Pe măsură ce videoclipurile digitale au evoluat, rezoluția și frecvența cadrelor au crescut, însă calitatea imaginii a rămas limitată mult timp. Formatul video standard (SDR, Standard Dynamic Range) este conceput pentru un interval restrâns de luminozitate, cu o diferență limitată între cele mai întunecate și cele mai luminoase zone ale unui cadru. De obicei, acesta utilizează o adâncime de culoare de 8 biți și spațiul de culoare Rec. 709, ceea ce înseamnă că detaliile din zonele întunecate se pot pierde, iar zonele luminoase pot deveni supraexpuse. Chiar și procesoarele puternice și algoritmii de procesare a imaginii puteau îmbunătăți imaginea doar într-o măsură limitată.
Pentru a rezolva această problemă, a fost dezvoltat HDR (High Dynamic Range). Acesta extinde intervalul dinamic, permițând videoclipurilor să reproducă o gamă mult mai largă de niveluri de luminozitate și îmbunătățind astfel calitatea imaginii. HDR nu este doar o funcție a televizorului în sine. Videoclipul trebuie, de asemenea, să fie înregistrat folosind o metodă specifică și să includă metadate, adică informații suplimentare despre imaginea afișată.
Cum este creată o imagine HDR
Scopul principal al HDR este să păstreze detaliile atât în cele mai întunecate, cât și în cele mai luminoase zone ale unui cadru. Există două abordări principale.
Bracketing-ul expunerii. Sunt capturate mai multe cadre cu niveluri diferite de expunere. Unul este realizat mai luminos pentru a surprinde detaliile din umbre, în timp ce altul este mai întunecat pentru a păstra detaliile din zonele luminoase. Apoi, cadrele sunt combinate, folosind din fiecare zonele cu expunerea cea mai potrivită. Acest lucru se poate face cu mai multe camere simultan sau cu o singură cameră care înregistrează cadre succesiv. A doua abordare nu este potrivită pentru scenele dinamice, deoarece obiectele se pot mișca între expuneri, provocând imagini fantomă și alte artefacte.
Un senzor cu interval dinamic larg. Camerele moderne pot captura o gamă largă de niveluri de luminozitate într-un singur cadru, fără a combina mai multe expuneri. Cu alte cuvinte, camera capturează mai multe imagini, pe care procesorul său le analizează pentru a produce un singur cadru final.
Rezultatul este o imagine cu detalii bine păstrate și tranziții line între culori.
Cum este transmis și afișat HDR
Simpla înregistrare a unui videoclip HDR nu este suficientă. Acesta trebuie, de asemenea, codificat și transmis astfel încât ecranul să îl poată afișa corect. Metadatele sunt transmise împreună cu fluxul video. Acestea conțin informații tehnice despre luminozitate, contrast și culori, care îi indică televizorului cum să afișeze imaginea. Prin urmare, televizorul trebuie să accepte standardul corespunzător. În caz contrar, imaginea va fi afișată în formatul SDR standard.
Există două metode de transmitere a acestor informații.
- Metadatele statice sunt definite o singură dată pentru întregul videoclip.
- Metadatele dinamice se modifică de la o scenă la alta sau chiar de la un cadru la altul.
Prezentarea generală a standardelor HDR
HDR10
Formatul HDR de bază, deschis, standardizat de Consumer Technology Association (CTA) în 2015. Este obligatoriu pentru discurile Blu-ray 4K și servește drept bază pentru HDR10+ și pentru multe profiluri Dolby Vision. Utilizează o adâncime de culoare de 10 biți și spațiul de culoare Rec. 2020, deși ecranele reale acoperă de obicei doar o parte din această gamă de culori.
Metadatele statice sunt definite o singură dată pentru întregul film și descriu monitorul utilizat la masterizare, luminozitatea maximă a cadrului și luminozitatea medie. Televizorul determină singur cum să adapteze nivelurile de luminozitate la capacitățile ecranului său. Din acest motiv, imaginea poate arăta semnificativ diferit pe diverse modele de televizoare, iar unele detalii se pot pierde în scenele întunecate. Formatul este gratuit și este acceptat de aproape toate echipamentele HDR.
HDR10+
O evoluție a HDR10, anunțată de Samsung și Amazon în 2017. Ulterior, formatul a fost standardizat de consorțiul HDR10+, fondat de Samsung, Panasonic și 20th Century Fox. HDR10+ adaugă fluxului HDR10 de bază metadate dinamice bazate pe standardul SMPTE ST 2094-40. Aceste metadate sunt transmise pentru fiecare cadru, permițând televizorului să ajusteze mai precis luminozitatea și contrastul în fiecare moment al videoclipului, în funcție de capacitățile panoului său de afișare.
Dispozitivele care nu acceptă HDR10+ afișează acest conținut ca HDR10 standard. Adâncimea de culoare rămâne de 10 biți. Standardul nu presupune plata unor redevențe, dar nu este acceptat de toate echipamentele.
