HDR video ( High Dynamic Range Video , přeloženo z angličtiny - „ video s vysokým dynamickým rozsahem“) je technologie pro zobrazení jasu a barev ve videu , která se objevila v roce 2014 [1] .
Je v kontrastu se standardním dynamickým rozsahem (SDR), který se stal pojmem pro starší technologii [2] . HDR umožňuje prezentovat výrazně jasnější světla, tmavší stíny, více detailů a pestřejší barvy, než bylo dříve možné [3] . HDR lépe využívá možnosti jasu, kontrastu a barev displejů kompatibilních s HDR ( TV , mobilní zařízení , méně často monitor ). Technologie nezvyšuje možnosti displeje a ne všechny displeje s HDR mají stejné schopnosti. Proto bude obsah HDR vypadat jinak v závislosti na používaném displeji [4] .
HDR10, HDR10+ , Dolby Vision a HLG jsou běžné video formáty HDR [5] .
Před příchodem HDR bylo zlepšení kvality obrazu na displejích obvykle dosahováno zvýšením počtu a hustoty pixelů (rozlišení) a snímkové frekvence displeje. Naproti tomu HDR zlepšuje vnímanou věrnost samotných jednotlivých pixelů. Standardní dynamický rozsah (SDR) je stále založen a omezen výkonem starších katodových trubic (CRT), a to navzdory obrovskému pokroku v technologii obrazovky a displeje od doby, kdy se CRT přestaly používat. HDR má za cíl tato omezení překonat [2] .
Formáty SDR jsou schopny prezentovat maximální úroveň jasu kolem 100 nitů . U HDR toto číslo dosahuje alespoň 1 000 nitů a v některých případech až 10 000 nitů. HDR také umožňuje zobrazit nižší (tj. tmavší) úrovně černé a sytější (tedy pestřejší) barvy. Nejběžnější formáty SDR jsou omezeny na Rec. 709/sRGB, zatímco běžné formáty HDR používají Rec. 2100, což je široký barevný gamut (WCG) [2] [5] .
V praxi není HDR vždy plně využito. Obsah HDR je často omezen na maximální jas 1 000 nebo 4 000 nitů a barvy DCI-P3, i když je uložen ve formátech schopných více [6] . Tvůrci obsahu si mohou vybrat, do jaké míry budou využívat možnosti HDR. Mohou se omezit na limity SDR, i když je obsah doručován v HDR [7] .
Výhody HDR závisí na možnostech displeje, které se liší. Žádný moderní displej není schopen reprodukovat maximální rozsah jasu a barev, které lze reprezentovat ve formátech HDR.
Pro srovnání, měřítko pro měření rozsahu má standardní dynamický rozsah ( angl. Standard Dynamic Range nebo SDR), včetně jasu od 0,1 cd/m² (nit, eng. nit) do 100 cd/m² a Rec.709 barevný prostor / sRGB [8] .
Moderní video standardy HDR někdy nabízejí rozsahy jasu daleko za SDR [9] [10] , což umožňuje přechodné standardy s rozsahem nad SDR, které nesplňují minimální požadavky HDR, ale neexistuje pro ně žádný běžně přijímaný název.
Na trhu počítačových displejů, který úzce souvisí s produkcí video obsahu, vyvinula mezinárodní asociace Video Electronics Standards Association (VESA) standardy pro HDR monitory, mezi nimiž je minimem pro HDR schopnost obrazovky konzistentně zobrazovat jas. v rozsahu od 0,4 do 400 cd/m² [11] . Hodnota kontrastu je v tomto případě 1000:1, což odpovídá hodnotě některých SDR zařízení a v tomto případě lze mluvit o posunutí rozsahu k vyšším hodnotám, nikoli o jeho rozšíření.
Kromě určení minimálních a maximálních hodnot pro dynamický rozsah jasu v cd/m² ( kandely na metr čtvereční nebo svíčky na metr čtvereční) se expoziční jednotka používaná ve fotografickém průmyslu , nazývaná také "krok" nebo "zastavení". “ (zkráceně EV, z anglického Exposure Value – Expopara ). Zvýšení o 1 stop znamená zdvojnásobení množství světla vstupujícího do snímače fotoaparátu. Méně používaný je systém, ve kterém se 1 zastávka rovná desetinásobku zvýšení (měřeno v decibelech ). Při měření změny jasu v krocích (krocích) se tedy hodnota dynamického rozsahu počítá od jeho minimální hodnoty zvýšením na mocninu 2.
Formálně je minimální rozsah jasu pro HDR video hodnota vyšší než SDR, tj. širší než 0,1 cd/m² až 100 cd/m² nebo ≥10 expozičních stop. Je možné použít barevný prostor standardního dynamického rozsahu Rec.709 / sRGB. Chcete-li rozšířit rozsah jasu SDR a použít široké barevné gamuty (například Rec.2020 nebo Rec.2100), je žádoucí velká barevná hloubka - 10 nebo 12 bitů, ale existují formáty videa HDR se standardní 8bitovou barevnou hloubkou. pro SDR a Rec. 709, zejména SL-HDR1 (Technicolor HDR) [12] .
Výrobci elektroniky a tvůrci videoobsahu při volbě formátu videa HDR kromě technických vlastností výsledných snímků zohledňují také náklady na používání technologie, její rozšířenost na trhu, kompatibilitu s jinými video zařízeními a také licencování. požadavky na distribuci výsledných videoproduktů.
Tabulka 1 Porovnání formátů videa HDR| Dolby Vision | HDR10 | HDR10+ | HLG10 (HLG) | |
|---|---|---|---|---|
| Developerská společnost | Dolby | CTA | Samsung | NHK, BBC |
| Rok vytvoření | 2014 | 2015 | 2017 | 2015 |
| Přenosová funkce | PQ | PQ | PQ | HLG |
| Barevná hloubka, bit | 10 nebo 12 | deset | deset | deset |
| Maximální počet odstínů barev, miliarda | 68,72 | 1.07 | 1.07 | 1.07 |
| Typ metadat | dynamický | statický | dynamický | chybějící |
| Technicky dosažitelný maximální jas, cd/m² | 10 000 | 4000 | 4000 | 4000 |
| Náklady pro výrobce zařízení | na zařízení | volný, uvolnit | pro licenci pro mnoho zařízení [13] | volný, uvolnit |
Pro získání HDR videa je nutné natáčet, kódovat, ukládat, zpracovávat, dekódovat a přehrávat materiál v příslušném HDR standardu [14] . Na veletrhu CES 2018 představila společnost Sony první model televizoru, který je schopen reprodukovat maximální jas moderních video standardů HDR 10 000 cd/m² [15] .
Smartphone Apple iPhone Xs jako první použil technologii EDR (Extended Dynamic Range), která umožňuje pomocí jednoho snímače postupným snímáním dvou snímků získaných s různými ISO po jejich zkombinování přijímat video s rozšířeným dynamickým rozsahem. Takový obraz lze na rozdíl od většiny formátů HDR prohlížet na displejích SDR a zároveň získat výhody zachování detailů jak v tmavých oblastech snímku s nižším ISO, tak ve světlých oblastech díky snímku s vyšší ISO [16] . Použití technologie EDR na HDR displejích vám zároveň umožňuje uložit do pořízeného obrazu ještě více informací, přičemž kombinuje charakteristiky vysokého dynamického rozsahu obrazovky s výhodami EDR algoritmů pro kombinaci více snímků pořízených s různou fotocitlivostí.