A digitális videó fejlődésével nőtt a felbontás és a képkockasebesség, de a képminőség sokáig korlátozott maradt. A hagyományos videóformátumot (SDR, Standard Dynamic Range) szűk fényerőtartományra tervezték, így korlátozott a képkocka legsötétebb és legvilágosabb területei közötti különbség. Általában 8 bites színmélységet és a Rec. 709 színtartományt használja, ami azt jelenti, hogy a sötét területek részletei elveszhetnek, a világos részek pedig túlexponálttá válhatnak. Még a nagy teljesítményű processzorok és képfeldolgozó algoritmusok is csak korlátozott mértékben tudták javítani a képet.
A probléma megoldására fejlesztették ki a HDR-t (High Dynamic Range). Ez kibővíti a dinamikatartományt, lehetővé téve, hogy a videó sokkal szélesebb fényerőtartományt jelenítsen meg, és javítsa a képminőséget. A HDR nem csupán a televízió egyik funkciója. A videót meghatározott módszerrel kell rögzíteni, és metaadatokat is kell tartalmaznia, amelyek további információkat adnak a megjelenítendő képről.
Hogyan készül a HDR-kép
A HDR fő célja, hogy megőrizze a képkocka legsötétebb és legvilágosabb területeinek részleteit. Két fő megközelítés létezik.
Expozíciósorozat készítése. Több képkockát rögzítenek különböző expozíciós szinteken. Az egyik világosabb, hogy a sötét területek részletei is láthatók legyenek, míg a másik sötétebb, hogy megőrizze a világos részek részleteit. Ezután a képkockákat egyesítik, és mindegyikből a megfelelő expozíciójú területeket használják fel. Ez történhet egyszerre több kamerával, vagy egyetlen kamerával, amely egymás után rögzíti a képkockákat. Az utóbbi módszer nem alkalmas jól dinamikus jelenetekhez, mert az objektumok elmozdulhatnak az expozíciók között, ami szellemképet és más képhibákat okozhat.
Széles dinamikatartományú érzékelő. A modern kamerák egyetlen képkockában is képesek a fényerő széles tartományát rögzíteni, több expozíció egyesítése nélkül. Más szóval a kamera több képet rögzít, amelyeket a processzora elemez, majd egyetlen végső képkockát állít elő.
Az eredmény egy olyan kép, amelyen jól megmaradnak a részletek, és a színátmenetek is egyenletesek.
Hogyan továbbítják és jelenítik meg a HDR-t
A HDR-videó rögzítése önmagában nem elegendő. A videót kódolni és továbbítani is kell, hogy a képernyő megfelelően jeleníthesse meg. A metaadatok a videófolyammal együtt kerülnek továbbításra. Ezek a fényerőre, a kontrasztra és a színekre vonatkozó műszaki információkat tartalmaznak, amelyek megadják a televíziónak, hogyan jelenítse meg a képet. Ezért a televíziónak támogatnia kell a megfelelő szabványt. Ellenkező esetben a kép hagyományos SDR-formátumban jelenik meg.
Az információ továbbítására két módszer létezik.
- Statikus metaadatok esetén az információkat egyszer határozzák meg a teljes videóra.
- Dinamikus metaadatok esetén az információk jelenetről jelenetre, vagy akár képkockáról képkockára változnak.
A HDR-szabványok áttekintése
HDR10
Az alapvető, nyílt HDR-formátumot a Consumer Technology Association (CTA) 2015-ben szabványosította. A 4K Blu-ray lemezek esetében kötelező, és alapul szolgál a HDR10+ számára, valamint számos Dolby Vision-profilhoz. 10 bites színmélységet és a Rec. 2020 színtartományt használ, bár a tényleges kijelzők általában csak ennek a színtartománynak egy részét fedik le.
A statikus metaadatokat egyszer határozzák meg a teljes filmre, és ezek leírják a masteringmonitor jellemzőit, a képkockák maximális fényerejét és az átlagos fényerőt. Maga a televízió dönti el, hogyan illeszti a fényerőszinteket a kijelző képességeihez. Emiatt a kép jelentősen eltérhet a különböző tévémodelleken, és a sötét jelenetek egyes részletei elveszhetnek. A formátum szabadon használható, és gyakorlatilag minden HDR-képes eszköz támogatja.
HDR10+
A HDR10 továbbfejlesztett változata, amelyet a Samsung és az Amazon 2017-ben jelentett be. A formátumot később a Samsung, a Panasonic és a 20th Century Fox által alapított HDR10+ konzorcium szabványosította. A HDR10+ az alap HDR10 adatfolyamhoz az SMPTE ST 2094-40 szabványon alapuló dinamikus metaadatokat ad hozzá. Ezeket a metaadatokat képkockánként továbbítják, így a televízió a kijelzőpanel képességeihez igazodva minden pillanatban pontosabban állíthatja be a fényerőt és a kontrasztot.
Azok az eszközök, amelyek nem támogatják a HDR10+-t, a tartalmat hagyományos HDR10-ként jelenítik meg. A színmélység továbbra is 10 bit. A szabvány jogdíjmentes, de nem minden eszköz támogatja.
