что такое hdr10 в смартфоне
Всё про HDR в смартфонах: что это, зачем, и где встречается
До появления HDR (High Dynamic Range — расширенный динамический диапазон) производители гнались за увеличением разрешения экрана и ростом плотности пикселей, да и сейчас эта тенденция ещё наблюдается. А ведь HDR — технология куда более полезная: даже высокое разрешение не так влияет на качество картинки, как это делает HDR.
Расширенный динамический диапазон позволяет сделать изображение куда более ярким, реалистичным и детализированным, особенно в самых светлых и самых тёмных его фрагментах, которые «заваливает» обычный SDR экран. Эти участки перестают быть просто пятнами, в них можно разглядеть детали. Оттенки получают больше полутонов, изображение избавляется от «кислотности» и становится более объёмным, приятным для восприятия.
Подробно о принципах работы HDR в телевизорах мы уже писали. Человеческий глаз обычно способен воспринимать более широкие градации цвета и яркости, чем SDR экран может передать, а новые технологии как раз помогают воспроизводить картинку без потери качества, с высокой яркостью и детализацией.
Так, если взять изображение человека, стоящего на фоне светлого участка, то обычный дисплей покажет относительно светлый и даже засвеченный фон, а вот телевизор 4К + HDR позволит разглядеть детали на этом фоне. Или возьмём картинку с закатом: с оранжевыми полосами по всему небу, затенённым общим планом и ярчайшим практически засвеченным солнцем, которое уходит за горизонт. На SDR экране общий план будет мало различим, полосы сольются в единое целое, тогда как при помощи HDR картинка станет более детализированной: можно будет разглядеть контуры солнца, в тени общего плана будут различимы дома или деревья, а каждая полоса на небе будет хорошо прорисована.
Слева — изображение на SDR экране, справа — на HDR
Кстати, есть мнение, что для понимания всех преимуществ HDR нужно просматривать только соответствующий контент. Но на самом деле и обычные изображения с видео выглядят на дисплее с расширенным динамическим диапазоном лучше, чем на SDR экране — картинка более яркая и контрастная. Но, конечно, все плюсы этой технологии заметны лишь при воспроизведении соответствующего контента.
Нельзя не сказать и о форматах HDR — их поддерживают не только телевизоры, но и мобильные устройства. Сейчас на рынке существует два популярных стандарта: HDR10 и Dolby Vision. HDR 10 — это наиболее распространённый открытый формат, в котором пользователь может изменять яркость и другие настройки изображения. Он поддерживается по умолчанию в 4K Ultra-HD Blu-Ray дисках (для игровых консолей в том числе). Стандарт характеризует цветность 10 бит на канал RGB и пиковая яркость 1000 кд/м2.
Формат Dolby Vision создан компанией Dolby, и именно его называют стандартом будущего. Самостоятельная настройка пользователем уже исключается — подразумевается, что видео и так идеально откалибровано. Телевизор с поддержкой этого формата оснащается специальным аппаратным чипом. Цветность в 10 бит для Dolby Vision — это минимум, а допустимое значение составляет 12 бит. Контент Dolby Vision осваивается с пиковой яркостью 10 000 кд/м2, но с учётом возможностей современного оборудования она находится на уровне примерно 4000 кд/м2.
Что касается HDR контента, то направление сейчас активно развивается. Сериалы и развлекательный контент в формате Dolby Vision делают Sony Pictures, Universal, Warner Bros. и другие компании, его можно найти на Amazon, Netflix, Ivi.ru, Google Play, iTunes и YouTube. Многие сериалы уже снимают с учётом HDR.
Современные консоли (Sony PlayStation 4 Pro, Xbox One X) и даже некоторые компьютеры поддерживают формат HDR10, особенно если речь идёт о высокобюджетных играх.
HDR в мобильных устройствах
В мобильных устройствах технология HDR тоже нацелена на то, чтобы визуальный контент был более детализированным и ярким, но в полной мере ощущения, как при просмотре видео на 65-дюймовом экране телевизора, пользователь не получит. Однако и на небольших дисплеях хорошо заметны улучшенная цветопередача, высокая детализация в солнечных и плохо освещённых сценах, отсутствие засветов.
Современные смартфоны (правда, их пока немного) поддерживают форматы HDR10 и Dolby Vision, но появился и новый стандарт именно для мобильных устройств Mobile HDR Premium — его разработала в начале этого года компания Ultra HD Alliance. Стандарт подразумевает, что аппарат должен иметь разрешение экрана от 60 пикселей на градус, поддерживать 10-битное видео, обладать динамическим диапазоном от 0,005 до 540 кд/м2 и охватывать до 90% цветовой гаммы DCI/P3. Контент, работающий по этому стандарту, будет отмечаться соответствующим значком.
