Все, что вам нужно знать об HDR в компьютерных мониторах

Лет 10-15 назад любой человек придя в магазин покупать телевизор мог особо не заморачиваться, так как основу ассортимента составляли кинескопные аппараты и плоские плазменные панели. Сегодня, взглянув на обилие ТВ-устройств, возникает целая тонна вопросов, ведь с рекламных плакатов и витрин на покупателя бросаются непонятные обозначения UHD, OLED, HDR…. Мы еще к новому разрешению 4К не успели привыкнуть, а на горизонте маячит уже новое 8К.

Более того, далеко не всегда очевидно, что одна и та же технология может называться по-разному, при этом все они обещают поистине реалистичную картинку при просмотре фильмов. Попробуем же разобраться во всех этих обозначениях и классифицировать телевизоры, согласно свойствам, на которые влияют применяемые в них технологии.

Технологии изготовления дисплеев

Наиболее известные сегодня технологии, применяемые для изготовления дисплеев телевизоров (а также, мониторов и экранов смартфонов) это LED, OLED и QLED. В их основе лежат светодиодные полупроводники. Они экологичны, безопасны и потребляют не очень много электроэнергии. А в чем же разница?

Жидкокристаллические самые распространенные среди устройств отображения. Как понятно из названия в их основе лежат жидкие кристаллы, которые располагаются в многочисленных типах матриц. Но сами по себе кристаллы не светятся, поэтому в современных ТВ-панелях используется LED-подсветка из нескольких светодиодов.

Основная особенность таких дисплеев заключается в самой низкой деградации пикселей. Такие телевизоры могут работать десятилетиями. В зависимости от технологии изготовления матрицы, ЖК-дисплеи могут обеспечивать хорошие углы обзора, высокую яркость и хороший контраст. А стоимость таких устройств заметно ниже высокотехнологичных изысков, о которых мы поговорим ниже.

OLED-панели используют для передачи изображения так называемые органические светодиоды. Для их создания используются слои пленки из органических полимеров отсюда и название. OLED-дисплеи сразу привлекают внимание более высокой яркостью и цветностью изображения по сравнению с традиционными ЖК-экранами. При этом диапазон яркости у них очень большой, и они единственные способны отображать настоящий черный цвет.

Углы обзора у OLED-дисплеев лучше, чем у ЖК (правда, разница не столь критична): вы не увидите на экране изменений в цвете под каким бы углом на него не смотрели. Энергопотребление OLED-дисплеев тоже чуть ниже, да и размеры их тоньше, так как им не нужна дополнительная подсветка. Вот только некоторых цветов весьма небольшой (в среднем около трех лет непрерывной работы), при этом цена на OLED-телевизоры заметно выше, чем на ЖК-аналоги.

Технология изготовления QLED-экранов появилась сравнительно недавно и разработана компанией Samsung. Несмотря на созвучие с OLED, данная технология в исполнении для современных ТВ-экранов, близка, скорее, к LED-панелям. Вместо светодиода в качестве пикселя выступает миниатюрных размеров кристалл, который назвали или «квантовая точка».

Под воздействием электрического тока от матрицы кристаллы начинают светиться и излучать цвет. Цвета могут быть разные, в зависимости от материала, из которого сделаны кристаллы. Очевидные плюсы QLED-дисплеев заключаются в расширенном цветовом охвате по сравнению с LED-панелями и в самом низком энергопотреблении из всех вышеперечисленных технологий. Что не менее привлекательно срок службы таких экранов выше, чем у OLED-панелей (около 7 лет наработки).

Технологии улучшения изображения

Не только технологии исполнения телевизионных экранов сказываются на качестве финального изображения. Не последнюю роль здесь играют программные алгоритмы улучшения картинки. Самая известная из них — технология расширенного динамического диапазона или HDR, которая призвана сделать изображение более детальным, благодаря точной прорисовке всех оттенков и плавных переходов между ними. Но мало кто обращал внимание, что данная опция обозначается аж тремя стандартами. Что они обозначают рассказываем ниже.

HDR10

Стандарт HDR10, который поддерживают все устройства с логотипом Premium UHD, это нечто большее, чем просто HDR. Цифра 10 в конце обозначает глубину цвета в 10 бит, которая характеризуется лучшей прорисовкой цветовых тонов. Даже в ночных сценах вы будете наблюдать не черную картинку, а начнете различать детали. Эта технология успешно используется даже в видеоиграх, усиливая впечатление от происходящего на экране.

Стандарт Dolby Vision обеспечивает наилучший на сегодняшний день эффект HDR. Он поддерживает глубину цвета в 12 бит, а для воспроизведения 12-битного видео телевизорам требуется отдельный аппаратный чип. Как следствие, ТВ-устройства с поддержкой HDR Dolby Vision будут стоить дороже, но обеспечат при этом лучшее отображение тонов и градиентов.

Воспроизводить видеоролики формата Dolby Vision на телевизорах с поддержкой HDR10 не имеет особого смысла: если телевизор имеет разрешение 4К, изображение на нем будет таким, будто вы смотрите экстраполированное (растянутое до большего разрешения) Full HD.

Стандарт, представленный компанией Samsung, может создать серьезные трудности для двух предыдущих алгоритмов улучшения изображения. позволяет динамически описывать контраст и цвета изображения для каждой отдельной сцены в реальном времени, а не статически, как это происходит в случае с Dolby Vision и HDR10.

То есть данный стандарт позволяет значительно улучшить динамический диапазон цветовых оттенков даже потокового вещания. Правда, для этого данный стандарт должны поддерживать онлайн-кинотеатры. На данный момент это может предложить только сервис Amazon Video.

