HDR-video ( High Dynamic Range Video , oversat fra engelsk - " high dynamic range video ") er en teknologi til visning af lysstyrke og farver i video , som dukkede op i 2014 [1] .
Det står i kontrast til standard dynamisk område (SDR), som er blevet en betegnelse for ældre teknologi [2] . HDR gør det muligt at præsentere markant lysere højlys, mørkere skygger, flere detaljer og mere farverige farver end det tidligere var muligt [3] . HDR gør bedre brug af lysstyrken, kontrasten og farveegenskaberne på HDR-kompatible skærme ( tv , mobilenhed , mindre ofte skærm ). Teknologien øger ikke skærmens muligheder, og ikke alle skærme med HDR har de samme muligheder. Derfor vil HDR-indhold se anderledes ud afhængigt af den skærm, der bruges [4] .
HDR10, HDR10+ , Dolby Vision og HLG er almindelige HDR-videoformater [5] .
Før fremkomsten af HDR blev forbedring af billedkvaliteten i skærme typisk opnået ved at øge antallet og tætheden af pixels (opløsning) og skærmens billedhastighed. I modsætning hertil forbedrer HDR den opfattede troskab af de enkelte pixels selv. Standard dynamisk område (SDR) er stadig baseret på og begrænset af ydeevnen af ældre katodestrålerør (CRT'er), på trods af enorme fremskridt inden for skærm- og displayteknologi, siden CRT'er gik ud af brug. HDR sigter mod at overvinde disse begrænsninger [2] .
SDR-formaterne er i stand til at præsentere et maksimalt lysstyrkeniveau på omkring 100 nits . For HDR går dette tal op til mindst 1000 nits, og i nogle tilfælde op til 10.000 nits. HDR giver dig også mulighed for at vise lavere (dvs. mørkere) sortniveauer og rigere (dvs. mere farverige) farver. De mest almindelige SDR-formater er begrænset til Rec. 709/sRGB, mens almindelige HDR-formater bruger Rec. 2100, som er en bred farveskala (WCG) [2] [5] .
I praksis bliver HDR ikke altid brugt til sit fulde potentiale. HDR-indhold er ofte begrænset til 1000 eller 4000 nits peak lysstyrke og DCI-P3-farver, selv når det lagres i formater, der kan mere [6] . Indholdsskabere kan vælge, i hvilket omfang de vil bruge HDR-funktioner. De kan begrænse sig til SDR-grænser, selvom indholdet leveres i HDR [7] .
Fordelene ved HDR afhænger af skærmens muligheder, som varierer. Ingen moderne skærm er i stand til at gengive det maksimale område af lysstyrke og farver, der kan repræsenteres i HDR-formater.
Som en værdi til sammenligning har afstandsmåleskalaen et standard dynamisk område ( eng. Standard Dynamic Range , eller SDR), inklusive lysstyrke fra 0,1 cd/m² (nit, eng. nit) til 100 cd/m² og Rec.709 farverum / sRGB [8] .
Moderne HDR-videostandarder tilbyder nogle gange luminansområder langt ud over SDR [9] [10] , hvilket giver mulighed for mellemstandarder med et interval over SDR, som ikke opfylder minimums-HDR-kravene, men der er ikke noget almindeligt accepteret navn for dem.
På markedet for computerskærme, som er tæt knyttet til produktion af videoindhold, har den internationale sammenslutning Video Electronics Standards Association (VESA) udviklet standarder for HDR-skærme, blandt hvilke minimum for HDR er skærmens evne til konsekvent at vise lysstyrke i området fra 0,4 til 400 cd/m² [11] . Kontrastværdien i dette tilfælde er 1000:1, hvilket svarer til værdien af nogle SDR-enheder, og i dette tilfælde kan vi tale om at flytte området til højere værdier og ikke om dets udvidelse.
Ud over at angive minimums- og maksimumværdierne for det dynamiske lysstyrkeområde i cd/m² ( candela pr. kvadratmeter eller stearinlys pr. kvadratmeter), eksponeringsenheden , der bruges i den fotografiske industri , også kaldet "trin" eller "stop " (forkortet EV, fra engelsk Exposure Value - Expopara ). En stigning på 1 stop betyder en fordobling af mængden af lys, der kommer ind i kamerasensoren. Mindre almindeligt anvendt er et system, hvor 1 stop er lig med ti gange stigningen (målt i decibel ). Ved måling af ændringen i lysstyrke i stop (trin) tælles værdien af det dynamiske område derfor fra dets minimumsværdi ved at hæve til 2.
Formelt er det mindste lysstyrkeområde for HDR-video en værdi større end SDR, det vil sige bredere end 0,1 cd/m² til 100 cd/m² eller ≥10 eksponeringsstop. Det er muligt at bruge farverummet i standard dynamisk område Rec.709 / sRGB. For at udvide lysstyrkeområdet for SDR og bruge brede farveskalaer (for eksempel Rec.2020 eller Rec.2100), er en stor farvedybde ønskelig - 10 eller 12 bit, men der er HDR-videoformater med standard 8-bit farvedybde for SDR og Rec. 709, især SL-HDR1 (Technicolor HDR) [12] .
Når de vælger HDR-videoformatet, tager elektronikproducenter og videoindholdsskabere ud over de tekniske egenskaber ved de resulterende billeder hensyn til omkostningerne ved at bruge teknologien, dens udbredelse på markedet, kompatibilitet med andre videoenheder samt licensering krav til distribution af de resulterende videoprodukter.
Tabel 1 Sammenligning af HDR-videoformater| Dolby Vision | HDR10 | HDR10+ | HLG10 (HLG) | |
|---|---|---|---|---|
| Udviklervirksomhed | Dolby | CTA | Samsung | NHK, BBC |
| skabelsesår | 2014 | 2015 | 2017 | 2015 |
| Overførselsfunktion | PQ | PQ | PQ | HLG |
| Farvedybde, lidt | 10 eller 12 | ti | ti | ti |
| Det maksimale antal nuancer af farver, milliarder | 68,72 | 1.07 | 1.07 | 1.07 |
| Metadata type | dynamisk | statisk | dynamisk | mangler |
| Teknisk opnåelig maksimal lysstyrke, cd/m² | 10.000 | 4000 | 4000 | 4000 |
| Pris for enhedsproducenten | pr enhed | ledig | for en licens til mange enheder [13] | ledig |
For at opnå HDR-video er det nødvendigt at optage, kode, gemme, behandle, afkode og afspille materiale i den relevante HDR-standard [14] . På CES 2018 afslørede Sony den første tv-model, der er i stand til at gengive den maksimale lysstyrke af moderne HDR-videostandarder på 10.000 cd/m² [15] .
Apple iPhone Xs -smartphonen var den første til at bruge EDR-teknologi (Extended Dynamic Range), som gør det muligt, ved hjælp af en sensor, ved sekventielt at optage to billeder opnået med forskellige ISO'er, efter at have kombineret dem, for at modtage video med et udvidet dynamisk område. Et sådant billede kan, i modsætning til de fleste HDR-formater, ses på SDR-skærme, samtidig med at det opnår fordelene ved at bevare detaljer både i de mørke områder af rammen med en lavere ISO, og i de lyse områder på grund af rammen med en højere ISO [16] . Samtidig giver brugen af EDR-teknologi på HDR-skærme dig mulighed for at gemme endnu mere information i det optagne billede, ved at kombinere skærmens høje dynamiske områdes egenskaber med fordelene ved EDR-algoritmer til at kombinere flere billeder taget med forskellig lysfølsomhed.