Некоторые со скептицизмом относятся к HDR на маленьких экранах: считается, что не всегда можно оценить все преимущества дисплея смартфона с широким динамическим диапазоном, особенно если речь идёт об OLED матрице. Ведь со смартфоном мы не сидим на одном месте, как это происходит обычно при просмотре телевизора, а передвигаемся — изменяется освещение, углы обзора. Также на дисплее может автоматически меняться яркость в зависимости от условий освещения. Однако производители уверяют: эти особенности учитываются ПО и аппаратной начинкой — пользователю гарантируется наилучшее визуальное восприятие. Ну и в нормальных условиях мы обычно смотрим видео-контент на смартфоне под прямым углом, поэтому и недостаток, связанный со сменой углов обзора, можно назвать несущественным.
Ещё одна претензия заключается в том, что высокая пиковая яркость требует повышенного расхода аккумулятора. Но на деле среднестатистический аппарат надо ставить на зарядку каждый вечер, и снижение автономности заметно, если вы смотрите HDR контент в режиме нон-стоп. К тому же топовые модели обычно оснащают технологией быстрой зарядки.
Скорее всего, HDR в смартфонах станет стандартом для флагманов в ближайшее время. Во всяком случае, перспективы у технологии хорошие: в отличие от мало кому нужного сейчас 3D, HDR даёт реальные преимущества в плане качества картинки. Да и тенденция к увеличению стриминговых сервисов, которые поддерживают HDR, явно наметилась.
Смартфоны с HDR
Отдельные производители, как мы и сказали, уже внедрили технологию HDR в экраны своих топовых моделей — речь идёт в первую очередь о LG, Samsung и Apple. Расскажем коротко о смартфонах, дисплеи которых уже в полной мере имеют поддержку расширенного динамического диапазона.
Samsung пытались запустить HDR в Galaxy Note 7, но в итоге первым нормально работающим смартфоном с полноценным расширенным динамическим диапазоном стал LG G6 (ссылка на наш обзор). Он поддерживает оба стандарта — HDR10 и Dolby Vision, как и телевизоры этой марки. Примечателен тут IPS-экран с разрешением Quad HD+, у которого всё в порядке с углами обзора и, следовательно, гипотетические недостатки HDR нивелируются.
«Вишенкой на торте» стала поддержка HDR10 и у нового смартфона южнокорейской компании LG V30, а также его модификации V30+. Аппарат сохранил соотношение сторон 18:9, взятое у своего предшественника — например, фильмы в формате 21:9 на нём имеют куда меньшие рамки, чем на дисплеях с соотношением 16:9. Кстати, на POLED матрице, которая здесь используется, эти рамки незаметны. Дисплей V30 с разрешением 2880×1440 пикс. способен отображать 148% охвата пространства sRGB и 109% охвата DCI-P32. В России аппараты пока не появились и ожидаются к концу года.
Новый iPhone X (читайте наш обзор) получил OLED дисплей с поддержкой HDR10 и Dolby Vision, а также технологию True Tone, то есть он не только обеспечивает визуальную точность HDR, но и меняет цветовую температуру в зависимости от освещения. Контрастность тут заявлена очень высокая, 1 000 000:1, яркость — до 625 кд/м². Кстати, от iPhone 8 и 8 Plus тоже ожидали полноценной поддержки HDR, но в Apple заявили, что пользователи этих смартфонов смогут видеть при воспроизведении HDR контента улучшенный динамический диапазон, контрастность и более широких цветовой охват, но только дисплей iPhone X сможет показать реальные возможности этой технологии.
Экраны флагманских Samsung Galaxy S8 и S8+ первыми были сертифицированы по упомянутому выше стандарту Mobile HDR Premium, также они поддерживают HDR10 и Dolby Vision. У обоих смартфонов яркие AMOLED дисплеи с высокой детализацией картинки и разрешением 2960×1440 пикс.
***/HDR/galaxy.jpg
Слева направо: Samsung Galaxy Note 8, S8+ и S8
Но если пиковая яркость Galaxy S8 составляет около 1020 кд/м2, то у нового смартфона Galaxy Note 8 (читайте наш обзор) этот показатель уже равен 1200 кд/м2. Его 6,3-дюймовый AMOLED дисплей имеет цветовой охват, который почти в 1,5 раза больше пространства sRGB, и на этом экране фильмы с HDR будут выглядеть интереснее, чем на дисплее S8 и S8+, хотя на мобильных устройствах разница не столь значительна.
Что такое HDR 10 в смартфоне, особенности этого стандарта
Если в смартфоне имеется поддержка HDR 10, очевидно, что это весьма серьезно. Даже среди флагманских моделей пока не так уж много устройств, соответствующих данному стандарту.
Но, по мнению специалистов, за HDR – будущее не только телевизоров и мониторов, но и мобильных устройств. Разберемся, что собой представляет данная технология.
