در مقابل، Dolby با آنها کار خواهد کرد تا مطمئن شود که پروژکتورها، تلویزیون ها یا مانیتورها به درستی و با دقت رندر و پخش محتوای Dolby Vision می شوند.

این منجر به یکی از ویژگی های PQ می شود. منحنی های گاما نسبی بودند. آنها روشنایی یک تصویر را تغییر داده اند، اما هیچ ارزش ذاتی به آنها متصل نشده اند. PQ مطلق است، هر مقدار بین 0 تا 1023، روشنایی خاصی را برمی گرداند، صرف نظر از صفحه نمایش. بنابراین یک ورودی 519 بیتی باید همیشه روشنایی 100 را نمایش دهد بدون توجه به اینکه کجا آن را نشان می دهید. اما این منجر به یک مشکل بزرگ می شود. به یاد داشته باشید که Dolby Vision تا 4000 نیت تسلط دارد و هیچ تلویزیون مصرفی یا پروژکتوری نمی تواند به آن نزدیک شود. بسیاری از آنها به سختی می توانند به هزار نیت HDR10 برسند. پس چگونه این را حل می کنید؟ فراداده! ویدیوی HDR10 متادیتایی دارد که میانگین روشنایی صحنه و حداکثر روشنایی پیکسل را در هر فیلم یا نمایشی که تماشا می‌کنید، توصیف می‌کند. سپس سازندگان تلویزیون و پروژکتور الگوریتم‌هایی را اضافه می‌کنند که سعی می‌کنند حداکثر روشنایی را روی روشن‌ترین سایه‌ای که تلویزیون شما واقعاً تولید می‌کند، ترسیم کنند.

این در اصل یک منحنی گاما در بالای منحنی PQ است. نقطه ضعف اینجا این است که اگر بتوانید نمایشی به طور کلی تاریک را تصور کنید که یک فلاش واقعاً درخشان در یک صحنه دارد، تلویزیون باید همان نور روشن را در نظر بگیرد. و ممکن است برای جبران تلاش برای رفع این مشکل، بقیه محتوا را تیره‌تر کند.

به طور مشابه HDR+ تلاشی برای افزودن ابرداده پویا به استاندارد HDR10 است. از آنجایی که PQ مطلق است، ایده این است که هنگام تماشای محتوا از یکی از این سه استاندارد و به خصوص Dolby Vision، در اتاق نشیمن شما به همان شکلی به نظر برسد که برای سازندگان نمایش در هنگام ویرایش آن دیده می شود. این از نظر تئوری عالی است، اما یک نقطه ضعف این است که در واقع به میزان روشنایی اتاق شما با پروژکتور یا تلویزیون شما توجه نمی کند.

و به طور پیش فرض Dolby Vision برای تماشای تقریباً در تاریکی در نظر گرفته شده است. در ابتدا به نظر می رسید که دالبی می خواهد هنگام پخش ویدیوی Dolby Vision، منحنی PQ در واقع تنظیمات روشنایی نمایشگر شما را نادیده بگیرد. بنابراین کاملاً با دیدگاه کارگردان مطابقت داشت، اما به نظر نمی‌رسد که هیچ سازنده تلویزیونی تصمیم به انجام این کار گرفته باشد. نقطه ضعف هر یک از این استانداردها این است که محتوا به طور کلی در پروژکتورها و تلویزیون های قدیمی غیر HDR پاک و خاکستری به نظر می رسد. سرویس‌های استریم معمولاً می‌توانند آنچه را که دستگاه شما پشتیبانی می‌کند شناسایی کنند و در صورت نیاز نسخه SDR را ارائه دهند، اما در پخش این امکان وجود ندارد. HLG را وارد کنید.

HLG

HLG آخرین استاندارد HDR ما است. این برنامه توسط شبکه های تلویزیونی بی بی سی بریتانیا و NHK ژاپن برای ارائه محتوای HDR از طریق پخش تهیه شده است. HLG از طیف رنگی گسترده و ویدیوی 10 بیتی پشتیبانی می کند، اما در غیر این صورت کاملاً با استانداردهای دیگر متفاوت است.

HLG مخفف لگ گامای هیبریدی است و در اصل همین است. هر ال‌جی منحنی گامای استانداردی را که نزدیک به یک قرن در پخش از آن استفاده می‌شود، می‌گیرد، اما در انتهای روشن‌تر، به آرامی به یک منحنی لگاریتمی تبدیل می‌شود که نقاط برجسته را فشرده می‌کند و دامنه دینامیکی بسیار بیشتری را امکان‌پذیر می‌کند. ایده اینجا این است که تلویزیون‌های قدیمی‌تر فقط بخشی از تصویر را که منحنی گاما استاندارد است، تفسیر می‌کنند. و نقاط برجسته ای که در محتوای محدوده دینامیکی استاندارد معمولی به رنگ سفید در می آیند یکسان به نظر می رسند، اما در تلویزیون ها و پروژکتورهایی که از HLG پشتیبانی می کنند، جزئیات بیشتری را در روشن ترین قسمت های تصویر دریافت می کنند. نتیجه نهایی. همیشه در تلویزیون های استاندارد عالی نیست.  این یک راه آسان برای پخش‌کنندگان برای شروع انتقال به پخش HDR است.

منبع:  projectorscreen