в чем смысл hdr
Что такое технология HDR в мониторах
Содержание
Содержание
Магический набор слов «расширенный динамический диапазон», или коротко HDR, все чаще встречается в спецификациях мониторов. Технология HDR делает изображение более живым и реалистичным благодаря увеличению яркости и расширению цветового охвата. При этом значительно возрастает контраст между светлыми и темными участками, что в свою очередь повышает детализацию изображения. HDR приближает картинку на экране к реальной жизни — именно этого пытаются добиться создатели современных фильмов и игр.
С основными понятиями и форматами HDR подробно можно ознакомиться в блоге «Что такое HDR в телевизоре». А мы сразу перейдем к стандартам и требованиям HDR для PC.
Стандарты HDR для мониторов
Маркетологи любят клеить ярлычок «HDR» практически на любой монитор. В отличие от телевизоров, где все более или менее ясно, на рынке мониторов какое-то время просто не существовало четкого понимания HDR-дисплея. Навести порядок смог появившийся в 2018 году стандарт VESA DisplayHDR. Он гарантирует потребителям, что устройство с таким сертификатом может качественно воспроизводить HDR-контент. Существуют три основных стандарта VESA DisplayHDR. Цифры в названии означают пиковую яркость, необходимую для получения сертификата.
VESA DisplayHDR 400 — начальный уровень с простыми требованиями: пиковая яркость 400 нит и 8-битная матрица. Технология локальной подсветки не обязательна, поэтому эффект HDR сильно ощутим не будет. Символично, что цены на подобные мониторы начинаются как раз с 400 долларов.
VESA DisplayHDR 600 — стандарт более требовательный: необходимы яркость 600 нит, 10-битная матрица и локальная подсветка (чаще всего динамическая контурная). Стоимость большинства таких дисплеев превышает 1000 долларов.
VESA DisplayHDR 1000 — стандарт для high-end-мониторов с максимальной яркостью 1000 нит, 10-битной матрицей и строгими требованиями к технологии локального затемнения. Это обеспечивает вдвое большую контрастность по сравнению с DisplayHDR 600. Такие устройства имеют утолщенный корпус с перфорацией для охлаждения системы матричной подсветки. Стоимость монитора с диагональю 27-35 дюймов зачастую составляет более 3000 долларов.
Недавно появился новый стандарт — VESA DisplayHDR 1400. Он предназначен для сертификации профессиональных мониторов. Кроме невероятной яркости в 1400 нит требуется расширенный до 95 % охват цветового пространства DCI-P3 65. Данный сертификат пока не получил ни один монитор.
Следующие три стандарта предназначены для ноутбуков.
VESA DisplayHDR 500 — требует 10-битную матрицу и локальную подсветку. Ограничение по пиковой яркости в 500 нит призвано не дать перегреться тонкому дисплею.
VESA DisplayHDR 400/500 TRUE BLACK — основаны на оценке минимальной яркости при передаче черного цвета. Чем меньше, тем лучше. При этом допустимый уровень составляет 0,0005 нит — нижний предел для стандартных колориметров.
Отдельно идет сертификация от компании AMD. FreeSync Premium Pro требует от мониторов:
Мониторов с этим сертификатом автору найти не удалось, однако уже есть небольшой список компьютерных игр, соответствующих данному стандарту.
Иногда производители пытаются добиться нужного эффекта путем накручивания настроек контрастности и яркости, поэтому перед покупкой лучше свериться со списком сертифицированных HDR-моделей. Также отметку о сертификате можно найти на упаковке монитора и сайте производителя.
Контент
Скажем сразу, с HDR-контентом для ПК дела обстоят неважно. Стриминговые сервисы типа Netflix, Disney+, AppleTV+ и HBO Max заточены прежде всего под телевизоры и не всегда корректно отображают HDR-контент на PC. Выходом могут стать фильмы на UHD Blu-ray-дисках при наличии соответствующего привода.