Что такое HDR
Сразу оговоримся: речь идет не о технологии, применяемой в камерах гаджетов, которая тоже использует принцип расширения динамического диапазона (High Dynamic Range).
В нашем случае имеется в виду способ получения на дисплее более реалистичного изображения.
Вначале – о самом понятии динамического диапазона применительно к изображениям (а этот термин используется еще и в звуковоспроизведении).
Он представляет собой разницу между минимальной и максимальной возможной яркостью пикселя картинки. Т.е., физически он совпадает с яркостью, поскольку в идеале минимальное значение яркости дисплея равно 0 нит.
Но получить абсолютно черный цвет можно только в экранах на основе OLED матриц, поскольку у ЖК систем с этим проблемы.
Заметьте: пока что мы говорим не о гаджетах, а о телевизорах, у которых в норме максимальная яркость соответствует 300-350 нит. Если же говорить об устройствах с поддержкой одного из HDR стандартов, то у них эта величина выше в разы, а то и в десятки раз.
HDR10 и его отличие от Dolby Vision
На многих качественных современных ТВ-панелей рядом с гордой наклейкой 4K вы наверняка замечали другую с аббревиатурой HDR. Это относительно новый улучшайзер, который в отличие от 4К отвечает не за размер изображения, а за его динамический диапазон изображения. То есть яркость и, так сказать, «сочность» картинки. И это, пожалуй, самое интересное, что произошло с ТВ рынком со временем 3D-видео. Сложность в том, что у HDR есть множество разновидностей, а компании вроде Dolby, Technicolor, Samsung и Philips в довесок к имеющимся создали свои вариации HDR. В теории все они могут существовать в одном телевизоре, но по множеству самых разных причин, в жизни такое соседство встречается крайне редко. Поэтому условно самый главный формат на сегодня — это HDR10, а его подпирает более сложный и утонченный конкурент в лице Dolby Vision.
Что такое HDR и чем он крут
HDR ― это не разрешение видео типа HD или FullHD, это немного другое кино. На английском эта аббревиатура означает High Dynamic Range, то есть высокий динамический диапазон изображения, который обозначает разницу между самым темным и самым ярким пикселем.
Понятнее не стало, верно? Давайте обратимся к примеру фотографии. Там это попросту означает, что камера с хорошим динамическим диапазоном выхватывает более насыщенные и детализированные цвета. В темных сценах черные оттенки более натуральные, глубокие и богатые на детали. В светлых наоборот более яркие. Если перевести разговор в русло кино, то представьте сцену, в которой герои фильма идут по пещере, где ничего не видно. И тут кто-то включает фонарь. На обычном телевизоре вы не обратите внимания не этот момент, а на панели с HDR фонарик резко ударит светом по привыкшим к темноте глазам как в реальной жизни. При этом в неподсвеченных частях пещеры все равно будет черным черно, как будто вы сами по ней идете.
На видео выше можно увидеть разницу между SDR и HDR. Но это определенно нужно увидеть вживую, фотографии или видеосравнения, которые мы смотрим с экрана монитора или смартфона не передают всю крутость HDR. Это смотреть в покрытое пылью окно: свет нормально пробивается, а двор хорошо видно, но стоит его протереть, как пейзаж заиграет новыми красками. В этой воображаемой сценке SDR играл роль грязного окна, а HDR — чистого.
Как работает HDR и какие бывают разновидности
Технология HDR подразумевает использование минимум 10 бит (более 1 млрд различных оттенков) для кодирования цвета, в то время как обычный формат использует 8-битный цвет и отражает только 16 млн цветов. То есть такой экран будет отображать гораздо более реалистичную картинку. Не более насыщенную, а именно реалистичную. Уровень яркости должен составлять не менее 1000 кд/м².
Если вам попался телевизор с наклейкой HDR без дополнительных цифр, значит речь идет об HDR10. Это что-то вроде золотого стандарта, который обычно называют прямым конкурентом Dolby Vision. Его использование не требует лицензии и бесплатно для производителей электроники. Каждый HDR-телевизор может декодировать HDR10-сигнал. 99% HDR-контента выпускается в версии с HDR10.
Чуть позже появились телевизоры с HDR10 Plus и динамическими метаданными почти как у Dolby Vision. Если обычный HDR ровняет все под одну гребенку, выставляя одинаковые параметры яркости цветопередачи, Plus дает авторам полную свободу решать, как должен выглядеть тот или иной кадр. Никаких ограничений — на одном кадре можно задать разные параметры максимальной яркости даже для отдельных капель, которые стекают по стеклу.
В последнее время на орбите словно из ниоткуда стали появляться недорогие телевизоры с наклейкой HDR Pro. Это такой половинчатый HDR, который лучше обычного SDR, но при этом не соответствует всем требованиям стандарта. Например, матрица 10-битная, все окей, но яркость только 800 кд/м², что слегка не дотягивает до стандарта.