HDR10+ Adaptive
A HDR10+ kiegészítő funkciója, amely figyelembe veszi a helyiség megvilágítását. A televízió beépített érzékelővel méri a környezeti fényt, és ennek megfelelően módosítja a HDR-kép fényerejét. Világos helyiségben világosabb, sötét helyiségben pedig kevésbé világos képet jelenít meg. A Samsung 2021-es televízióiban vezette be ezt a funkciót, és ezzel egy időben bejelentette, hogy a Prime Video HDR10-tartalmai HDR10+ Adaptive módban jelennek meg a kompatibilis Samsung televíziókon. A HDR10+ weboldala ezt a funkciót a 2025-ben bevezetett HDR10+ Advanced specifikáció részeként írja le.
HDR10+ Gaming
A HDR10+ Technologies által kifejlesztett HDR10+ játékokra szánt változata. A Samsung szerint a formátum bevezetése előtt a játékok és a kijelzők nem tudták felismerni egymás képességeit, ezért a HDR-beállítások vagy általánosak voltak, vagy manuálisan kellett kiválasztani őket. A HDR10+ Gaming segítségével a játékmotor és a megjelenítő eszköz közvetlenül cserél információkat. Így a játék felismerheti a kijelző képességeit, és az adott képernyőre optimalizált HDR-képet hozhat létre. A hirdetett funkciók közé tartozik az automatikus beállítás kézi kalibrálás nélkül. A formátum bevezetésekor támogatott NVIDIA grafikus kártyával rendelkező számítógépeken, valamint újabb Samsung televíziókon és monitorokon volt elérhető.
HDR10+ Advanced
Újabb szabvány, amelyet a nagyon nagy csúcsfényerővel, nagy teljesítményű processzorokkal és nagy képernyőkkel rendelkező csúcskategóriás televíziókhoz terveztek. A Prime Video 2026 augusztusától vezeti be a Samsung 2026-os televízióin. A bejelentett funkciók a következők.
- Továbbfejlesztett általános fényerő. A metaadatok segítenek jobban kihasználni a prémium televíziók nagy fényerőre vonatkozó képességeit.
- Intelligens mozgássimítás. A rendszer automatikusan meghatározza, hogy szükség van-e mozgássimításra.
- Mesterséges intelligencián alapuló műfajfelismerés a képfeldolgozási beállítások kiválasztásához, valamint szélesebb színválaszték a tartalomkészítők által megadott metaadatok alapján.
Dolby Vision
A Dolby által kifejlesztett, licencköteles szabvány, amelyet 2014-ben vezettek be. Dinamikus metaadatokat használ, amelyek jelenetről jelenetre vagy képkockáról képkockára változhatnak. Streaming esetén a kép általában 10 bites, míg a 12 bites videó csak bizonyos profilokban lehetséges, például a 4K Blu-ray lemezeken használt profilokban. A Dolby Vision több profillal rendelkezik. Egyeseket streaminghez, másokat lemezekhez terveztek, és vannak olyanok is, amelyek kompatibilisek a HDR10-zel azokon a televíziókon, amelyek nem támogatják a Dolby Visiont.
2025-ben a Dolby bejelentette a Dolby Vision 2-t. A vállalat szerint ez mesterséges intelligencián alapuló képoptimalizálást biztosít a megtekintési körülményekhez, valamint képkockánkénti vezérlést tesz lehetővé a mozgássimításnál. A régebbi televíziók továbbra is le tudják játszani ezt a tartalmat, de az új funkciókhoz Dolby Vision 2-támogatás szükséges. A szabvány használatához a gyártóknak fizetős licencre van szükségük. A Samsung nem támogatja a Dolby Visiont a televízióiban, ehelyett a HDR10+-ra összpontosít.
HLG (Hybrid Log-Gamma)
A BBC és az NHK által televíziós műsorszóráshoz és élő közvetítésekhez kifejlesztett formátum. Az ITU-R BT.2100 ajánlás része. A HLG nem használ metaadatokat, mivel a fényerőre vonatkozó információkat közvetlenül az átviteli függvény kódolja. Ennek alsó része hasonlít a hagyományos SDR gamma-görbéhez, míg a felső része logaritmikus, és a világos területeket kezeli.
Ez lehetővé teszi, hogy ugyanaz a jel HDR- és SDR-televíziókon is megjelenjen. HDR-képernyőn a kép a kibővített dinamikatartomány előnyeit élvezi, míg SDR-képernyőn normálisnak tűnik, bár a színek kissé fakónak látszhatnak a széles színtartományt nem támogató régebbi modelleken. A formátum jogdíjmentes, és jellemzően 10 bites színmélységet használ. Nem képes olyan pontosan beállítani az egyes jeleneteket, mint a dinamikus metaadatokat használó formátumok, de egyszerűbben alkalmazható műsorszórásra, és nincs szükség külön SDR- és HDR-adatfolyamokra.
A HDR-szabványok összehasonlítása
| Szabvány | Metaadatok | Színmélység | Licenc | Év |
|---|---|---|---|---|
| HDR10 | Statikus | 10 bit | Nyílt | 2015 |
| HDR10+ | Dinamikus, képkockánként | 10 bit | Jogdíjmentes | 2017 |
| HDR10+ Adaptive | Dinamikus HDR10+, a környezeti fényérzékelő beállításaival | 10 bit | Nincs megadva | 2021 |
| HDR10+ Gaming | A Samsung szerint a HDR10-nél kiterjedtebb | 10 bit | Nincs megadva | 2022 |
| HDR10+ Advanced | A Samsung szerint kibővített jelenetmetaadatok | 10 bit | Jogdíjmentes | 2025 |
| Dolby Vision | Dinamikus | 10–12 bit | Fizetős licenc | 2014 |
| HLG | Nem használ metaadatokat | 10 bit | Nyílt | 2015 |