Разрешения экрана

С экранами и улучшайзерами изображения определились теперь дело за малым. Какое же разрешение выбрать? Хотя, тут, кажется, ответ очевиден. Ставку надо делать на 4К, особенно если вы покупаете телевизор для просмотра кинофильмов. А вот в случае если вы подбираете небольшой телевизор для кухни, то логичнее не гоняться за новыми технологиями, а остановиться на старом-добром ЖК-телевизоре с разрешением Full HD.

UHD или 4K

Ультраразрешение 4К или UHD уже достаточно плотно вошло в сферу телевизоров и мониторов, став мейнстримовым. Эта маркировка говорит о том, что экран телевизора содержит в 4 раза больше пикселей, чем Full HD-экраны. На практике это выглядит так: за счет более маленького размера пикселя при одинаковой диагонали телевизор с 4К будет показывать более четкое изображение с плавными контурами отсутствием градиентов. Если выбирать между Full HD и UHD выбор на сегодня очевиден. Ультраформат приоритетнее и станет хорошим заделом на будущее.

SUHD

А вот встретив логотип SUHD, не ведитесь на этот маркетинговый ход. Речь не идет ни о каком разрешении «супер-4К». Определение супервысокой четкости принадлежит компании Samsung, которая наделила таким названием свои телевизоры с экранами на основе «квантовых точек» или QLED, о которых мы говорили выше. По факту речь идет о все том же ультраразрешении 4К, реализованном на QLED-экране.

Если вы готовы немного подождать или прямо сию секунду желаете приобрести самый лучший телевизор с самым лучшим разрешением выбирайте панели с разрешением 8К, который обеспечит восьмикратное увеличение Full HD-разрешения. На сегодняшний день их можно пересчитать по пальцам, а мейнстримом они станут не раньше, чем, через пару лет. Отметим еще и то, что контента в разрешении 8К на сегодняшний день тоже не так много, поэтому, если вы не планируете уехать на ПМЖ в Японию, возможно вам и не нужен такой суперкрутой телевизор.

Телевидение сверхвысокой чёткости стремительно вошло в нашу жизнь. Сейчас уже не кажется чем-то нереальным ни видео с разрешением 3840 на 2160 пикселей, ни игры с поддержкой такого разрешения. В формате Ultra HD ведут вещание как онлайн-кинотеатры, так и операторы спутникового телевидения. Мониторы, телевизоры и проекторы с разрешением 4К (что обычно означает те самые 3840 на 2160 пикселей, или, что реже, 4096 на 2160) представлены на рынке большим количеством моделей, при этом относительно дорогими пока остаются только проекторы, тогда как мониторы и телевизоры по цене уже доступны массовому покупателю. Сама сущность удвоения разрешения при переходе от Full HD к 4K UHD потребителям понятна и не требует специального объяснения — выше разрешение, выше четкость, детализация изображения, можно ближе сидеть к экрану, так, чтобы не было видно пиксельной структуры и картинка охватывала больший угол зрения, то есть изображение приближается к реальности, к тому, что видит человек в окружающем его мире.

Следующим этапом развития индустрии, связанной с визуализацией, является внедрение поддержки широкого динамического диапазона или HDR (от h igh d ynamic r ange), который в сочетании со сверхвысоким разрешением и приводит к концепции 4K HDR . HDR — что это такое? Зачем нужен HDR в телевизоре или проекторе? Что получает пользователь от HDR? Постараемся дать ответы на эти вопросы, а уж стоит ли доплачивать за HDR или менять телевизор на модель, поддерживающую HDR, пусть решает каждый сам за себя.

Зрение человека может работать в огромном диапазоне яркости, а именно от 0,000001 кд/м² до 100 000 000 кд/м². Для знакомых с фотографией и видеосъемкой уточним, что это соответствует примерно 46,5 ступеням экспозиции. При этом до 0,01 кд/м² работает так называемое ночное зрение. В этих условиях активны фоторецепторы с высокой чувствительностью — палочки. К особенностям ночного зрения относятся низкая разрешающая способность и отсутствие способности различать цвета. В условиях с яркостью превышающей 10 кд/м² работают фоторецепторы другого типа — колбочки, а зрение становится дневным, с высокой разрешающей способностью и цветным. В условиях перехода от 0,01 до 10 кд/м² зрение сумеречное, сочетающее свойства ночного и дневного. Очевидно, чтобы изображение было цветным и сохраняло детализацию, нижняя граница яркости самых темных оттенков должна находиться в зоне сумеречного зрения и лучше ближе к границе дневного зрения.

С верхней границей помогает определиться тот факт, что установившийся зрительный контраст находится на уровне 5000:1 или чуть более 12 ступеней экспозиции. Связано это с тем, что зрение человека с помощью разнообразных механических (зрачковая реакция), фотохимических и нейронных адаптивных процессов подстраивается под окружающие условия так, чтобы сохранить максимальную эффективность. В итоге, например для 0,1-1 кд/м² воспринимаемого глазом как черный цвет мы получим требуемую яркость белого на уровне 500-5000 кд/м².

Таким образом, чтобы иметь способность передавать изображение максимально приближенное к тому, что видит человек в реальной жизни, телевизор должен выводить яркую и контрастную картинку, с итоговым статическим динамическим диапазоном порядка 5000:1. При этом лучше, если реальный динамический диапазон будет выше этого значения, чтобы скомпенсировать адаптацию зрения под изменение средней яркости на экране и под уровень освещенности в помещении.