Чем крут Dolby
Dolby Vision — более продвинутый стандарт от компании Dolby, который, как и HDR10 Plus, поддерживает работу с динамическими метаданными.. Они содержат инструкции к каждому кадру, которые дисплей использует для максимально точного воссоздания контента. То есть телевизор с Dolby оценивает получаемую картинку с оглядкой на собственные параметры яркости, контрастности и цветовой палитры. А обычный HDR10 получает только статические метаданные в виде базовых настроек, которые применяются ко всему фильму.
На обратной стороне медали находятся высокие требования к технике. Чтобы раскрыть всю крутость формата, нам нужен супер-телевизор с 12-битной панелью, пиковой яркостью 4000 нит и поддержкой широкой цветовой гаммы Rec.2020 (а не DCI-P3 как в случае с HDR10). В полной мере этим требованиям в мире отвечают совсем немного телевизоров, которые стоят непомерно дорого, что наводит на грустные мысли о скором забвении этого формата.
Впрочем любая война форматов всегда заканчивается неожиданно. Лошадь когда-то была быстрее поезда, а видеомагнитофоны в отличие от DVD-плееров были у всех, но сегодня мы ездим на поездах, а про кассеты и DVD-диски изредка вспоминаем в соцсетях. На бумаге Dolby смотрится значительно интереснее. Да и серьезный настрой Dolby вызывает оптимизм. Еще в 2016 году они создали референсный монитор Pulsar с контрастностью 800 000:1 и пиковой яркостью 4000 нит, который в будущем должен стать образцом подражания для домашних кинотеатров, а в списке ее партнеров значатся буквально все важные игроки видеорынка от LG и Samsung до Amazon и Netflix.
На выставке CES 2020 в Лас-Вегасе ребята из Dolby показали систему Dolby Vision IQ, которая предусматривает использование встроенных датчиков освещения телевизора для автоматической калибровки изображения на экране в зависимости от уровня освещения в комнате. Важную роль в успехе Dolby Vision может сыграть тот факт, что формат создан на основе той же базовой технологии, что и HDR10. А это позволяет производителям контента выполнять мастеринг в обоих форматах и выпускать их на одном и том же диске. Никакой неразберихи как во времена Blu Ray и HD-DVD.
Сравнение HDR10 и Dolby Vision на одном телевизоре
Если взять теоретический телевизор, который соответствует всем спецификациям Dolby, то он однозначно будет выигрывать у HDR10. Однако в реальности, видимые различия в современных телевизорах вы, возможно, не заметите. Итак, полная реализация стандарта Dolby Vision намечается только в перспективе.
В жизни Dolby Vision показывает более точные градации оттенков у ярко освещенных объектов, более сбалансированные и естественные цвета на всем диапазоне, более эффективное управление контрастностью, а также повышенную детальность — следствие улучшений в управлении цветами и светом. В особо пестрых фильмах типа «Первому игроку приготовиться» в некоторых сценах видна разница в детализации. Если поставить на паузу какую-нибудь батальную сцену со взрывами и спецэффектами, то картинка в формате Dolby выглядит, за неимением лучшего слова, более правильно и детализировано. Как будто вы взяли очень красивую видеоигру с ультра настройками графики и выкрутили их до значения ультрамакс.
Но разница совсем небольшая и в динамике на нее не особо обращаешь внимание — и HDR10, и Dolby Vision смотрятся одинаково впечатляюще. Тем более когда сидишь на расстоянии в несколько метров. Поэтому все как обычно упирается в цену, переплачивать вдвое за панель такого же уровня с DV нам кажется нецелесообразным.
А на чем все это смотреть? И какой контент уже доступен?
И HDR10, и Dolby Vision выдвигают высокие требования к технике. Оба формата требуют от телевизора минимального разрешения 3840×2160 пикселей, поддержки широкой цветовой палитры (не менее 90% по стандарту DCI-P3) и 10-битную глубину цвета. Теперь контент. Обычные фильмы со стандартным динамическим диапазоном не раскроют способности хорошей OLED-панели. Хитрость в том, что многие производители используют искусственное расширение SDR до HDR, но результатом этого процесса становится картинка, которая все равно ни в какое сравнение не идет с «нормальным» HDR. Поэтому на большинстве толковых стримингов в нагрузку к премиум-аккаунту давно добавилась возможность смотреть контент в 4K HDR. Что касается Dolby Vision, то до недавнего времени его поддерживал только Netflix, но теперь подобного контента куда больше и на других стримингах вроде Disney+ и Amazon Prime.