HDR10+ Adaptive
O funcție suplimentară HDR10+ care ține cont de iluminarea încăperii. Televizorul măsoară lumina ambientală cu ajutorul unui senzor încorporat și ajustează luminozitatea imaginii HDR, făcând-o mai luminoasă într-o încăpere bine iluminată și mai puțin luminoasă într-o încăpere întunecată. Samsung a introdus această funcție în televizoarele sale din 2021. În același timp, compania a anunțat că materialele HDR10 de pe Prime Video vor fi afișate în modul HDR10+ Adaptive pe televizoarele Samsung compatibile. Site-ul HDR10+ descrie această funcție ca parte a specificației HDR10+ Advanced, introdusă în 2025.
HDR10+ Gaming
O versiune HDR10+ destinată jocurilor, dezvoltată de HDR10+ Technologies. Potrivit Samsung, înainte de introducerea acestui format, jocurile și dispozitivele de afișare nu își puteau identifica reciproc capacitățile, astfel încât setările HDR erau fie generale, fie trebuiau selectate manual. Cu HDR10+ Gaming, motorul jocului și dispozitivul de afișare fac schimb direct de informații. Astfel, jocul poate identifica posibilitățile ecranului și poate genera o imagine HDR optimizată pentru acesta. Ajustarea automată fără calibrare manuală este una dintre funcțiile promovate. La momentul lansării, formatul era disponibil pe PC-uri cu plăci grafice NVIDIA compatibile și pe televizoarele și monitoarele Samsung mai noi.
HDR10+ Advanced
Un standard mai nou, conceput pentru televizoarele de top cu luminozitate maximă foarte ridicată, procesoare puternice și ecrane mari. Prime Video îl lansează pe televizoarele Samsung din 2026 începând cu august 2026. Printre funcțiile anunțate se numără următoarele.
Enhanced Overall Brightness Metadatele ajută la utilizarea mai eficientă a luminozității ridicate a televizoarelor premium.
Intelligent Motion Smoothing Sistemul determină automat dacă este necesară netezirea mișcării.
Detectarea genului cu ajutorul inteligenței artificiale Această funcție selectează setările de procesare a imaginii și permite o gamă mai largă de culori, pe baza metadatelor furnizate de creatorii de conținut.
Dolby Vision
Un standard licențiat, dezvoltat de Dolby și introdus în 2014. Utilizează metadate dinamice care se pot modifica de la o scenă la alta sau de la un cadru la altul. În cazul streamingului, imaginea are de obicei o adâncime de culoare de 10 biți, în timp ce videoclipurile de 12 biți sunt posibile doar în anumite profiluri, precum cele utilizate pe discurile Blu-ray 4K. Dolby Vision are mai multe profiluri. Unele sunt concepute pentru streaming, altele pentru discuri, iar unele sunt compatibile cu HDR10 pe televizoarele care nu acceptă Dolby Vision.
În 2025, Dolby a anunțat Dolby Vision 2. Potrivit companiei, acesta adaugă optimizarea imaginii bazată pe inteligență artificială, adaptată condițiilor de vizionare, precum și controlul netezirii mișcării pentru fiecare cadru. Televizoarele mai vechi pot reda în continuare acest conținut, dar noile funcții necesită compatibilitate cu Dolby Vision 2. Standardul presupune plata unei licențe de către producători. Samsung nu acceptă Dolby Vision pe televizoarele sale și se concentrează în schimb pe HDR10+.
HLG (Hybrid Log-Gamma)
Un format dezvoltat de BBC și NHK pentru transmisiunile de televiziune și transmisiunile în direct. Este inclus în recomandarea ITU-R BT.2100. HLG nu utilizează metadate, deoarece informațiile despre luminozitate sunt codificate direct în funcția sa de transfer. Partea inferioară a acesteia seamănă cu curba gamma convențională SDR, în timp ce partea superioară este logaritmică și gestionează zonele luminoase.
Acest lucru permite afișarea aceluiași semnal atât pe televizoarele HDR, cât și pe cele SDR. Pe un ecran HDR, imaginea beneficiază de intervalul dinamic extins, în timp ce pe un ecran SDR arată normal, deși culorile pot părea ușor estompate pe modelele mai vechi care nu acceptă o gamă largă de culori. Formatul nu presupune plata unor redevențe și utilizează de obicei o adâncime de culoare de 10 biți. Nu poate ajusta fiecare scenă la fel de precis ca formatele cu metadate dinamice, dar este mai simplu de utilizat pentru transmisiunile TV și nu necesită fluxuri SDR și HDR separate.
Compararea standardelor HDR
| Standard | Metadate | Adâncimea culorii | Licență | An |
|---|---|---|---|---|
| HDR10 | Statice | 10 biți | Deschis | 2015 |
| HDR10+ | Dinamice, cadru cu cadru | 10 biți | Fără redevențe | 2017 |
| HDR10+ Adaptive | Dinamice (HDR10+), cu ajustări bazate pe senzorul de lumină ambientală | 10 biți | Nespecificată | 2021 |
| HDR10+ Gaming | Mai complexe decât cele din HDR10, potrivit Samsung | 10 biți | Nespecificată | 2022 |
| HDR10+ Advanced | Metadate extinse pentru scene, potrivit Samsung | 10 biți | Fără redevențe | 2025 |
| Dolby Vision | Dinamice | 10–12 biți | Licență contra cost | 2014 |
| HLG | Nu sunt utilizate | 10 biți | Deschis | 2015 |