Больше, чем кто-либо, оценить возможности HDR-мониторов смогут геймеры. К их сожалению, с этой технологией работают пока лишь некоторые компьютерные игры: Halo, Assassin’s Creed Odyssey, Metro Exodus, Far Cry 5, Borderlands 3, RE 2 и несколько других. Как все печально, можно увидеть, например, в Microsoft Store.
Аппаратное и программное обеспечение
Для воспроизведения HDR-контента одного HDR-монитора недостаточно — нужны кабели DisplayPort 1.4 или HDMI 2.0 и соответствующая видеокарта:
Война форматов, которая идет на рынке HDR-ТВ, не коснулась мониторов: Windows 10 безальтернативно поддерживает только формат HDR10. Исключением является Dolby Vision, с которым способны работать всего несколько профессиональных мониторов посредством специальных декодеров.
Для воспроизведения HDR-контента на PC требуется ОС Windows 10, кодеки для декодирования 10-битного видео (HEVC или VP9) и последняя версия драйверов WDDM. В телевизорах HDR-контент обычно запускается автоматически, на PC эту функцию необходимо активировать вручную, следуя инструкциям Microsoft. Если есть сомнения в активации HDR-режима, можно воспользоваться специальной тестовой утилитой от Vesa из магазина Microsoft.
Возможно, в будущем ОС научится корректно узнавать HDR-контент и будет автоматически включать его поддержку. Пока же во избежание цветовых искажений во время обычной работы HDR-режим лучше отключать.
XDR от Apple
В разговоре об HDR-мониторах, нельзя не упомянуть компанию из Купертино, которая в прошлом году представила свое видение расширенного цветового диапазона. Технология, получившая название Extreme Dynamic Range (XDR), была реализована в мониторе Pro Display XDR.
Стоимость устройства составила 380 000 рублей за базовую комплектацию (что, в принципе, можно обосновать превосходными характеристиками) и 80 000 за ножку (что логике уже не поддается). Если отвлечься от вопроса цены, дисплей бесспорно очень хорош. Монитор с диагональю 32 дюйма имеет уникальное разрешение 6016 х 3384. Стандартная яркость панели достигает 1000 нит, пиковая — 1600 нит.
Но, несмотря на громкое название, за рамки общепринятых стандартов HDR компания не вышла. Имея 10-битную матрицу и 576 зон подсветки, Pro Display XDR не сильно отличается от других премиальных мониторов, а впечатляющие показатели достигаются за счет огромной пиковой яркости.
О чем еще молчат маркетологи
При потреблении видео- и игрового контента технология HDR безусловно дает новые ощущения, но есть несколько спорных моментов. Во-первых, высокие значения пиковой яркости оказывают крайне негативное воздействие на глаза. Особенно на расстоянии стандартного полуметра от матрицы. Особенно в темноте.
Во-вторых, мониторы с псевдо-HDR часто грешат перекрученными настройками, которые просто убивают точность цветопередачи.
В-третьих, HDR в мониторах является лишь одним из многих направлений развития: вчера производители рекламировали реалистичную физику, сегодня — трассировку лучей, завтра появится что-нибудь еще. Пока неясно, станет ли HDR одной из ключевых характеристик при выборе монитора в будущем.
Что такое HDR?
Объясняем, как устроен высокий динамический диапазон.
Polina Vari для Skillbox Media
High Dynamic Range — технология обработки изображений и видео, позволяющая получить более высокий диапазон между самой светлой и самой тёмной частью картинки.
Телевизоры и мониторы с функцией HDR обладают большей яркостью, насыщенностью и контрастностью изображения — за счёт этого увеличивается палитра цветов. Дисплей отображает более глубокие уровни чёрного и больше ярких светлых участков. Более ранняя, но похожая технология называлась SDR — Standart Dynamic Range.
С помощью HDR разработчики усиливают эффект присутствия: появляется возможность отобразить детали, которые игрок не увидел бы при SDR. В играх самые яркие точки находятся в бликах отражения, взрывах и на солнце. Отображение тёмных участков позволяет, например, в survival horror увидеть приближающегося противника в полной темноте.