HDR в мониторах
На компьютерном рынке праздник немного задержался не только из-за отсутствия устройств, но и хаоса в сфере стандартов. Если с телевизорами все понятно, то вот мониторы было сложнее вместить в рамки стандарта HDR10. Хотя бы из-за банального запаса яркости, который у них редко превышает 350 – 400 кд/м². В итоге только в конце 2017 года 20 крупных компаний, в число которых входят AMD, Nvidia, Intel и Samsung вместе с ассоциацией VESA разработала единый стандарт. Он предлагает разделить мониторы на несколько основных классов. среди которых чаще всего встречаются DisplayHDR 400, DisplayHDR 600 и DisplayHDR 1000. Для HDR400 нужен монитор, который обеспечивает яркость до 400 кд/м² и 8-битный цвет. DisplayHDR 600 более требовательный: яркость не ниже 600 кд/м², 10-битный цвет и поддержка динамической подсветки Local Dimming. Ну, а для стандартов HDR1000 и выше нужен hi-end монитор, отвечающий высоким требованиям к яркости, цветопередачи и подсветки.
HDR-видео и смартфон
Каждый, кто хоть чуть-чуть интересуется технологиями, не раз слышал о поддержке технологии HDR смартфонами, мониторами или телевизорами. В этой статье мы попытаемся разобраться, что это за технология, для чего она нужна и насколько хорошо с ней дружат смартфоны. Вы читаете умную статью. А с вами умный чел, разработчик Android-приложения для видеосъемки mcpro24fps, Александр Трофимов. Поехали! (Где-то я подобное уже слышал).
O настоящем HDR и не очень
Узнать подробней о VESA DisplayHDR. Сегодня не так много производителей стремятся владеть этой сертификацией. Поэтому требование 10% и 30 минут могут запросто не соблюдаться. Но мысль остается той же. Пиковая яркость должна работать хоть на какой-то площади и хоть какое-то время. В этом случае производитель сможет заявить о поддержке HDR.
Что можно сказать о HDR-видео точно и без прикрас — это самое настоящее HDR, которое существует сегодня. Потому что именно здесь речь идет о широком ДД, который будет передавать дисплей, который в будущем сможет даже ослепить (такой прием был применен в сериале «Очень странные дела»). В отличие от того HDR, к которому привыкли фотографы, где настоящий широкий ДД сцены сжимается до мизерного ДД, который предполагает формат JPG (создан он был для изображений в 6-7 стопов, адекватного контраста). Производители предлагали 10-битный HEIF, производители предлагали 10-битный HEIC, но что-то пошло не так, и в результате фотография отстает от видео на несколько шагов. Мне кажется уже пришло время, когда фотография должна стать 10-битной с по-настоящему широким ДД. Пора заканчивать с этими малоконтрастными плоскими фотографиями, создаваемыми приложениями типа Google Camera. И предлагаю прекратить сопровождать такие фотографии аббревиатурой HDR.
Так в чем же волшебство HDR-видео?
В чем был смысл придумывать такие сложности? В большинстве своем обычную яркость предметов может отобразить вполне реально любой более-менее современный экран яркостью 300 нит. Большая часть окружающих нас предметов, не освещенных каким-то особенно ярким светом, вмещаются в 200 нит. Но учитывая наше животное происхождение, природное любопытство и любовь ко всему яркому, создатели контента столкнулись с тем, что имеют проблемы с подачей более ярких поверхностей и бликов. Вы наверняка хоть раз в жизни наблюдали отражение солнечных бликов в журчащем ручейке, ярких солнечных зайчиков на стенах вашей комнаты. И они нас привлекают своей яркостью, они нам нравятся.
Взглянем на HDR-видео, снятое Sony. Если ваше устройство поддерживает отображение HDR, то вы обязательно обратите внимание на то, насколько сильно преображается восприятие картинки от естественной передачи ярких бликов.
Создатели контента хотели передавать нам все эти чувства через экран. Но одновременно с этой мыслью приходило понимание, что с актуальной максимальной яркостью бытовых мониторов и телевизоров ничего подобного не сделать. В результате было найдено компромиссное решение, чтобы матрицы не перегревались — дать возможность выдавать предельную яркость на небольших участках и на короткий срок. Этого стало достаточно, чтобы основную часть сцены уместить в 300 нит, а за пределами отображать красивые, яркие вспышки.
Еще одно интересное направление HDR — это попытка перенести яркость и контрастность реального мира в мир кино и телевидения (больше касается второго).
Яркость в нитах в реальной жизни
Вот пример изображения, на котором отмечены яркости в нитах в реальной жизни. Это то, к чему стремится HDR-видео. По указанным значениям понятно, что нам еще очень далеко до них. Тем не менее яркость дисплеев постоянно растет. А это значит, что HDR все ближе и ближе к свой цели.
Крайне полезный ресурс для понимания яркостей и других аспектов мира HDR.