Однако, в случае видео поддержка HDR не означает только высокую яркость и контрастность. Цифровое видео подразумевает, что уровни яркости оттенков кодируются числами с ограниченным диапазоном значений. Например, для обычного видео яркость каждого из трех цветов — красного, зеленого и синего — кодируется с помощью значений от 16 (черный) до 235 (белый), что дает всего 220 градаций яркости одного цвета или оттенков на шкале серого (8-битное число на цвет). Такое небольшое количество ступеней приводит к существенной разнице в яркости соседних оттенков, которая в относительном выражении растет по мере уменьшения светлоты оттенка. При этом если относительная разница в яркости достигает 2% (для темных оттенков этот порог увеличивается), то зрительно уже может быть заметна граница между оттенками, изображение приобретает характерную полосатость и становится неестественным. По факту, если за нижнюю границу принять яркость, ниже которой полосатость может быть заметной, то в случае обычного 8-битного кодирования цвета динамический диапазон будет всего порядка 40:1, а мы, как расписано выше, хотим получить минимум 5000:1, и чтобы не было артефактов. Конечно, обычно эффект полосатости из-за пространственного и динамического смешения цветов в случае естественных изображений, полученных с камеры, выражен слабо или отсутствует даже для 8-битной картинки, но такая зависимость от условий неприемлема. Очевидным решением является повышение числа градаций оттенков, то есть кодировать уровни яркости не 8-битными, а 10 или 12-битными числами. Дополнительно можно использовать особые зависимости (передаточные функции) яркости от числового значения оттенка, сохраняющие разницу в яркости между оттенками меньше заметного глазом изменения во всем диапазоне яркостей. Итоговое сочетание высокой яркости, контрастности и отсутствие артефактов (полосатости) во всем диапазоне оттенков уже может быть основой для демонстрации изображения, максимально приближенного к тому, что видит человек в реальном мире. В этом и заключается основной принцип HDR.

Отметим, что технология HDR подразумевает соблюдение необходимых условий на протяжении всех этапов: съемка в HDR, обработка в HDR, хранение в формате с поддержкой HDR, передача на устройство отображение и собственно вывод в HDR. На настоящий момент принято несколько стандартов HDR. Самыми распространенным являются, по всей видимости, три, а именно HDR10, Dolby Vision и Hybrid Log-Gamma. В зависимости от стандарта, кроме собственно изображения могут передаваться дополнительные статические данные и динамические данные, для каждой сцены свои, помогающие устройству отображения добиваться еще большей реалистичности.

А что с контентом в формате 4K HDR , насколько он доступен в настоящий момент? Перспективными источниками 4K HDR выглядят онлайн-сервисы, предоставляющие потоковую передачу видео в формате до 4K HDR. На настоящий момент в этом формате можно посмотреть фильмы в онлайн-кинотеатрах, например, Amazon Video и Netflix, отечественном Okko, кроме того, на YouTube есть ролики в 4K HDR. Еще одним источником контента 4K HDR являются игры, в частности игровая приставка Sony PlayStation 4 Pro поддерживает вывод в 4K HDR для почти 80-ти игр, в частности для Horizon Zero Dawn.

В качестве примера устройства отображения, поддерживающего 4K HDR, рассмотрим телевизоры Sony BRAVIA серий , и .

Новые серии BRAVIA XE93/XE94, кроме стандарта HDR10, также поддерживают стандарт Dolby Vision — HDR-формат, разработанный компанией Dolby Laboratories, а с выходом обновления программного обеспечения стоит ожидать поддержку Hybrid Log Gamma — третьего распространенного стандарта HDR.

Технология подсветки Slim Backlight Drive+ в серии XE93 обеспечивает более точный контроль над локальным затемнением. Благодаря специальной системе торцевой светодиодной подсветки (световая панель оснащена двойным блоком светодиодов) обеспечивается высокая яркость и контрастность изображения при этом сохраняется максимально тонкий корпус. Телевизоры серии XE94 оснащены системой ковровой подсветки (по всей поверхности матрицы) с локальным затемнением.

4K HDR Процессор X1 Extreme в сериях XE94/XE93 обеспечивает высокое качество изображения за счет трех новых технологий: HDR-ремастеринг на основе объектов (Object-based HDR remastering), Super Bit Mapping 4K HDR, позволяющий передать плавные цветовые переходы, и обработка сигнала с помощью двух баз данных (Dual database processing), одна из которых отвечает за подавление шумов, а вторая за улучшение качества изображения.

Технология повышает качество видео в различных форматах, включая HDR, путем регулировки яркости подсветки в отдельных областях экрана.

Технология еще больше повышает яркость и точность передачи цветовых оттенков. Благодаря более широкой палитре цветов и более естественным оттенкам изображение становится максимально привлекательными.

Дизайн корпуса телевизоров новой линейки выполнен в формате 360° — эти модели отлично смотрятся с любой стороны. Тонкий корпус и специальная система размещения кабелей позволяют органично вписать телевизор в любой интерьер. В моделях новой линейки реализована оригинальная система для скрытого размещения кабелей внутри подставки.

Они останутся незаметными, с какой стороны вы бы ни посмотрели на телевизор. Например, коммутация на тыльной стороне телевизоров серии XE94/X93 скрыта за стильной панелью, выполненной из высококачественного пластика с сетчатым рисунком. Отдельные элементы панели легко снимаются для быстрого доступа к разъемам и подключению внешних устройств. Благодаря такому дизайнерскому решению был найден компромисс между стилем и функциональностью — телевизор выглядит привлекательно, с какой стороны вы бы на него ни посмотрели, в то же время он обеспечивает все возможные варианты подключения.

