HDR-video ( High Dynamic Range Video , käännetty englanniksi - " high dynamic range video") on tekniikka videon kirkkauden ja värien näyttämiseen , joka ilmestyi vuonna 2014 [1] .
Se eroaa standardin dynaamisen alueen (SDR) kanssa, josta on tullut termi vanhemmalle teknologialle [2] . HDR mahdollistaa huomattavasti kirkkaammat valokohdat, tummemmat varjot, enemmän yksityiskohtia ja värikkäämpiä värejä kuin aikaisemmin oli mahdollista [3] . HDR hyödyntää paremmin HDR-yhteensopivien näyttöjen ( televisio , mobiililaite , harvemmin näyttö ) kirkkautta, kontrastia ja väriominaisuuksia. Tekniikka ei lisää näytön ominaisuuksia, eikä kaikilla HDR-näytöillä ole samoja ominaisuuksia. Siksi HDR-sisältö näyttää erilaiselta riippuen käytetystä näytöstä [4] .
HDR10, HDR10+ , Dolby Vision ja HLG ovat yleisiä HDR-videomuotoja [5] .
Ennen HDR:n tuloa näyttöjen kuvanlaadun parantaminen saavutettiin tyypillisesti lisäämällä pikselien määrää ja tiheyttä (resoluutiota) sekä näytön kuvanopeutta. Sitä vastoin HDR parantaa yksittäisten pikselien havaittua tarkkuutta. Vakiodynaaminen alue (SDR) perustuu edelleen vanhempien katodisädeputkien (CRT) suorituskykyyn ja rajoittaa niitä, vaikka näyttö- ja näyttöteknologia on edistynyt valtavasti CRT-laitteiden poistuttua käytöstä. HDR pyrkii voittamaan nämä rajoitukset [2] .
SDR-formaatit pystyvät esittämään noin 100 nitin maksimikirkkaustasoa . HDR:ssä tämä luku nousee vähintään 1000 nitiin ja joissain tapauksissa jopa 10 000 nitiin. HDR mahdollistaa myös matalamman (eli tummemman) mustan tason ja rikkaampien (eli värikkäämpien) värien näyttämisen. Yleisimmät SDR-muodot rajoittuvat Rec. 709/sRGB, kun taas yleiset HDR-muodot käyttävät Rec. 2100, joka on laaja väriskaala (WCG) [2] [5] .
Käytännössä HDR:ää ei aina hyödynnetä täysimääräisesti. HDR-sisältö on usein rajoitettu 1 000 tai 4 000 nitin huippukirkkoon ja DCI-P3-väreihin, vaikka se olisi tallennettu muodoissa, jotka pystyvät enemmän [6] . Sisällöntuottajat voivat valita, missä määrin he käyttävät HDR-ominaisuuksia. He voivat rajoittaa itsensä SDR-rajoihin, vaikka sisältö toimitettaisiin HDR-muodossa [7] .
HDR:n edut riippuvat näytön ominaisuuksista, jotka vaihtelevat. Mikään nykyaikainen näyttö ei pysty toistamaan maksimaalista kirkkautta ja värejä, jotka voidaan esittää HDR-muodoissa.
Vertailun vuoksi etäisyysmittausasteikolla on standardi dynaaminen alue ( eng. Standard Dynamic Range tai SDR), mukaan lukien kirkkaus 0,1 cd / m² (nit, eng. nit) - 100 cd / m² ja Rec.709 väriavaruus / sRGB [8] .
Nykyaikaiset HDR-videostandardit tarjoavat joskus paljon SDR :n [9] [10] luminanssialueita , mikä mahdollistaa SDR:n yläpuolella olevat keskitason standardit, jotka eivät täytä HDR-minimivaatimuksia, mutta niille ei ole yleisesti hyväksyttyä nimeä.
Tietokonenäyttömarkkinoilla, jotka liittyvät läheisesti videosisällön tuotantoon, kansainvälinen Video Electronics Standards Association (VESA) on kehittänyt HDR-näytöille standardeja, joiden joukossa HDR:n vähimmäisvaatimus on näytön kyky näyttää jatkuvasti kirkkautta. alueella 0,4 - 400 cd/m² [11] . Kontrastiarvo on tässä tapauksessa 1000:1, mikä vastaa joidenkin SDR-laitteiden arvoa ja tässä tapauksessa voidaan puhua alueen siirtämisestä suurempiin arvoihin, ei sen laajentamisesta.