К уже сказанному, каждый отдельный стандарт преследует свои цели, о которых я напишу ниже. Современная поддержка HDR-видео включает в себя три самых популярных стандарта: HLG, DolbyVision и HDR10.
Цветовой охват
Перед тем, как начнем рассматривать стандарты, я хочу обратить внимание на цветовой охват Rec.2020 и битовую глубину цвета. Цветовой охват в большей степени ориентируется на дисплеи, чем на сенсоры камер. Именно у первых в потребительском сегменте есть ограничения в возможностях. Сенсоры уже давно ушли вперед. У сенсоров нет проблем, чтобы запечатлеть весь спектр видимых человеческому глазу световых волн. Глаз видит 380-700 нм, сенсор видит 400-1100 нм. Поэтому и проблем с цветовым охватом нет.
Этим я хочу закрыть тему постоянного вопроса: «а умеет ли сенсор такой широкий охват». Умеет и больше.
Принято считать, что именно Rec.2020 используется в HDR-видеоконтенте. На самом деле, чтобы отобразить Rec.2020, монитор должен буквально светить лазером прямо в глаза. Как я уже писал выше, на сегодня нет ни одного монитора, способного отобразить весь Rec.2020. Rec.2020 остается контейнером с надеждой на будущее развитие, но в реальности сам контент стараются поставлять в цветовом пространстве P3. Колористы, которые красят HDR-контент, красят его в пределах P3, но помещают его в контейнеры с метаданными Rec.2020.
Битовая глубина цвета
В контексте HDR-видео битовая глубина 8 бит устарела. Учитывая то, что разработчики стандарта вкладывают в него требования на будущее, было сразу понятно, что такой широкий цветовой охват и такая высокая контрастность не будут дружить с такой низкой битовой глубиной цвета. Чем выше контрастность, чем шире цветовое пространство, тем больше заметны проблемы постеризации при низкой глубине цвета. Поэтому было принято решение использовать в стандартах минимальное значение в 10 бит. Здесь стоит сделать оговорку о стандарте HLG, который телевизоры Sony поддерживают с глубиной цвета 8 бит. Что касается дисплеев, то тут все очень запутано и непонятно. Одни матрицы с честными 10 битами, другие с 8 битами + FRC (Frame rate control), когда 2 бита добавляются через игру с частотой мерцания (нечестные 10 бит). Фактически лично я разницы не вижу. Но уверен, что есть люди, которые смогут отличить честные 10 бит от нечестных. А может быть есть еще какая-то проблема, которая возникает при использовании нечестных 10 бит. Ниже я сильно утрированно попытался показать, почему так важны 10 бит. Чтобы исключить щеконадувательство особливо умных, сразу предупреждаю, что я не пытался учитывать контрастность и не пытался показать все как есть. Ориентировался исключительно на один параметр: максимальную/пиковую яркость выдуманных дисплеев в нитах.
Предположим, что у нас есть 10-битный контент в виде градиента из 64 блоков. Первый монитор у нас с низкой контрастностью в 300 нит и 8 битовой глубиной цвета. Обратите внимание, что мы видим отдельные блоки, но они по яркости идут достаточно равномерно. Второй монитор — высококонтрастный монитор с максимальной яркостью в 1200 нит, т.е. в 4 раза ярче, и битовой глубиной 8 бит. Этот же контент уже не выглядит таким плавным и мы начинаем видеть границы битовой глубины достаточно отчетливо. Третий монитор — высококонтрастный монитор в 1200 нит и битовой глубиной 10 бит, т.е. в 4 раза больше градаций серого. Здесь никаких вопросов не возникает. Все 64 блока отображаются с той яркостью, с которой и было задумано. Градиент выглядит плавным.
Стандарты в деталях
Как уже упоминалось ранее, современная поддержка HDR-видео включает в себя три самых популярных стандарта: HLG, DolbyVision и HDR10.
Стандарт, включающий в себя гамма-кривую (вот здесь тоже щеки надувать не будем и умными словами про функции писать не будем, гамма-кривая — любительское определение) HLG и цветовое пространство (контейнер) Rec.2020. Под максимальной яркостью подразумеваются 1000 нит. Но используется и для большей. Этот стандарт был задуман как стандарт для передачи прямых трансляций в HDR. Его смысл заключался в том, что сама кривая очень просто подстраивается под любую яркость дисплея. Она хорошо может работать как при 300 нитах, так и при 1000 нитах. Т.е. его гибкость является его преимуществом. По этой же причине данный стандарт был горячо принят видеографами. Он позволяет не сильно утруждать себя контролем баланса светов и теней. Достаточно примерно понимать, что первая половина гистограммы — это основная часть сцены, и вторая часть — для ярких областей и бликов. С этим стандартом легко работать и легко преобразовывать на экранах любой яркости. Одновременно с этим стоит заметить, что в самом начале своего пути стандарт не предназначался для записи сырого материала с последующей постобработкой. Это стандарт доставки, а не стандарт записи. Но Sony каким-то образом умудрились его подать как логарифмический профиль. Причем в самом начале для глубины цвета 8 бит. Аппараты фирмы Сони, в том числе смартфоны, до сих пор нормально воспринимают 8-битный HLG.