Для настенного размещения телевизоров серии XE93/XE94 был разработан специальный поворотный кронштейн, который позволяет менять угол расположения экрана телевизора, чтобы при необходимости легко добраться до разъемов.

Телевизоры Sony BRAVIA серий XE94, XE93 и XE90 оснащены предустановленной ОС Android TV 6.0 (Marshmallow), что обеспечивает улучшенный дизайн интерфейса, интуитивно понятное управление и новые функции. Для удобства использования голосового поиска на пульте ДУ добавлена отдельная кнопка. Новая операционная система позволяет использовать внешние устройства в качестве дополнительной памяти телевизора (хранение приложений и медиафайлов объемом до 1 эксабайста), а также облегчает поиск контента благодаря новой системе фильтрации по жанрам.

Основные характеристики:

	Серия XE94	Серия XE93	Серия XE90
Поддержка HDR	4K HDR	4K HDR	4K HDR
Android TV	6.0 Marshmallow	6.0 Marshmallow	6.0 Marshmallow
Подсветка экрана	Direct LED	Slim Backlight Drive+	Direct LED
Процессор	4K HDR процессор X1 Extreme	4K HDR процессор X1 Extreme	4K HDR процессор X1
Подсветка экрана	Direct LED	Slim Backlight Drive+	Direct LED
Технологии улучшения изображения		TRILUMINOS Display, X-tended Dynamic Range PRO, 4K X-Reality Pro	TRILUMINOS Display, X-tended Dynamic Range PRO, 4K X-Reality Pro
Размеры экрана (дюймы) на день начала продаж	75	65/55	75/65/55/49

В целом, перспективы у формата 4K HDR , очень хорошие, производители предлагают всё больше моделей телевизоров и проекторов сверхвысокого разрешение и с поддержкой HDR, а количество и доступность соответствующего контента увеличивается.

Широкий динамический диапазон (High Dynamic Range: HDR) - самый модный термин в мире телевидения. Производители телевизоров и создатели контента уверены: технология может обеспечить ощутимый скачок качества изображения.

Каждые несколько лет производители телевизоров предлагают нам новые технологии и новые аббревиатуры: UHD, 4K, HDCP, OLED. И это только первое, что приходит в голову.

Самая свежая - HDR. Что это, и почему она должна сделать изображение на вашем экране лучше, чем когда бы то ни было? Ответы в нашем обзоре.

Что такое HDR?

HDR означает High Dynamic Range или в принятой русскоязычной терминологии Широкий Динамический Диапазон, и это "следующая большая вещь" в мире телевидения. Термин пришел из фотографии и относится к технологии, расширяющей динамический диапазон изображения: от самого яркого белого до самого темного черного.

В теории, чем шире динамический диапазон, тем ближе изображение к реальной жизни. HDR для телевидения построена на той же базовой идее.

Выгляните в окно. Взгляните на небо. Облака могут быть белыми (или серыми, если вы в декабрьской Москве), но вы различите оттенки цвета и градации яркости.

Теперь взгляните на облака на экране вашего телевизора. По сравнению с реальностью они выглядят "плоско". Отличия в оттенках неразличимы. Для этого есть несколько причин.

Зачем нужен HDR?

Причина номер один: у вашего телевизора ограниченный динамический диапазон. Он не в состоянии передать тонкие градации и оттенки яркости. Вы не сможете увидеть всех нюансов, которые должны быть в изображении. Ваши глаза гораздо более дотошный инструмент, чем экран телевизора. Причина номер два: процессы дополнительной обработки, которым подвергается любой отснятый материал.

В ходе редактирования, чтобы соответствовать техническим требованиям телевидения, объем информации драматически уменьшается.

Но современные телевизоры способны на большее.,в том числе в отношении яркости. Она у обычного телевизора составляет 100-300 нт. HDR-телевизор, теоретически, может обеспечивать яркость до 5000 нт.

Разумеется, на максимуме такая яркость будет ослеплять зрителя, но делается это не для того, чтобы сжечь вам роговицу. Запас яркости позволяет более точно передавать детали и оттенки освещенности.

Это позволит вам увидеть большую часть записанной информации. Вы различите богатую гамму деталей в тенях и на светлых участках изображения. Солнечные блики на окнах будут играть именно так, как нужно. Цвета будут более реалистичными и насыщенными. Передача оттенков - более тонкой и точной. В целом, картинка будет более натуральной и реалистичной.

Есть ли официальная спецификация HDR?

С тем, что мы хотим видеть на экране более яркий белый, темный черный и широкую цветовую палитру, согласны все, а вот договориться относительно точного технического определения параметров HDR пока не получается.

Нужно найти консенсунс по таким параметрам, как минимальный уровень освещенности, глубина цвета, требования к кодированию и декодированию.

Прямо сейчас на эту тему идут жаркие дебаты в UHD-Альянсе объединяющем производителей телевизоров, студии и дистрибьюторов. В число его членов входят Dolby, LG, Netflix, Panasonic, Samsung, Sharp, Sony, Technicolor, Walt Disney Studios, Twentieth Century Fox и Warner Bros.

HDR и 4K Ultra HD

LG 65EF950V OLED TV совместим с HDR-контентом

Не нужно путать HDR с другой популярной телевизионной аббревиатурой UHD (Ultra High Definition, также известной как 4K). Задача обеих технологий - улучшить качество изображения, но ведут к этой цели они совершенно разными путями и практически не перекрываются.

Это вопросы колличества и качества. UHD стремится увеличить число пикселей. Задача HDR, вне зависимости от разрешения, добиться для каждого пикселя большей точности.

