Home / info / HDR – co, jak, po co, dlaczego

HDR – co, jak, po co, dlaczego

HDR to jedno z najnowszych rozwiązań technicznych w telewizorowym świecie. Jest tak nowe, że zostaną w nie wyposażone tylko wybrane telewizory 4K. Które? Oczywiście te najbardziej zaawansowane.

Co to jest HDR?

HDR to skrót od angielskiego wyrażenia „High Dynamic Range”, które oznacza „szeroki zakres dynamiki”. W uproszczeniu, obraz o szerokiej dynamice ma bardzo dużą różnicę (rozpiętość) pomiędzy ciemnymi (czernią) a jasnymi tonami (bielą) i odpowiednio precyzyjne zestopniowanie wszystkich pośrednich tonów. Z kolei obraz o niskiej dynamice ma bardziej zgrubną gradację, a jego maksymalna jasność jest dużo niższa.

W jakim celu?

Celem techniki HDR jest podniesienie realizmu oglądanego obrazu, a tym samym doznań użytkownika telewizora na wyższy, nieosiągalny wcześniej poziom. W połączeniu z takimi rozwiązaniami jak rozdzielczość 4K oraz szeroka paleta barw, HDR zapewni nową, dużo wyższą jakość oglądanego obrazu.

HDR to wyższa luminancja

Typowe telewizory LCD z podświetleniem LED oferują maksymalną luminancję na poziomie 200-300 cd/m2. Z kolei najnowsze telewizory obsługujące HDR (jak np. Samsungi SUHD) są w stanie wyświetlić obraz o jasności nawet kilkukrotnie większej. Pomimo tego nie ma ryzyka oślepiania użytkownika bowiem nie to jest celem techniki HDR, lecz zapewnienie widzowi wrażeń jak najbardziej zbliżonych do oglądania świata realnego. Wyobraźmy sobie, że oglądamy film przyrodniczy, w którym reżyser pokazuje piękno tropikalnego lasu kierując kamerę na liście drzew, spoza których raz po raz wygląda ostre, południowe słońce. Ze względu na niską jasność maksymalną standardowy telewizor nie pokaże tego zjawiska w sposób prawidłowy, natomiast na telewizorze z obsługą HDR jasne promienie słoneczne sprawią, że na chwilę zmrużymy oczy. Podobnie ze światłem słońca odbijającym się od tafli wody, czy światłami samochodu w nocy. I właśnie o tego typu bardzo jasne, ale zlokalizowane na niewielkiej przestrzeni efekty chodzi w technice HDR, nie zaś o oślepianie użytkownika.

HDR to lepsza gradacja odcieni

Standardowe telewizory HD mogą teoretycznie wyświetlić do 256 odcieni szarości – w praktyce nieco mniej. Jeżeli telewizor wyposażymy w superwydajne podświetlenie o 3-4 krotnie większej jasności maksymalnej, okaże się, że 256 stopni gradacji odcieni to jednak zbyt mało aby pokryć nowy, znacznie poszerzony zakres dynamiki obrazu. To tak, jakbyśmy chcieli powiększyć dom rozbudowując go o dwa dodatkowe piętra, ale jednocześnie zachować taką samą liczbę schodów prowadzących na górę. Gdybyśmy tak zrobili, dużo większe stopnie schodów byłyby koszmarnie niewygodne i całkowicie niepraktyczne. W związku z tym niezbędna jest większa liczba „schodków”, czyli w telewizorowym żargonie, większa liczba stopni gradacji, aby wypełnić nimi większą odległość między „parterem” (czernią), a „najwyższym piętrem” (bardzo jasną bielą).

W związku z tym, telewizory obsługujące HDR (np. Samsungi z serii SUHD) są w stanie przetworzyć i wyświetlić aż 1024 stopni gradacji, co jest możliwe dzięki zastosowaniu 10-bitowych wyświetlaczy LCD, zamiast dotychczasowych 8-bitowych.

HDR ma poparcie wielkich

O znaczeniu HDR dla sektora elektroniki użytkowej świadczy poparcie, jakie to rozwiązanie zyskało wśród najważniejszych organizacji branżowych. W chwili obecnej rozwój i popularyzację techniki HDR wspierają następujące organizacje:

  • ITU (International Telecommunications Union) – Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny,
  • SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) – Stowarzyszenie Inżynierów Filmowych i Telewizyjnych,
  • CTA (Consumer Technology Association) ‒ amerykańska organizacja ds. elektroniki użytkowej , poprzednio znane jako CEA, organizator corocznych targów CES,
  • MPEG (Moving Picture Experts Group) ‒ grupa ekspertów filmowych,
  • BDA (Blu-ray Disc Association) – stowarzyszenie zajmujące się rozwojem i promocją formatu płyt Blu-ray.