Тру-колористы данный стандарт не считают за HDR-стандарт.
Dolby Vision
Стандарт для высококачественного контента. Включает в себя гамма-кривую PQ и цветовое пространство P3 (в файлах упаковывается в контейнер Rec.2020), обычно 12 бит. Максимальной яркостью подразумевает 10000 нит, но имеет две опорных градации 1000 и 4000 нит. Создавался с целью показать то, что подразумевал создатель контента без искажений яркости и цвета.
Что значит без искажений? Гамма-кривая PQ разрабатывалась с целью соотнести яркость реального мира с яркостью видео-контента, а также ориентацией на возможности дисплеев. Представим, что у нас есть два дисплея: 600 нит и 1000 нит. И контент, предназначенный для дисплея 1000 нит. В этом случае контент не должен быть подстроен под возможности дисплея 600 нит, такой дисплей должен отобразить все, что предназначается отобразить до этого предела и остальное срезать (не все так идеально в реальности). Таким образом у обоих дисплеев кадр до 600 нит будет абсолютно одинаковым, а монитор в 1000 нит сможет показать дополнительный контент выше 600 нит. Это главное преимущество данного стандарта, помимо всего прочего. Dolby Vision обладает огромными возможностями по динамическим метаданным. Динамические метаданные — это информация, сопровождающая каждый отдельный кадр, в которой содержатся указания для проигрывателя, как он должен реагировать на кадр. Этот инструмент дает художнику возможность не меняя содержания самого кадра, придать ему эмоцию. В пределах этих метаданных достаточно тонко можно поменять и цвет и яркость. 10 бит может оказаться недостаточным для такого вида манипуляций, поэтому стандарт подразумевает 12 бит. Чаще всего с этим стандартом мы имеем дело в кинотеатрах. Чтобы обеспечить корректную работу данного стандарта в домашних условиях, надо неплохо постараться. Тру-колористы считают настоящий Dolby Vision настоящим HDR, и не признают никакие другие стандарты.
HDR10
Бесплатная альтернатива Dolby Vision от Samsung. Гамма-кривая и цветовое пространство те же. Предполагается использование битовой глубины цвета 10 бит. В самом начале целились на максимальную яркость 1000 нит, но с учетом быстрого развития HDR-видео, порог был повышен до 4000 нит. Да, сама гамма кривая как и в Dolby Vision предполагает максимальный предел в 10000 нит. Но почему-то в контексте HDR10 такая яркость не упоминается. Следующее отличие от Dolby Vision — это отсутствие динамических метаданных. Этот вопрос был решен в стандарте HDR10+. Тот самый плюс означает поддержку динамических метаданных. Здесь так же их “бюджетная” версия. С помощью метаданных в HDR10+ можно отрисовать свето-теневой рисунок кадра, и на этом всё. Такой гибкости как в Dolby Vision нет. Второй минус метаданных HDR10+, сколько уже времени я вращаюсь в сфере покраски видео, еще ни разу не встретил ни одного приложения, способного работать с этими метаданными. Т.е. они как бы есть, но их как бы нет. Для кого они существуют в стандарте и освещаются в рекламе, остается загадкой.
Данный стандарт в обоих вариациях (с + и без) был тепло принят производителями смартфонов, которые хотели, чтобы их аппараты поддерживали HDR-видео. С приходом HDR-дисплеев в смартфоны, производители задумались о том, чтобы контент в HDR10+ можно было бы записывать. Плюс тут конечно оказался лишним, но об этом все умолчали. Минусом данного стандарта как стандарта записи видео является его непредназначенность для этого. При использовании HDR10 очень сложно контролировать экспозицию в светах, что приводит к некрасивому клиппингу, когда насыщенное небо переходит в резко очерченный солнечный круг. При работе с HDR10 надо очень ответственно подходить к вопросам цвета в светлых участках кадра, потому что HDR10 при проигрывании контента проигрывателем предполагает дополнительное насыщение светлых областей кадра. Насыщенность светов есть преимущество HDR10 перед HLG, у которого чем ярче пиксель, тем больше он теряет насыщенность. Но касается это преимущество HDR10 как стандарта доставки видео-контента, а не записи. При записи все это контролировать просто невозможно. И никогда этот стандарт не предполагался для записи. Но либо рынок диктует правила, либо сами производители таким образом стараются удивить, сегодня почти все современные смартфоны снимают HDR10. Исключением являются только Apple и Sony. Сегодня HDR10 это самый популярный стандарт. Он поддерживается большинством производителей смартфонов, мониторов и телевизоров, и даже лазерными проекторами.