UHD и HDR - разные технологии, но это не значит, что они не могут работать вместе. Все первые HDR-совместимые телевизоры поддерживают разрешение 4K Ultra HD.

Как смотреть HDR?

Чтобы насладиться преимуществами HDR, вам понадобятся несколько вещей. Для начала надо приобрести новое устройство отображения. Телевизор или проектор должны быть HDR-совместимыми.

LG, Samsung, Sony и Panasonic выпускают HDR-совместимые телевизоры. Многие из них уже можно найти в магазинах электроники.

Теперь дело за видео. Если ваш HDR-фильм записан на диске, вам понадобится HDR-совместимый Blu-ray плеер.

Где найти HDR-совместимый контент?

Для зрителей в России наиболее реалистичный способ получить HDR-видео - диски в новом формате Ultra HD Blu-ray, которые должны появиться в начале 2016 года. В их спецификацию входит поддержка HDR, хотя о HDR-совместимых плеерах пока ничего не слышно.

Первый 4K-Blu-ray-проигрыватель Panasonic DMR-UBZ1 должен был появиться в продаже в Японии 13 ноября по цене порядка $3000, но пока о ее начале ничего не известно. Samsung на IFA 2015 аннонсировала модель UBD-K8500. Старт продаж запланирован на весну 2016 года. Ожидаемая цена - ниже €500.

Увидим ли мы HDR-совемстимые устройства на CES 2016? Посмотрим. К несчастью, прогресс в этом направлении несколько замедлился, поскольку участники Альянса пока не смогли договориться об универсальных стандартах.

Кто-то участвует в обсуждениях стандарта. Кто-то - выпускает новые устройства на основании собственных представлений об HDR, рассчитывая, что рынок примет именно их версию. Кто-то просто ждет, пока пыль уляжется.

Многие студии заявили о поддержке HDR. Но только 20th Century Fox планирует выпускать новые релизы на всех носителях для домашнего кинотеатра с поддержкой HDR.

Первые четыре фильма в новом формате: "Жизнь Пи", "Кингсман: секретная служба", "Бегущий в лабиринте" и "Исход: Цари и Боги".

HDR и Dolby Vision

Новая война форматов никому не нужна. Но UHD-Альянс - это большая группа компаний с разными приоритетами. И обсуждение тянется уже почти год. Нейл Хант, главный продюсер Netflix, назвал UHD-Альянс "группой слабо связанных между собой партнеров с противоречивыми интересами".

Чтобы сделать ситуацию еще более запутанной, Dolby начала работу над собственной версией HDR: Dolby Vision. Это инициатива подразделения Dolby Cinemas, которое пытается объединить HDR с Dolby Atmos для кинотеатров IMAX. Чисто теоретически, видео в формате Dolby Vision может быть адаптировано для домашнего просмотра.

Британская Vizio - первый производитель, выпустивший телевизор с поддержкой Dolby Vision. О поддержке формата заявили Sharp, TCL и Philip, а так же некоторые крупные студии: Sony, Fox, Warner и Disney. Несколько больших релизов уже выпущены в формате Dolby Vision.

UHD-Альянс пока не достиг соглашения, но HDR уже приобретает четкие очертания, прежде всего благодаря Dolby.

Будущее HDR

HDR - очень заманчивая идея, но пройдет еще немало времени, прежде чем новый стандарт станет доступен большинству из нас.

Прежде всего, необходимо дождаться официальных спецификаций HDR. Новый формат должны принять потоковые видеосервисы. Затем должны появиться Ultra-HD-Blu-ray-диски с поддержкой HDR.

Объединив 4K и HDR, мы получим сверхчеткое, супердинамичное изображение - большой шаг вперед по сравнению с полюбившимся нам форматом 4K. После этого нам останется только ждать появления новых, замечательных фильмов.

Когда это произойдет? Станет ли HDR реальностью в 2016 году? Мы надеемся на это. Но когда бы это ни случилось, будущее телевидения видится очень ярким...

Подготовлено по материалам журнала "WHAT HI-FI?", декабрь 2015 г.

High Dynamic Range или сокращенно HDR - весьма распространенный термин, означающий в переводе на русский язык «широкий динамический диапазон». Вы наверняка встречались с ним, и не раз. Он используется в вашем телевизоре, смартфоне, фотоаппарате и еще много где. Даже наши глаза связаны с HDR. Но что это такое? Мало кто даже среди гиков знает, что представляет из себя широкий динамический диапазон.
На фоне нарастающей масштабности распространения HDR в современной электронике Трешбокс решил ввести своих читателей в курс дела. В нашей новой статье мы рассказываем, что такое динамический диапазон в целом, как он относится к камерам и дисплеям, а также как правильно различать HDR в сравнении с SDR.

Что такое HDR

Прежде чем вникать в суть HDR, необходимо понять, что такое динамический диапазон.

Динамический диапазон (Dynamic Range, DR) - это отношение между наибольшими и наименьшими значениями, которые может принять определенная величина. Оно часто используется в контексте сигналов, таких как звук и свет, являясь характеристикой устройства или системы. Измеряется либо как отношение, либо как логарифмическое значение разности между наибольшими и наименьшими значениями сигнала. Динамический диапазон, о котором мы рассказываем сегодня, относится к свету.

Динамический диапазон оптической системы - это разница между самым высоким и самым низким значением или интенсивностью света, которую она может обнаружить. Чем шире этот диапазон, тем больше деталей сцены система может захватить. Система с особенно широким динамическим диапазоном называется системой с высоким динамическим диапазоном.