Аббревиатура HDR имеет несколько значений: в фотографии — многократная съёмка с разными значениями экспозиции; в геймдеве же графический эффект High Dynamic Range Rendering, что практически всегда сокращают до HDR, включает в себя, например, эффект размытия картинки — bloom.
Сценарист и копирайтер. Утверждает, что видел все фильмы и прошёл все игры, но редакция отказывается ему верить.
Как подключить HDR?
Технология работает на консолях Sony и Microsoft, начиная с PS4 и Xbox One S. Минимальные требования для работы HDR на ПК:
Для HDR-картинки на любой платформе потребуется:
Все игры одинаково отображают HDR?
В играх существует два способа отображения HDR: встроенная поддержка и автообновление со стандарта SDR.
Игры с лучшим HDR по версии Digital Foundry
В большинстве игр, выпущенных до 2017 года, отсутствует встроенная поддержка HDR. К тому же далеко не все игры адаптированы под высокий динамический диапазон одинаково хорошо. Список игр для ПК и мобильных платформ можно найти по ссылке.
Тестирование функции Auto HDR на консоли Xbox Series X
Одной из ключевых фич Xbox Series X/S стала функция Auto HDR — автоматическое обновление совместимых игр с SDR до HDR. Функция работает и на ПК для многих игр, совместимых с DirectX 11 и DirectX 12. Включить Auto HDR можно в настройках Windows HD Color.
В качестве хорошего примера Microsoft выделяет Gears 5: слева — картинка SDR, посередине — Auto HDR, справа — HDR, разработанный студией The Coalition специально для этой игры. Оттенки серого — области сцены, которые полностью показывают SDR-дисплеи. Цвета радуги — области, которые могут отображаться только при работе HDR. Созданный The Coalition встроенный высокий диапазон показывает больше цветов и оттенков, чем автообновление картинки. Тем не менее сейчас на рынке мало игр, подобных Gears 5.
«Для настройки HDR в Gears 5 мы провели много настроек контента — например, вспышки дула после выстрела и скайбоксы должны находиться в правильном диапазоне светимости. Параметры экспозиции различаются для каждого уровня: иногда локация смотрится отлично, но следующий после неё уровень выглядит с теми же настройками ужасно.
Мы потратили много времени на то, чтобы экран калибровки представлял различные сценарии освещения. Реализовали возможность скрыть калибровочное изображение при настройке ползунков HDR, вывели кривую для представления выходного сигнала HDR, добавили элементы управления — контраст HDR и максимальную яркость. Они помогут игроку добиться желаемой картинки».
Колин Пенти,
технический арт-директор Gears 5
Какие бывают виды HDR?
Большинство стандартов HDR создаёт организация VESA. Video Electronics Standards Association — Ассоциация по стандартизации электроники, основанная в 1989 году девятью производителями видеокарт.
DisplayHDR — стандарт VESA, определяющий качество высокого динамического диапазона. Уровни HDR определяют по результатам тестов на яркость, контрастность и цветовой охват. Вы можете проверить, как работает HDR на вашем мониторе, с помощью специального теста.
Председатель рабочей группы VESA DisplayHDR Роланд Вустер рассказывает о сертифицированных продуктах
Ключевой показатель — пиковая яркость — определяет красочность небольших выделенных частей изображения без изменения цветопередачи окружающего пространства. Пример — чёрное ночное небо и звёзды разной яркости. Единицы измерения — ниты или канделы [от лат. candela — свеча, сила света, излучаемая одной свечой] на квадратный метр. Чем выше значение, тем более заметна разница между самыми светлыми и тёмными точками изображения.
В формате прошлого поколения — SDR — показатель составлял от 100 до 350 нит. Базовый уровень — DisplayHDR 400 — выдаёт минимальную пиковую яркость до 50% выше, чем на большинстве SDR-дисплеев, к тому же без значительного увеличения стоимости. Это единственный стандарт с 8-битным качеством изображения, остальные включают в себя 10-битную обработку изображения.
