HDR-video ( High Dynamic Range Video , översatt från engelska - " high dynamic range video ") är en teknik för att visa ljusstyrka och färger i video , som dök upp 2014 [1] .
Det står i kontrast till standard dynamiskt omfång (SDR), som har blivit en term för äldre teknologi [2] . HDR gör det möjligt att presentera betydligt ljusare högdagrar, mörkare skuggor, fler detaljer och mer färgglada färger än vad som tidigare varit möjligt [3] . HDR utnyttjar ljusstyrkan, kontrasten och färgkapaciteten på HDR-kompatibla skärmar bättre ( TV , mobil enhet , bildskärm mer sällan ). Tekniken ökar inte skärmens möjligheter, och alla skärmar med HDR har inte samma möjligheter. Därför kommer HDR-innehållet att se olika ut beroende på vilken skärm som används [4] .
HDR10, HDR10+ , Dolby Vision och HLG är vanliga HDR-videoformat [5] .
Före tillkomsten av HDR uppnåddes förbättring av bildkvaliteten i skärmar vanligtvis genom att öka antalet och densiteten av pixlar (upplösning) och bildskärmens bildhastighet. Däremot förbättrar HDR den upplevda troheten hos de enskilda pixlarna själva. Standard dynamiskt omfång (SDR) är fortfarande baserat på och begränsat av prestandan hos äldre katodstrålerör (CRT), trots enorma framsteg inom skärm- och bildskärmsteknik sedan CRT:er gick ur bruk. HDR syftar till att övervinna dessa begränsningar [2] .
SDR-formaten kan presentera en maximal ljusstyrka på cirka 100 nits . För HDR går detta antal upp till minst 1000 nits och i vissa fall upp till 10 000 nits. HDR låter dig också visa lägre (dvs mörkare) svartnivåer och rikare (dvs mer färgglada) färger. De vanligaste SDR-formaten är begränsade till Rec. 709/sRGB, medan vanliga HDR-format använder Rec. 2100, som är ett brett färgomfång (WCG) [2] [5] .
I praktiken används inte alltid HDR till sin fulla potential. HDR-innehåll är ofta begränsat till 1000 eller 4000 nits toppljusstyrka och DCI-P3-färger, även när det lagras i format som kan mer [6] . Innehållsskapare kan välja i vilken utsträckning de vill använda HDR-funktioner. De kan begränsa sig till SDR-gränser även om innehållet levereras i HDR [7] .
Fördelarna med HDR beror på skärmens kapacitet, som varierar. Ingen modern skärm kan återge det maximala intervallet av ljusstyrka och färger som kan representeras i HDR-format.
Som ett värde för jämförelse har räckviddsmätningsskalan ett standarddynamikområde ( eng. Standard Dynamic Range , eller SDR), inklusive ljusstyrka från 0,1 cd/m² (nit, eng. nit) till 100 cd/m² och Rec.709 färgrymd / sRGB [8] .
Moderna HDR-videostandarder erbjuder ibland luminansintervall långt bortom SDR [9] [10] , vilket möjliggör mellanliggande standarder med ett intervall över SDR som inte uppfyller minimikraven för HDR, men det finns inget allmänt accepterat namn för dem.
På datorskärmsmarknaden, som är nära besläktad med produktion av videoinnehåll, har den internationella sammanslutningen Video Electronics Standards Association (VESA) utvecklat standarder för HDR-skärmar, bland vilka minimum för HDR är skärmens förmåga att konsekvent visa ljusstyrka i intervallet från 0,4 till 400 cd/m² [11] . Kontrastvärdet i det här fallet är 1000:1, vilket motsvarar värdet på vissa SDR-enheter och i det här fallet kan vi prata om att flytta intervallet till högre värden och inte om dess expansion.
Förutom att specificera minimi- och maximivärdena för det dynamiska intervallet för ljusstyrka i cd/m² ( candela per kvadratmeter eller ljus per kvadratmeter), exponeringsenheten som används inom fotoindustrin , även kallad "steg" eller "stopp " (förkortat EV, från engelska Exposure Value - Expopara ). En ökning med 1 stopp innebär en fördubbling av mängden ljus som kommer in i kamerasensorn. Mindre vanligt är ett system där 1 stopp är lika med tio gånger ökningen (mätt i decibel ). Följaktligen, när man mäter förändringen i ljusstyrka i stopp (steg), räknas värdet på det dynamiska området från dess minimivärde genom att höja till 2.
Formellt sett är det lägsta ljusstyrkeintervallet för HDR-video ett värde som är större än SDR, det vill säga bredare än 0,1 cd/m² till 100 cd/m², eller ≥10 exponeringsstopp. Det är möjligt att använda färgrymden för standarddynamikområdet Rec.709 / sRGB. För att utöka ljusstyrkan för SDR och använda breda färgomfång (till exempel Rec.2020 eller Rec.2100) är ett stort färgdjup önskvärt - 10 eller 12 bitar, men det finns HDR-videoformat med standard 8-bitars färgdjup för SDR och Rec. 709, särskilt SL-HDR1 (Technicolor HDR) [12] .
När du väljer HDR-videoformat, utöver de tekniska egenskaperna hos de resulterande bilderna, tar elektroniktillverkare och skapare av videoinnehåll hänsyn till kostnaden för att använda tekniken, dess utbredning på marknaden, kompatibilitet med andra videoenheter, samt licensiering krav för distribution av de resulterande videoprodukterna.
| Dolby Vision | HDR10 | HDR10+ | HLG10 (HLG) | |
|---|---|---|---|---|
| Utvecklarföretag | Dolby | CTA | Samsung | NHK, BBC |
| Skapandets år | 2014 | 2015 | 2017 | 2015 |
| Överföringsfunktion | PQ | PQ | PQ | HLG |
| Färgdjup, lite | 10 eller 12 | tio | tio | tio |
| Det maximala antalet nyanser av färger, miljarder | 68,72 | 1.07 | 1.07 | 1.07 |
| Metadatatyp | dynamisk | statisk | dynamisk | saknas |
| Tekniskt uppnåbar maximal ljusstyrka, cd/m² | 10 000 | 4000 | 4000 | 4000 |
| Kostnad för enhetstillverkaren | per enhet | fri | för en licens för många enheter [13] | fri |
För att få HDR-video är det nödvändigt att filma, koda, lagra, bearbeta, avkoda och spela upp material i lämplig HDR-standard [14] . Vid CES 2018 presenterade Sony den första TV-modellen som kan återge den maximala ljusstyrkan för moderna HDR-videostandarder på 10 000 cd/m² [15] .
Apple iPhone Xs- smarttelefonen var den första som använde EDR- teknik (Extended Dynamic Range), som gör det möjligt att ta emot video med ett utökat dynamiskt omfång genom att sekventiellt fotografera två bildrutor som erhållits med olika ISO:er, efter att ha kombinerat dem. En sådan bild, till skillnad från de flesta HDR-format, kan ses på SDR-skärmar, samtidigt som man får fördelarna med att bevara detaljer både i de mörka områdena av ramen med lägre ISO, och i de ljusa områdena på grund av ramen med en högre ISO [16] . Samtidigt låter användningen av EDR-teknik på HDR-skärmar dig spara ännu mer information i den tagna bilden, genom att kombinera skärmens egenskaper med högt dynamiskt omfång med fördelarna med EDR-algoritmer för att kombinera flera bilder tagna med olika ljuskänslighet.