Пример HDR-видео, снятого на телефон приложением mcpro24fps.
Но ведь мой iPhone снимает Dolby…
Теперь давайте вспомним, где мы слышали о стандарте Dolby Vision, касаемо смартфонов? Правильно! iPhone. Казалось бы, как круто, Dolby Vision в смартфоне! Но не тут-то было. Маркетинг снова нас увлек своей красивой болтовней. Каким образом получилось так, что в Dolby неожиданным образом смастерили новый стандарт, использующий гамма-кривую HLG, и подразумевающий 10 бит, для меня до сих пор остается загадкой. Но факт остается фактом: специально для Apple Dolby пошли на большие уступки. Что мы имеем в результате? Мы имеет стандарт HLG с возможностью вписывать динамические метаданные от Dolby. И чем дальше в лес, тем больше дров. Чтобы работать с динамическими метаданными от Dolby, колорист должен купить у Dolby не самую дешевую лицензию. У Apple такая лицензия есть, и их нативное приложение имеет возможность работать с этими метаданными. И всё. Все преимущества на этом кончаются, что в принципе вынуждает воспринимать Dolby Vision на смартфонах Apple как обычный HLG 10 бит у тех же Sony. Может быть Apple имеют какие-то далеко идущие планы на этот счет. Но пока что всё это выглядит как красивый маркетинг. Потому что мало того, что никто не имеет лицензий на редактирование метаданных, так еще и пользователей, способных это сделать корректно, надо поискать. Плюс приложений, способных работать с метаданными Dolby Vision, критически мало.
Dolby Vision от Dolby — очень мощный стандарт видео, лучший, что есть сегодня.
Dolby Vision от Apple — жалкое подобие, призванное популяризировать стандарт (все производители телевизоров кинулись его поддерживать), что тоже неплохо. Т.к. тру-колористы стандарт HLG не считают за HDR-стандарт, то и представленный Apple Dolby Vision не вызвал в них никакого восторга.
Как дела обстоят на ОС Android?
Популярность HDR10 привела к тому, что основной разработчик OpenGL ES API — Khronos Group — проигнорировал HLG. Поэтому на данный момент полноценная поддержка HLG в вопросе записи видео невозможна. HDR10 тоже имеет свои проблемы. Мы вынуждены подстраиваться под то, что придумал производитель, который как обычно подумал только о себе, и совсем забыл о сторонних разработчиках. Основной проблемой на сегодня является откровенно странная поддержка механизма применения гамма-кривых к записываемому контенту. Простое применение гамма-кривой PQ приводит к тому, что в светах появляются неприятные артефакты, связанные с тем, что производитель в каком-то месте забыл сделать clamp(). Это почти никак не победить, а если победить, то через такие костыли, которые пользователю невозможно объяснить.
Пример артефактов в светах
Вот так выглядит солнце через ветви деревьев в HDR10 на Sony Xperia 5 III. До третьего семейства Sony был единственным брендом, который был способен работать с HDR10 без каких либо проблем. На сегодня такая проблема не обошла стороной ни один флагман. Что еще раз доказывает мысли любого производителя смартфонов только о себе любимом.
Заключение
Как и всё новое, появляющееся в смартфонах, HDR- видео – это не только большой шаг в развитии привычных всем форматов видео, но и отличная цель для маркетинговых манипуляций.
В том, что касается воспроизведения HDR-видео, на современных смартфонах не возникает никаких проблем. Конечно же, если не брать во внимание такой сверх-стандарт, как Dolby Vision. Его поддерживают лишь единицы: iPhone и несколько Android-смартфонов. Узнать больше можно на странице Netflix.
В том, что касается записи HDR-видео, даже при эгоцентризме разработчиков смартфонов, дела обстоят весьма обнадеживающе. По крайней мере, в mcpro24fps мне удалось реализовать не только запись популярных форматов HDR, но и экранный мониторинг, предоставив пользователям выбор и пространство для экспериментов. Да, не без костылей от устройства к устройству, но таков путь Android-разработчика.
Финальная хорошая новость заключается в том, что сегодня любой смартфон с поддержкой записи 10 бит сможет снять HDR-видео в HLG!
Таким образом любой такой смартфон может легко соревноваться с iPhone с той лишь разницей, что в полученном видео не будет содержаться динамических метаданных Dolby Vision. А значит, у пользователей Android есть возможность показывать языки пользователям iPhone в данном вопросе. Ведь метаданные метаданными, но если их нельзя использовать (редактировать), то ценность их наличия стремится к нулю.
Традиционно постараюсь ответить на все ваши вопросы в комментариях.