ЖК-дисплеи не излучают свет сами по себе, вместо этого подсветка просвечивает через материал дисплея — так работает технология затемнения. Большинство DisplayHDR используют локальное затемнение — светодиоды в подсветке сгруппированы в блоки, которые выключаются в определённых участках экрана, благодаря чему чёрный цвет будет глубже. В стандарте True Black подсветка может работать на уровне пикселей.
True Black отличается ещё максимальным количеством кадров для перехода от чёрного к наивысшей яркости. В отличие от остальных стандартов, переход занимает всего два кадра.
Все виды DisplayHDR входят в HDR10. Фактически любой высокий диапазон идёт в стандарте HDR10, который используется всегда, если не указано обратное. Это открытый стандарт, производители дисплеев используют технологию без отчислений создателю.
Ассоциация недавно выпустила опровержение о новом DisplayHDR 2000 — у VESA нет такого стандарта, несмотря на анонсы Samsung и Acer.
Помимо VESA, и сами производители дисплеев создают стандарты HDR. Видов высокого диапазона действительно много, сейчас для видеоигр актуальны некоторые из них.
Dolby Vision HDR — версия от компании Dolby. Ключевое отличие — поддержка глубины цвета вплоть до 12 бит. Dolby заявила, что технология выдаёт в 40 раз более яркие светлые участки и в 10 раз более глубокие уровни чёрного. Сейчас функция поддерживается в немногих играх — например, в DIRT 5 или Call of Duty: Warzone.
Технология находится на стадии тестирования. Microsoft планирует в 2021 году добавить Dolby Vision на ПК и консоли Xbox нового поколения. Dolby Vision — закрытый стандарт: в отличие от открытого HDR 10, для него требуется сертифицированное оборудование. Из-за этого возрастает цена на дисплеи с поддержкой технологии.
FreeSync HDR — технология компании AMD. Как заявляют разработчики, с помощью FreeSync частота обновления экрана синхронизируется с частотой кадров видеокарты. Это позволяет уменьшить задержку ввода, разрывы изображения и прерывания во время игры.
Поддержка AMD FreeSync реализована в Call of Duty: Black Ops 4, Borderlands 3, Far Cry 5 и готовящейся к выходу шестой части, полный список можно посмотреть на сайте AMD. Для активации этой технологии нужен монитор с сертификатом FreeSync HDR и совместимая видеокарта.
Как HDR влияет на производительность?
Тесты FPS по видеокартам AMD и NVIDIA позволяют увидеть разницу в производительности. Чаще всего включение HDR приводит к снижению частоты кадров в зависимости от реализации технологии в конкретной игре: от незначительной потери 0,4 FPS в Star Wars: Battlefront 2 на карте AMD до ощутимой просадки на 12 кадров в Destiny 2 на карте NVIDIA. Подробнее про FPS и влияние частоты кадров в секунду на ощущения от игр мы писали в другой статье.
Сравнение производительности в Hitman, Assassin’s Creed: Odyssey, Far Cry 5 и других играх
Кроме снижения FPS, может увеличиваться задержка ввода. Input lag — критически важный фактор в киберспорте. Помимо этого, часто в телевизорах нельзя активировать игровой режим и HDR одновременно, придётся выбирать, что важнее — производительность или картинка.
Подытожим
HDR сейчас напоминает гонку технологий. Все крупные производители пытаются сделать превосходящие конкурентов стандарты, что приводит к появлению HDR практически в любом современном дисплее.
Если вы соревнуетесь в киберспорте и для вас важнее скорость отклика и частота кадров, разумнее всего будет играть без HDR и не терять драгоценные миллисекунды. Если играете в одиночные игры или мультиплеер для вас — развлечение, а не спорт, HDR сделает картинку реалистичнее и усилит эффект погружения.
Что такое HDR в телевизоре
Содержание
Содержание
Сегодня поговорим о технологии HDR в телевизорах. Для ее демонстрации маркетологи любят показывать сочную и яркую картинку рядом с серым и унылым изображением. Мудрый пользователь тут же задаст вопрос: «А не хотят ли меня надурить очередным хитрым способом? Например, накрутив настройки изображения, добавив яркости и контрастности?» И да, и нет. Впрочем, обо всем по порядку.