Человеческий глаз имеет очень широкий динамический диапазон. Мы можем видеть объекты в звездном свете или при ярком солнечном свете. Глазам необходимо некоторое время, чтобы приспособиться к различным уровням освещенности. Именно поэтому мы щуримся, когда смотрим на яркие предметы или, напротив, напрягаем глаза при рассмотрении объектов в темноте.

HDR в камере смартфона

Для начала стоит отметить, что HDR-дисплеи и технология в целом не имеют ничего общего с кнопкой HDR в приложении камеры вашего смартфона.

В камерах динамический диапазон - одна из самых значимых характеристик. Человек может только смотреть на один конкретный объект и фокусироваться на нем. Даже если мы видим всю сцену целиком, глаза сосредоточены на объекте, находящемся в центре, в то время как на неосвещенные детали по углам внимание не обращается. Светосильный датчик изображения (текущий рекорд среди смартфонов - f/1.6 в LG V30) может захватывать достаточно деталей как в ярких, так и в темных областях сцены. Вся информация о свете хранится в RAW-файле изображения и впоследствии может быть отредактирована. Темные участки можно сделать еще ярче.

Режим HDR в современных смартфонах в большинстве случаев работает автоматическим образом, мало кто настраивает его самостоятельно. Он объединяет несколько фотографий, снятых при различных значениях экспозиции. Как итог: темные и светлые участки соединяются в едином изображении, тени становятся светлее, а основные детали сцены еще больше акцентируются цветом. Разница видна невооруженным глазом.

Тем не менее, как бы вам не казалось, что общее качество картинки повысилось, без HDR-дисплея все эти эффекты не более чем пустышка. Они выглядят неестественно, как и сама технология в камере смартфона - в своем виде это фальшь. К настоящему HDR она не имеет никакого отношения. Только дисплеи с поддержкой широкого динамического диапазона, о которых я расскажу далее, способны отразить всю красоту цветового охвата и насыщенности HDR-изображения. А смартфонов с таким дисплеем на рынке сейчас по пальцам пересчитать.

Фотография до и после применения HDR-режима

HDR-дисплеи

Производители умных телевизоров уверенно заявляют о поддержке стандарта HDR в своих последних моделях. Уверен, вы об этом уже слышали. Даже в смартфоны начали устанавливать новые дисплеи с поддержкой HDR. Первым из них стал злополучный Galaxy Note 7, производство которого закрыли из-за взрывов. С тех пор вышли другие устройства: Samsung Galaxy S8, Samsung Galaxy Tab S3, Sony Xperia XZ Premium, Sony Xperia XZ1, LG G6, Samsung Galaxy Note 8, LG V30 и представленный в сентябре Apple iPhone X в том числе.

Так что такое HDR-дисплей? Он имеет три главных преимущества по сравнению с дисплеями стандартного динамического диапазона. Вы можете называть такие матрицы SDR (Standard Dynamic Range), хотя это неофициальный термин. Итак, вот эти три качества:

• Широкий динамический диапазон.
• Более высокая пиковая яркость.
• Расширенная цветовая гамма изображения.

Первое и второе качества тесно связаны между собой. Дисплей способен отображать больше деталей в ярких и темных областях сцены. Если вы посмотрите HDR-контент на дисплее с поддержкой HDR и сравните изображение с обычным SDR-дисплеем, то заметите, что яркие детали изображения ярче в HDR. То же самое и с детализацией: если на SDR-дисплее свет от окна на лице человека будет смотреться просто как белое пятно, на HDR-дисплее область будет не то что ярче, но и детализированнее. С тенями, как вы можете догадаться, все аналогично: темные волосы или пиджак на SDR-дисплее будут выглядеть больше как черное пятно, когда на HDR-дисплее вы сможете разглядеть буквально любую мелочь.

В данном случае помогает и повышенный уровень яркости. Увеличенная яркость повышает общее качество изображения и позволяет вам увидеть больше, чем SDR. Вы можете спросить, почему нельзя добавлять технологию повышенной яркости в SDR-дисплеи. Отвечаю: увеличивая яркость на SDR, изображение в конечном счете просто замыливается, теряя свое качество.

Третий аспект - более широкая цветовая гамма. Наши глаза могут видеть определенный диапазон цветов. При прямом сравнении HDR и SDR вы заметите разницу. Однако, HDR по-прежнему даже близко не находится к показателям, относящимся к человеческому глазу. В то же время после HDR с его цветовым охватом вы уже не захотите возвращаться к SDR, считая прошлую картинку совсем тусклой.

Также стоит уточнить, что более широкая гамма цветов и увеличенная насыщенность - не одно и то же. Увеличение насыщенности просто повышает интенсивность цветов. Оно не показывает вам больше цветов. Более широкая цветовая гамма предлагает значительно больше оттенков цвета, которые не могут быть достигнуты путем увеличения насыщенности. В этом разница между перенасыщенным дисплеем и дисплеем с широким динамическим диапазоном.

HDR-контент

HDR-контент в настоящее время доступен в двух основных форматах: HDR10 и Dolby Vision. Хотя они называются форматами, в основу HDR10 и Dolby Vision входят существующие кодеки, такие как H.264 и HEVC, а также контейнеры - MP4 или MOV. При этом они обладают собственными дополнительными метаданными в файле, чтобы отличать себя от систем HDR. Файл формата HDR, воспроизводимый на SDR-дисплее, будет выглядеть плоским, с низким контрастом и низким уровнем цветового охвата, поскольку система не может отображать информацию о свете и цвете вне своего диапазона.

Нынешние способы получения HDR-контента - это диски Blu-ray и потоковые сервисы. Blu-ray и в частности Blu-ray в разрешении 4K - беспроигрышный вариант по качеству изображения. На дисках Blu-ray несжатые данные видео и аудио, поэтому это наилучший способ наслаждаться фильмами и телешоу в высоком качестве.