Valokuvateollisuudessa käytettävä valotusyksikkö , jota kutsutaan myös "vaiheeksi" tai "pysäytykseksi" , sen lisäksi, että määritetään vähimmäis- ja enimmäisarvot dynaamiselle kirkkausalueelle cd/m² ( kandelaa neliömetriä kohti tai kynttilöitä neliömetriä kohti). " (lyhenne EV, englanniksi Exposure Value - Expopara ). Yhden pykälän lisäys tarkoittaa, että kameran tunnistimeen tulevan valon määrä kaksinkertaistuu. Harvemmin käytetty on järjestelmä, jossa 1 pysähdys vastaa kymmenen kertaa lisäystä (mitataan desibeleinä ). Vastaavasti, kun mitataan kirkkauden muutosta pysähdyksinä (askeleina), dynaamisen alueen arvo lasketaan sen minimiarvosta nostamalla 2:n potenssiin.
Muodollisesti HDR-videon vähimmäiskirkkausalue on SDR-arvoa suurempi arvo, toisin sanoen leveämpi kuin 0,1 cd/m² – 100 cd/m² tai ≥10 valotuspistettä. On mahdollista käyttää vakiodynamiikka-alueen Rec.709 / sRGB väriavaruutta. SDR:n kirkkausalueen laajentamiseksi ja laajojen väriavaroiden (esimerkiksi Rec.2020 tai Rec.2100) käyttämiseksi on toivottava suuri värisyvyys - 10 tai 12 bittiä, mutta on olemassa HDR-videomuotoja, joissa on standardi 8-bittinen värisyvyys. SDR:lle ja Rec. 709:lle, erityisesti SL-HDR1:lle (Technicolor HDR) [12] .
HDR-videomuotoa valitessaan elektroniikkavalmistajat ja videosisällön tuottajat ottavat syntyvien kuvien teknisten ominaisuuksien lisäksi huomioon tekniikan käyttökustannukset, sen yleisyyden markkinoilla, yhteensopivuuden muiden videolaitteiden kanssa sekä lisensoinnin. vaatimukset tuloksena olevien videotuotteiden jakelulle.
| Dolby Vision | HDR10 | HDR10+ | HLG10 (HLG) | |
|---|---|---|---|---|
| Kehittäjäyritys | Dolby | CTA | Samsung | NHK, BBC |
| Luomisen vuosi | 2014 | 2015 | 2017 | 2015 |
| Siirto-toiminto | PQ | PQ | PQ | HLG |
| Värisyvyys, bitti | 10 tai 12 | kymmenen | kymmenen | kymmenen |
| Värisävyjen enimmäismäärä, miljardia | 68,72 | 1.07 | 1.07 | 1.07 |
| Metatietotyyppi | dynaaminen | staattinen | dynaaminen | puuttuu |
| Teknisesti saavutettavissa oleva maksimikirkkaus, cd/m² | 10 000 | 4000 | 4000 | 4000 |
| Laitteen valmistajan hinta | laitekohtaisesti | vapaa | lisenssi monille laitteille [13] | vapaa |
HDR-videon saamiseksi on kuvattava, koodattava, tallennettava, prosessoitava, purettava ja toistettava materiaalia sopivassa HDR-standardissa [14] . Sony esitteli CES 2018 -messuilla ensimmäisen televisiomallin, joka pystyy toistamaan nykyaikaisten HDR-videostandardien maksimikirkkauden 10 000 cd/m² [15] .
Apple iPhone Xs -älypuhelin käytti ensimmäisenä EDR (Extended Dynamic Range) -tekniikkaa, joka mahdollistaa videon vastaanottamisen laajennetulla dynaamisella alueella kuvaamalla peräkkäin kaksi eri ISO-arvoilla saatua kuvaa niiden yhdistämisen jälkeen. Tällaista kuvaa, toisin kuin useimpia HDR-formaatteja, voidaan katsella SDR-näytöillä, samalla kun se saa etuja yksityiskohtien säilyttämisestä sekä kehyksen tummilla alueilla alhaisemmalla ISO-arvolla että kirkkailla alueilla, jotka johtuvat kehyksen kanssa. korkeampi ISO [16] . Samanaikaisesti EDR-tekniikan käyttö HDR-näytöissä mahdollistaa vieläkin suuremman tiedon tallentamisen otetussa kuvassa yhdistämällä näytön korkean dynaamisen alueen ominaisuudet EDR-algoritmien etuihin useiden eri valoherkkyydellä otettujen kuvien yhdistämiseen.