Najważniejsze rozwiązania w zakresie HDR

Istnieje szereg rozwiązań, które łączą w sobie już obowiązujące standardy oraz standardy przedłożone do zatwierdzenia.

  • HDR10 ‒ wykorzystuje statyczne metadane i kodowanie sygnału zgodne z ST2084; nie jest zgodne ze konwencjonalnymi telewizorami SDR. HDR10 jest zbiorem standardów, które obowiązkowo musi obsługiwać każdy odtwarzacz Blu-ray 4K UHD.
  • Dolby Vision ‒ wykorzystuje kodowanie sygnału zgodne z ST2084, statyczne metadane w warstwie podstawowej oraz dynamiczne metadane w warstwie rozszerzonej. Odtwarzacze Blu-ray 4K UHD nie muszą, lecz mogą go obsługiwać fakultatywnie.
  • BBC/NHK HLG – ten system przeznaczony jest dla nadawców. Nie wykorzystuje ani statycznych, ani dynamicznych metadanych, lecz zamiast nich hybrydowe kodowanie sygnału (ang. hybrid log-gamma EOTF), co pozwala na odtwarzanie tego typu materiałów na standardowych telewizorach.

Co jest potrzebne aby oglądać obrazy HDR?

Potrzebne są tylko dwie, maksymalnie 3 rzeczy:

  • materiały zarejestrowane w HDR,
  • odtwarzacz materiałów HDR (opcjonalnie),
  • telewizor, który obsługuje HDR.

Źródła materiałów z szerokim zakresem dynamiki

Aktualnie najlepszym źródłem filmów z HDR są pliki wideo HDR lub płyty Blu-ray 4K UHD.

Choć płyty 4K na razie nie są zbyt rozpowszechnione, bowiem dopiero wchodzą na rynek, można je już zamówić przez internet  w cenie około 30 USD za sztukę. W produkcję tego typu płyt zaangażowane są największe studia filmowe, które obiecują coraz większą dostępność płyt 4K. Ponadto, filmy w 4K kręci się już od dobrych paru lat, a stare filmy skanuje do rozdzielczości 4K (a nawet wyższej).

W niedalekiej przyszłości filmy z HDR będą dostępne w telewizji cyfrowej oraz serwisach internetowych (streaming), co obiecują tacy dostawcy treści jak Canal+, BBC, czy Netflix. Czołowi producenci telewizorów zapowiedzieli też udostępnienie w modelach Smart specjalnych, dedykowanych aplikacji dających dostęp do treści HDR tylko i wyłącznie na telewizorach danej marki.

Które telewizory obsługują HDR?

Najważniejsze wymagania odnośnie telewizora to:

  • obsługa standardu HDMI 2.0a (nie wymaga nowych kabli)
  • 10-bitowy tor sygnału (dla zapewnienia odpowiedniej gradacji)
  • 10-bitowy wyświetlacz

Ponieważ nie wszyscy użytkownicy dobrze orientują się w technikaliach, aby im pomóc, producenci zrzeszeni w organizacji UHD Alliance przygotowali specjalne oznaczenie telewizorów HDR. Tego typu modele będą nosić logo „UHD Premium” (na zdjęciu poniżej)

To właśnie logo będzie informować, że telewizor gwarantuje odpowiednio wysoką jasność, gradację i kolorystykę niezbędną do poprawnego wyświetlania obrazów HDR.

Wszystkie najnowsze telewizory SUHD firmy Samsung na rok modelowy 2016 będą oznaczone logotypem UHD Premium. Będą to następujące serie:

  • telewizory z płaskim ekranem: KS7000, KS8000
  • telewizory z zakrzywionym ekranem: KS7500, KS9000, KS9500

Warto wspomnieć, że nową jakość doznań wizualnych zapewni nie tylko HDR, ale także WCG, czyli szeroka paleta barw (ang. wide color gamut), o której przeczytacie w odrębnym artykule tutaj.

Tomasz Chmielewski

Niniejszy artykuł powstał we współpracy z firmą Samsung