Несмотря на это, большинство людей сегодня выбирает потоковые сервисы. Особенно при условии, что они также доступны на мобильных устройствах. На этом рынке играют такие крупные компании, как Netflix, Amazon и YouTube. Например, Netflix имеет одну из самых больших библиотек HDR-контента в сети. Более того, это единственный поставщик, предлагающий контент в обоих форматах - как в HDR10, так и в Dolby Vision.

Конечно, не стоит забывать про HDR-фильмы в Google Play Фильмах (библиотека не такая большая, как у Netflix, но она есть и продолжает расширяться) и недавнюю презентацию Apple. Технологический гигант из Купертино тоже включился в эту гонку, представив Apple TV 4K, iPhone X и iTunes 4K с поддержкой HDR.

Что касается игр в формате HDR, то они начинают потихоньку выходить на все популярные платформы. На ПК, PlayStation 4 и Xbox One уже доступны HDR-игры (Forza Horizon 3, Gears Of War 4, Horizon Zero Dawn, Uncharted 4, The Last of Us: Remastered, Gran Turismo Sport, Hitman, NBA 2K17, Final Fantasy XV, Deus Ex: Mankind Divided, World of Tanks, Shadow Warrior 2, Mass Effect Andromeda), использующие все вышеупомянутые преимущества технологии. Мобильных платформ, а именно Android и iOS, это пока не касается.

Подводим итоги

Итог очевиден - HDR значительно повышает качество контента. На выходе получается более яркое, динамичное и контрастное изображение с широчайшим охватом цветового диапазона. И если раньше все достижения в этой области заключались в основном в увеличении разрешения, то HDR - это прогресс на уровне пикселей. Если же HDR и 4K представлены вместе, то на данный момент это лучшее решение, о котором можно мечтать.

На сегодняшний день 4K-мониторы уже стали привычными, но устройства с одновременной поддержкой как 4K, так и HDR всё ещё встречаются не часто, поэтому новый BenQ EL2780U — в каком-то смысле уникальная в своём роде модель.

Диагональ экрана составляет 28", поэтому это далеко не самый крупный Ultra HD за свои деньги (около 22.000 рублей), но, вероятно, один из самых дешёвых с функцией HDR. К сожалению, в России новинка всё ещё остаётся редкостью, но нужно ли вообще рассматривать BenQ EL2870U в качестве достойной альтернативы для игр вроде Final Fantasy XV или Assassin’s Creed Origins? Постараемся ответить на этот вопрос.

Но перед этим — небольшое (ну или не совсем небольшое) пояснение о реализации HDR на ПК. HDR (англ. high dynamic range — «расширенный динамический диапазон») — технология, позволяющая достичь большего диапазона отображаемых на экране цветов и увеличенной контрастности, невозможных на обычных дисплеях. Белые цвета становятся более яркими, а чёрные — напротив, глубокими и тёмными. Благодаря этому изображение выглядит естественнее, что улучшает восприятие любого контента на любом устройстве, будь то телевизор или компьютерный монитор.

Загвоздка в том, что если на рынке телевизоров среди 4K HDR моделей не протолкнуться, то с компьютерными мониторами ситуация обстоит хуже. Только несколько 4K HDR моделей были хотя бы анонсированы, и большинство из них крайне сложно найти в продаже.

Другой проблемой является разница между версиями HDR. Большинство заявленных моделей поддерживают открытый стандарт HDR10, но и усложнили задачу, снабдив свои технологии адаптивной подстройки частоты обновления экрана — G-Sync HDR и FreeSync 2 соответственно — проприетарными реализациями HDR. Поэтому производителям анонсированных HDR-мониторов с обновлёнными G-Sync или FreeSync потребовалось обеспечивать совместимость с двумя форматами сразу, что добавляет дополнительной головной боли, которой можно было бы избежать.

К счастью, BenQ EL2780U поддерживает лишь оригинальную версию FreeSync (а не FreeSync 2), так что нас будет заботить лишь формат HDR10. Что же собой он представляет? Стандарт фактически является точкой отсчёта для любого современного HDR-дисплея. Он гарантирует, что в мониторе применена матрица с 10-битовой глубиной цвета (в обычных экранах используется лишь 8-битовое значение), поддерживающая палитру Rec.2020. Количество цветов в этой схеме намного больше, чем в стандартной sRGB.

Однако оценить преимущества поддержки HDR можно лишь когда монитор получает соответствующий сигнал, т.е. в нашем случае только в HDR-совместимых играх в связке с видеокартой, поддерживающей этот формат (к таковым относятся модели серий Nvidia GTX 900 и 1000, плюс линейки AMD R9 300, RX 400, RX 500 и RX Vega). В остальных случаях BenQ EL2870U будет работать как обычный монитор.

В настоящий момент не существует дисплея, который смог бы полностью покрыть палитру Rec.2020 (около 75% всего видимого спектра), и вряд ли такой экран появится в ближайшие несколько лет. Вместо этого поддержку Rec.2020 в HDR10 стоит рассматривать как задел на будущее, а не на свершившуюся революцию в мире игр. Прямо сейчас мы сможем рассказать лишь о том, насколько хорошо EL2870U справляется с передачей цветов схемы DCI-P3, представляющей около 53% видимого нами спектра. Для сравнения: палитра sRGB покрывает всего около 35%.