Все изображения, иллюстрирующие возможности HDR, смоделированы!
Терминология
SDR (Standard Dynamic Range) — стандартный динамический диапазон яркости и контрастности. Появился в то время, когда возможности передачи и обработки информации были ограничены, поэтому ее приходилось обрезать и сжимать. В результате выводимое на экран изображение значительно отличалось от реальности.
HDR (High Dynamic Range) — расширенный динамический диапазон. Современная технология, позволяющая сделать изображение максимально реалистичным. При этом значительно повышается детализация в темных и светлых сценах. Реализация HDR связана с такими характеристиками, как яркость, контрастность и цветопередача.
Яркость — максимальный уровень белого цвета, который способно отобразить устройство. Единица измерения — кд/м² (нит).
Контрастность — разница между самым светлым и самым темным участком экрана. Например, контрастность 1000:1 означает, что белые участки в 1000 раз ярче темных. Уровень контрастности определяется тем, насколько насыщенным выглядит темный цвет и насколько ярко отображается белый. Как правило, чем выше контрастность, тем лучше детализация.
Цветопередача — количество воспроизводимых телевизором цветов и оттенков. Зависит от битности матрицы.
Local Dimming — локальная подсветка, которая в одном кадре с разной яркостью подсвечивает разные фрагменты матрицы. Помогает придать насыщенность и глубину черному цвету за счет адресного отключения светодиодов.
Метаданные— сопроводительная информация о том, как телевизор должен отобразить сцену. Статические метаданные несут единые настройки для всего фильма. Динамические регулируют параметры не только каждого кадра, но даже отдельных его участков.
Сразу оговоримся, что HDR в фотоаппарате и HDR в телевизоре — это абсолютно разные вещи, которые не имеют друг к другу никакого отношения.
Что же такое HDR?
Ключевая цель технологии HDR заключается в передаче изображения, максимально приближенного к тому, каким его видит глаз или изначально задумывал автор. Говоря простым языком, HDR дает более естественную картинку и красивые точные цвета.
Особенно заметно данный эффект проявляется в темных и светлых сценах.
Большинство современных 4К-телевизоров по умолчанию оснащены технологией HDR. Для ее реализации требуется 10-битная матрица, пиковая яркость около 1000 нит, высокая контрастность (чем выше, тем лучше), локальная подсветка, разъемы HDMA 2.0а.
4К-ТВ бюджетного и среднего ценового сегмента часто имеют псевдодесятибитную (8 бит + FRC) матрицу и рабочую яркость в диапазоне 300-400 нит, поэтому их возможности HDR не совершенны.
Надпись на коробке еще ни о чем не говорит. Иногда производители телевизоров пытаются преобразовать обычный контент в имитацию HDR. Устройство анализирует информацию о контрастности и яркости сигнала SDR и расширяет диапазон, пытаясь приблизиться к качеству HDR. Полученная при этом картинка заметно уступает оригинальному расширенному диапазону. Например, у компании Samsung подобная технология называется HDR+, у LG — HDR Effect.
Логотипы «ULTRA HD Premium» и «4K HDR» на упаковке телевизора гарантируют поддержку технологии.
Чтобы насладиться HDR, нужен не только HDR-телевизор, но и HDR-контент. Устройство, поддерживающее HDR, чаще всего самостоятельно распознает соответствующие файлы и автоматически их воспроизводит. Обычные фильмы имеют стандартный динамический диапазон и не способны раскрыть всю прелесть технологии. Контент должен быть получен из определенного источника. Это могут быть:
некоторые игры для приставок, начиная с PlayStation 4 Pro и Xbox One X (например, Horizon Zero Dawn и Forza Horizon 4). В играх технология HDR усиливает эффект погружения и улучшает детализацию при разных уровнях освещения. Очевидно, что в ближайшем будущем HDR будет сопровождать большинство новых консольных проектов.
