Z razvojem digitalnega videa sta se povečali ločljivost in hitrost sličic, vendar je kakovost slike dolgo ostala omejena. Standardni video (SDR, Standard Dynamic Range) je zasnovan za ozek razpon svetlosti, pri čemer je razlika med najtemnejšimi in najsvetlejšimi deli slike omejena. Običajno uporablja 8-bitno barvno globino in barvni prostor Rec. 709, kar pomeni, da se lahko podrobnosti v temnih delih izgubijo, svetli deli pa so lahko preosvetljeni. Tudi zmogljivi procesorji in algoritmi za obdelavo slike so lahko kakovost slike izboljšali le do določene mere.
Za rešitev te težave je bil razvit HDR (High Dynamic Range). Razširi dinamični razpon, kar videu omogoča prikaz precej širšega razpona ravni svetlosti in izboljša kakovost slike. HDR ni zgolj funkcija samega televizorja. Video mora biti posnet tudi z določeno metodo in vsebovati metapodatke, torej dodatne informacije o prikazani sliki.
Kako nastane slika HDR
Glavni cilj HDR je ohraniti podrobnosti tako v najtemnejših kot tudi v najsvetlejših delih sličice. Obstajata dva glavna pristopa.
Snemanje z različnimi osvetlitvami. Posnetih je več sličic z različnimi stopnjami osvetlitve. Ena je svetlejša, da zajame podrobnosti v sencah, druga pa temnejša, da ohrani podrobnosti v svetlih delih. Sličice se nato združijo, pri čemer se iz vsake uporabijo območja z najprimernejšo osvetlitvijo. To je mogoče izvesti z več kamerami hkrati ali z eno kamero, ki sličice zajema zaporedno. Drugi pristop ni najbolj primeren za dinamične prizore, saj se lahko predmeti med posameznimi osvetlitvami premaknejo, kar povzroči podvojene obrise in druge slikovne artefakte.
Tipalo s širokim dinamičnim razponom. Sodobne kamere lahko v eni sličici zajamejo širok razpon ravni svetlosti, ne da bi bilo treba združevati več osvetlitev. Z drugimi besedami, kamera zajame več slik, njen procesor pa jih analizira in ustvari eno končno sličico.
Rezultat je slika z dobro ohranjenimi podrobnostmi in gladkimi barvnimi prehodi.
Kako se HDR prenaša in prikazuje
Samo snemanje videa HDR ni dovolj. Video je treba tudi kodirati in prenesti tako, da ga lahko zaslon pravilno prikaže. Metapodatki se prenašajo skupaj z video tokom. Vsebujejo tehnične informacije o svetlosti, kontrastu in barvah, ki televizorju povedo, kako naj prikaže sliko. Zato mora televizor podpirati ustrezni standard. V nasprotnem primeru bo slika prikazana v standardnem formatu SDR.
Obstajata dva načina prenosa teh informacij.
- Statični metapodatki so določeni enkrat za celoten video.
- Dinamični metapodatki se spreminjajo od prizora do prizora ali celo od sličice do sličice.
Pregled standardov HDR
HDR10
Osnovni odprti format HDR, ki ga je leta 2015 standardiziralo združenje Consumer Technology Association (CTA). Obvezen je za plošče Blu-ray 4K in predstavlja osnovo za HDR10+ ter številne profile Dolby Vision. Uporablja 10-bitno barvno globino in barvni prostor Rec. 2020, čeprav dejanski zasloni običajno pokrivajo le del tega barvnega obsega.
Statični metapodatki so določeni enkrat za celoten film ter opisujejo monitor, uporabljen pri obdelavi končne slike, največjo svetlost sličice in povprečno svetlost. Televizor sam določi, kako bo ravni svetlosti prilagodil zmogljivostim svojega zaslona. Zato je lahko slika na različnih modelih televizorjev videti precej drugače, v temnih prizorih pa se lahko izgubijo nekatere podrobnosti. Format je brezplačen za uporabo in ga podpira skoraj vsa oprema HDR.
HDR10+
Nadgradnja formata HDR10, ki sta jo Samsung in Amazon predstavila leta 2017. Format je pozneje standardiziral konzorcij HDR10+, ki so ga ustanovili Samsung, Panasonic in 20th Century Fox. HDR10+ osnovnemu toku HDR10 dodaja dinamične metapodatke na podlagi standarda SMPTE ST 2094-40. Ti metapodatki se prenašajo za vsako sličico posebej, kar televizorju omogoča natančnejše prilagajanje svetlosti in kontrasta v posameznih trenutkih videa glede na zmogljivosti njegovega zaslonskega panela.
Naprave, ki ne podpirajo HDR10+, to vsebino prikažejo kot standardni HDR10. Barvna globina ostane 10-bitna. Standard ne zahteva plačila licenčnin, vendar ga ne podpira vsa oprema.
HDR10+ Adaptive
Dodatna funkcija HDR10+, ki upošteva osvetlitev prostora. Televizor z vgrajenim senzorjem izmeri svetlobo v okolici in prilagodi svetlost slike HDR. V dobro osvetljenem prostoru je slika svetlejša, v temnem prostoru pa manj svetla. Samsung je to funkcijo uvedel v svojih televizorjih iz leta 2021. Hkrati je bilo napovedano, da bo vsebina HDR10 na platformi Prime Video na združljivih televizorjih Samsung prikazana v načinu HDR10+ Adaptive. Spletno mesto HDR10+ to funkcijo opisuje kot del specifikacije HDR10+ Advanced, predstavljene leta 2025.