Впрочем, точность цветопередачи — лишь одна чаша весов, поскольку уровень максимальной яркости также сильно влияет на качество HDR-эффекта. Например, именно поэтому телевизоры класса Ultra HD Premium с яркостью 1000 и более нт просто ослепляют, учитывая, что в типичных стандартных мониторах это значение достигает лишь 300 нт. Общее правило таково, что чем больше уровень яркости — тем лучше передаётся эффект HDR, хотя это справедливо не для всех HDR-дисплеев.

И в этом смысле BenQ EL2870U далеко не на высоте. Признаём, наши программы тестирования не поддерживают работу с HDR, поэтому зафиксированный нами пик яркости в 280 нт был получен в стандартном режиме. Это типичный уровень яркости современных компьютерных мониторов, его более чем достаточно для повседневной работы.

Мы активировали режим HDR в Windows 10 и запустили совместимую с ним игру Assassin’s Creed Origins — и нам сразу же стало очевидно, что яркость экрана не достигает высот, ожидаемых от устройства с HDR. Наше лучшее, пускай и не профессиональное решение состояло в следующем: мы оставили работать измеряющую программу в фоновом режиме, в то же время направили калибратор на солнечные лучи в игре, освещающие виртуальный оазис Сива: теоретически, при правильной работе функции HDR, этот участок экрана должен быть наиболее ярким.

Однако, несмотря на включение-выключение опции HDR, в каждом случае результат измерения составлял около 250 нт, т.е. вы не получите никаких преимуществ от потенциального уровня яркости HDR. Конечно, с HDR всё выглядело приятнее, но превосходство над геймплеем в стандартном режиме (т.е. без HDR) не столь заметно.

Чтобы убедиться, что проблема не в Windows 10 (т.к. поддержка HDR в Windows 10 была реализована не слишком удачно), мы также подключили к BenQ EL2870U к X. Используя всё тот же метод, мы направили калибратор на солнечное сияние, и — угадайте что? — измеренный нами уровень яркости снова оказался равен приблизительно 250 нт.

Итак, яркость экрана BenQ EL2870U не слишком высока, а что на счёт качества цветопередачи? Честно говоря, и она не слишком впечатлила, как на ПК, так и на Xbox. Мы заметили, что красные и жёлтые цвета костюма Байека выглядели несколько ярче и насыщеннее в режиме HDR, но в целом никакого удивления не испытали. Разница была очевидна лишь на тёмных участках изображения, например, на волосах Байека и перьях его орла Сену. Цветопередача чёрных, серых и тёмно-коричневых оттенков действительно качественная — но, опять же, ничего сверхъестественного мы не ощутили.

Во многом это вина ограниченного набора воспроизводимых цветов, который в свою очередь является ограничением технологии производства самой матрицы монитора: BenQ EL2870U построен на TN-экране (цветопередача экранов этого типа в целом хромает), а не на более совершенном вроде IPS. Специализированные тесты для работы с Rec.2020 тоже отсутствуют в нашем измерительном оборудовании, но зато, как было упомянуто ранее, имеется поддержка цветовой схемы DCI-P3, использующейся для проверки HDR-телевизоров класса Ultra HD Premium.

На заводских настройках по умолчанию (состоящих из фиксированного стандартного профиля и профиля с нормальной цветовой температурой и выключенным HDR) EL2780U удалось покрыть 91,2% палитры sRGB и 70,3% — DCI P3. Это не плохой результат для монитора в категории до 25.000 рублей, но с позиции HDR-устройства показатели в лучшем случае можно назвать шаткими, особенно если учесть, что коэффициент контраста составляет всего 900:1, а на максимальном уровне яркости передача чёрного цвета весьма посредственная: 0,31 нт (чем ближе к 0 — тем лучше).

Мы надеялись, что переключение на профиль HDR или «Кино HDR» исправит ситуацию, поскольку эти режимы созданы для имитации HDR-эффекта в случаях, когда на монитор не подаётся надлежащий HDR-сигнал. Увы, результаты наших измерений в этих случаях даже опустились до средних показателей 83% для sRGB и 62% для DCI P3. Кроме прочего, представленные значения были получены при подаче сигнала через DisplayPort. Переключение на один из двух входов HDMI 2.0 приводило к понижению всех характеристик примерно на 5%, поэтому для наилучшего качества изображения вам требуется использовать DisplayPort во всех возможных случаях.

Конечно, было бы нечестно сравнивать EL2870U и телевизоры класса Ultra HD Premium по их возможностям воспроизводить цвета DCI P3, учитывая большую разницу в цене между ними. Но стоит отметить, что у монитора не слишком много достоинств перед стандартными моделями без HDR. Вместо этого настоящим преимуществом при такой стоимости является поддержка разрешения 4K. Хотя и здесь необходимо сказать, что для комфортного чтения текста вам придётся увеличить настройки масштаба в Windows до уровня около 150%, а в этом режиме количество рабочего пространства на экране будет ненамного превосходить таковое у монитора с аналогичным размером дисплея, но разрешением 2560×1440 пикселей.

Устройство снабжено дополнительными функциями. Среди них — технология «интеллектуальной» подсветки, а также предназначенные для повышения комфорта длительной офисной работы фильтры, уменьшающие излучение синего цвета. Кроме этого реализована подсветка без мерцания, снижающая потенциальную нагрузку на глаза, и имеется упомянутая ранее полезная опция для владельцев видеокарт AMD — совместимость со стандартном FreeSync. Но BenQ EL2870U — не самый удачный выбор, если вы ищите HDR-монитор, который смог бы перевернуть ваше представление об играх. Это хороший бюджетный 4K-монитор, но более требовательным пользователям остаётся лишь ждать появления на рынке лучших предложений.