Форматы HDR
Перед покупкой телевизора нужно решить, какой из вариантов HDR подходит именно вам. Производители любят изобретать собственные маркетинговые названия, что может сбить с толку обычного пользователя. Однако все сводится к нескольким основным форматам.
HDR10 — самый распространенный формат с открытым исходным кодом. Пропускает до 10 бит контента, а палитра цветов составляет один миллиард оттенков. Использует статические метаданные, что считается его недостатком, так как технология раскрывается не полностью. Совместим почти со всеми HDR-телевизорами, стриминговыми приставками, онлайн-сервисами, UHD Blu-ray-дисками. Более 99 % HDR-контента имеет его поддержку.
Dolby Vision — формат, имеющий лучшую по качеству картинку. Применяет 12-битное кодирование с 70 миллиардами цветовых оттенков. Благодаря динамическим метаданным параметры HDR могут меняться в каждой сцене фильма. Требует лицензии, а потому чаще используется в премиальных моделях телевизоров. Samsung игнорирует данный формат. Фильмы с поддержкой DV встречаются на Netflix, Amazon Prime Video, Apple TV+ и на UHD Blu-ray, но в целом контента пока немного.
HDR10+ — совместная разработка Samsung и Panasonic. Является упрощенным 10-битным аналогом Dolby Vision, не требующим лицензии. Также использует динамические метаданные. Так как формат был создан Samsung, из-за маркетинговых соображений он вряд ли появится на устройствах главных конкурентов компании. На сегодня он есть в телевизорах Samsung, Panasonic, TCL и Hisense. Не поддерживается UHD Blu-ray-дисками. Из стриминговых сервисов его используют Amazon Prime Video, HBO Max.
Реже встречаются следующие форматы:
HLG (Hybrid Log Gamma) — подразумевает один сигнал для HDR и SDR. Не использует метаданные и по качеству уступает всем выше перечисленным форматам. SDR-телевизоры способны отображать HLG, что позволяет использовать его в широком вещании. Поддерживается многими ТВ, но контента мало (например, некоторые YouTube-ролики).
Advanced HDR (SL-HDR1,2,3) — целый набор разных форматов, созданный Technicolor. Версия SL-HDR1 обратно совместима с SDR-телевизорами. SL-HDR2 использует динамические метаданные и похожа на Dolby Vision и HDR10+. SL-HDR3 — аналог HLG с динамическими метаданными. Встречается редко, контента еще нет, но потенциал огромный.
Теоретически все форматы могут быть собраны в одном телевизоре, но на практике это большая редкость. Обычно современные устройства имеют не больше 2-3 видов HDR. Чтобы узнать, какой формат поддерживает та или иная модель, надо зайти на сайт производителя и тщательно изучить спецификации.
Подведем итоги. HDR10 является самым популярным и распространенным форматом. Dolby Vision — продвинутый вариант для любителей кино. HLG может стать следующим шагом в эволюции ТВ-вещания. Будущее же HDR10+ и Advanced HDR остается пока под вопросом.
Темная сторона HDR
HDR великолепно выглядит на тестовых роликах и программах о природе и путешествиях. Однако его преимущества не столь очевидны в случае обычных фильмов.
Спустя какое-то время восторг проходит, HDR-видео начинает казаться неестественным, а глаза устают. Возможно, вина лежит на режиссерах, которые в погоне за яркой картинкой перегибают палку в расширении динамического диапазона контента. Любой яркий экран в темном помещении несет солидную нагрузку на глаза. HDR со своими яркими и насыщенными цветами только усугубляет проблему. Именно поэтому некоторые производители предлагают несколько уровней HDR для разных типов освещения.
Наглядные примеры явного перебора с HDR
Маркетологи преподносят HDR как большой бонус. При этом скромно умалчивается, что, по сути, технология ничего не стоит производителю. 4К-телевизоры и так имеют 10- или псевдо 10-битную матрицу, хорошую яркость и контрастность, а локальную подсветку ставят в телевизоры уже более 10 лет. Однако именно HDR, похоже, является основным направлением развития телевизионных технологий на ближайшие годы.