HDR10+ Gaming
Različica HDR10+, namenjena igranju iger, ki jo je razvilo podjetje HDR10+ Technologies. Po navedbah Samsunga pred uvedbo tega formata igre in zasloni niso mogli prepoznati zmogljivosti drug drugega, zato so bile nastavitve HDR splošne ali pa jih je bilo treba izbrati ročno. Pri HDR10+ Gaming si igralni pogon in prikazovalna naprava neposredno izmenjujeta informacije. Tako lahko igra prepozna zmogljivosti zaslona in ustvari sliko HDR, optimizirano za ta zaslon. Samodejno prilagajanje brez ročnega umerjanja je ena od oglaševanih funkcij. Ob uvedbi je bil format na voljo v računalnikih s podprtimi grafičnimi karticami NVIDIA ter v novejših televizorjih in monitorjih Samsung.
HDR10+ Advanced
Novejši standard, zasnovan za vrhunske televizorje z zelo visoko največjo svetlostjo, zmogljivimi procesorji in velikimi zasloni. Prime Video ga od avgusta 2026 uvaja v televizorjih Samsung iz leta 2026. Napovedane funkcije vključujejo naslednje.
- Izboljšana skupna svetlost. Metapodatki omogočajo boljši izkoristek visoke svetlosti vrhunskih televizorjev.
- Inteligentno glajenje gibanja. Sistem samodejno določi, ali je glajenje gibanja potrebno.
- Zaznavanje žanra s pomočjo umetne inteligence za izbiro nastavitev obdelave slike ter širši razpon barv na podlagi metapodatkov, ki jih posredujejo ustvarjalci vsebin.
Dolby Vision
Licenčni standard, ki ga je razvilo podjetje Dolby in predstavilo leta 2014. Uporablja dinamične metapodatke, ki se lahko spreminjajo od prizora do prizora ali od sličice do sličice. Pri pretočnem videu je slika običajno 10-bitna, 12-bitni video pa je mogoč le pri določenih profilih, na primer tistih, ki se uporabljajo na ploščah Blu-ray 4K. Dolby Vision ima več profilov. Nekateri so namenjeni pretočnim vsebinam, drugi ploščam, nekateri pa so združljivi s HDR10 na televizorjih, ki ne podpirajo Dolby Vision.
Leta 2025 je Dolby napovedal Dolby Vision 2. Po navedbah podjetja dodaja optimizacijo slike na podlagi umetne inteligence glede na pogoje gledanja ter nadzor glajenja gibanja za vsako sličico posebej. Starejši televizorji lahko to vsebino še vedno predvajajo, vendar je za uporabo novih funkcij potrebna podpora za Dolby Vision 2. Proizvajalci morajo za uporabo standarda plačati licenčnino. Samsung v svojih televizorjih ne podpira Dolby Vision, temveč se osredotoča na HDR10+.
HLG (Hybrid Log-Gamma)
Format, ki sta ga BBC in NHK razvila za televizijsko oddajanje in neposredne prenose. Vključen je v priporočilo ITU-R BT.2100. HLG ne uporablja metapodatkov, saj so informacije o svetlosti neposredno kodirane v njegovi prenosni funkciji. Njen spodnji del je podoben običajni krivulji gama SDR, zgornji del pa je logaritemski in obdeluje svetla območja.
To omogoča prikaz istega signala na televizorjih HDR in SDR. Na zaslonu HDR slika izkoristi razširjeni dinamični razpon, na zaslonu SDR pa je videti običajno, čeprav so lahko barve na starejših modelih brez podpore za širok barvni razpon nekoliko manj izrazite. Format je brez licenčnin in običajno uporablja 10-bitno barvno globino. Posameznih prizorov ne more prilagajati tako natančno kot formati z dinamičnimi metapodatki, vendar je preprostejši za uporabo pri oddajanju in ne zahteva ločenih tokov SDR in HDR.
Primerjava standardov HDR
| Standard | Metapodatki | Barvna globina | Licenca | Leto |
|---|---|---|---|---|
| HDR10 | Statični | 10-bitna | Odprt standard | 2015 |
| HDR10+ | Dinamični, za vsako sličico posebej | 10-bitna | Brez licenčnin | 2017 |
| HDR10+ Adaptive | Dinamični (HDR10+) s prilagoditvami na podlagi senzorja za zaznavanje svetlobe v okolici | 10-bitna | Ni navedeno | 2021 |
| HDR10+ Gaming | Po navedbah Samsunga obsežnejši kot pri HDR10 | 10-bitna | Ni navedeno | 2022 |
| HDR10+ Advanced | Po navedbah Samsunga razširjeni metapodatki o prizorih | 10-bitna | Brez licenčnin | 2025 |
| Dolby Vision | Dinamični | 10–12-bitna | Plačljiva licenca | 2014 |
| HLG | Se ne uporabljajo | 10-bitna | Odprt standard | 2015 |
