Что такое HDR-дисплей? 4K HDR против SDR и HDR10 против HDR400

Что такое HDR-дисплей?

Расширенный динамический диапазон (HDR) Динамический диапазон — это разница между светом и темнотой в области изображения. Чем больше динамический диапазон, тем большее количество светлых и темных деталей одновременно фиксируется на изображении.

• В фотографии есть HDR;
• В кинематографе есть HDR;
• В видео есть HDR;
• На дисплее есть HDR;

Но ни один из этих HDR не относится к одной и той же технологии.

HDR, используемый в мобильных телефонах, на самом деле представляет собой технологию многокадровой композиции, при которой телефон снимает несколько кадров одновременно в одном кадре. А затем использует алгоритмическую обработку для объединения светлых и темных частей разных кадров вместе, чтобы одновременно сохранить как светлые, так и темные детали.

 Это действительно соответствует цели расширенного динамического диапазона HDR, но, поскольку он задействуется вручную, уровень эффекта варьируется в зависимости от телефона.

И иногда возникают проблемы с перекоррекцией и неестественным контрастом. Поэтому, строго говоря, такого рода фотографии или видео, обработанные HDR, по-прежнему относятся к категории SDR.

Настоящий HDR технически определяется как HDR, основанный на собственном уникальном наборе механизмов фотоэлектрического преобразования — преобразовании оптических и электрических сигналов. Когда мы делаем снимок, реальная сцена будет сохранена в виде цифрового сигнала для фотографии, что представляет собой процесс преобразования оптических сигналов в электрические сигналы.

Очевидно, что так называемый HDR фотографий мобильного телефона — это всего лишь программный процесс, который не предполагает преобразования фотоэлектричества, поэтому их нельзя рассматривать как настоящий HDR, который технически называется «тоновым отображением».

Что такое SDR-дисплей?

SDR относится к изображению со стандартным динамическим диапазоном. Это также традиционный стандарт для кино- и телевизионных изображений. До популяризации технологии HDR динамический контраст изображений 1080P в прошлом представлялся с помощью технологии SDR, но ее динамический диапазон намного меньше динамического диапазона, который может воспринимать человеческий глаз.

Разница между HDR и SDR

Технологическая разница

Прежде всего, это технический аспект: гамма-кривая у них разная. Гамма-кривая определяет нелинейное изменение яркости света в системе изображения.

Категория	Разрешение	Разрядность квантования	Цветовое пространство	Диапазон яркости
HDR	3840*2160	10 / 12 бит	Rec. 2020	0.0005-10,000
SDR	/	8 / 10 бит	Rec. 709	0.05-100

SDR и HDR используют разные гамма-кривые, а это означает, что когда мы смотрим на источник HDR, мы видим больше информации о яркости. В конечном счете, HDR имеет более высокую глубину цвета, более широкий динамический диапазон и более сильную цветовую передачу.

Сравнение битовой глубины

Битовая глубина означает количество цветов, которые могут отображаться на пиксель. Чем больше разрядность, тем больше цветов может отображаться, что приводит к более плавной и естественной градации. Например, 8-битный монитор может отображать примерно 16.77 миллиона цветов, а 10-битный монитор — примерно 1.07 миллиарда цветов.

Сравнение глубины цветовой гаммы

Контраст цветовой гаммы относится к диапазону всех цветов, которые могут отображаться. На диаграмме справа показан диапазон всех значений RGB, которые может воспринимать человеческий глаз. Треугольники обозначают цветовую гамму: чем больше треугольник, тем больше цветов можно отобразить.

Кадр видео

HDR-видео имеет разную яркость и контрастность для каждого кадра, что позволяет идеально восстановить детали и контраст между светом и темнотой каждого кадра. SDR-видео относительно плохое, хотя теоретически вы можете вручную настроить насыщенность и контрастность экрана, чтобы добиться того же эффекта, что и HDR, но это все еще теория, с ним довольно сложно работать, и множественные настройки легко приведут к искаженное изображение.

Видео Свет и Тьма

Мы можем сравнить изображение выше. SDR-изображение, представленное горой, более темное, на котором не могут быть показаны детали светлых и ярких частей. 

На HDR-изображении мы можем ясно видеть лесную среду за горой и облака в относительной темноте изображения, но также в зависимости от разной яркости детали яркости не совпадают.

Подробности видео

Изображения с технологией HDR показывают больше деталей между темным и светлым экраном. Например, одно и то же изображение, воспроизводимое в формате SDR, имеет кривую из точек с интервалом от 1 до 100, а в HDR оно имеет кривую из точек с интервалом намного меньше 1, между 1 и 1000. В результате изображения с технологией HDR, естественно, показать лучшую насыщенность и градацию цвета.

Стандарты технологии HDR:

	Dolby Vision	HDR10	HDR10 +	ГВУ
Отображение кривой	PQ	PQ	PQ	ГВУ
Бит-глубина	10 / 12 бит	10 биты	10 биты	10 биты
Диапазон яркости (нит)	0.001-10,000	0.003-1,000	0.003-1,000	-1,000
Цветовое пространство	Рек. 2020/П3	Rec. 2020	Rec. 2020	Rec. 2020
Метаданные	Dynamic	статический	Dynamic	Ничто
Лицензирование	Сбор	Бесплатно	Бесплатно с платой за сертификацию устройства	Бесплатно
Метод кодирования	Собственное оборудование	ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ	ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ	ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Метод тонального отображения	Официальный алгоритм	Собственный алгоритм	Собственный алгоритм	Нет

HDR и SDR: Втчich это лучше?

Благодаря эффекту сравнения HDR и SDR мы можем узнать, что HDR лучше, в конце концов, технология HDR связана с постоянным обновлением и модернизацией технологии изображения после появления продукта. Хотя SDR является традиционной технологией, естественно, ее нельзя сравнивать. к недавно появившейся технологии.

Тем не менее, текущая версия качества видео 4k HDR неоднозначна, качество хорошее и плохое, грубый 4K HDR, эффект и SDR и SDR не могут преодолеть разрыв, и даже некоторые из них не так хороши, как SDR, тот же фильм 4K. SDR из источника 4K HDR.

Что касается того же фильма, эффект 4K SDR трудно превзойти версию HDR, но это основано на самом фильме, поэтому воспроизведение на соответствующем оборудовании будет собственным. Однако когда дело доходит до игры на своих устройствах, у вас будет своя реальность. Если ваши собственные устройства не могут хорошо поддерживать или отображать фильм в формате 4K HDR, попробуйте его версию 4K SDR, и результат может вас удивить.

Как реализовать HDR-дисплей?

Существует пять параметров изображения, которые необходимо улучшить для достижения стандартного HDR-дисплея: динамический диапазон яркости, оттенки серого, цветовая гамма, разрешение и частота кадров.

Частота кадров

При воспроизведении некоторых быстрых динамических изображений слишком низкая частота кадров приведет к неровным динамическим изображениям, перетаскиванию и другим аномалиям отображения. Светодиодный дисплей может иметь частоту обновления 2880–7680 Гц с внешним оборудованием воспроизведения 60–120 кадров ввода на экран, чтобы эффективно решить проблему аномалий отображения высокоскоростных динамических изображений.

шкала серого

Стандарты отображения HDR требуют глубины цвета видео 10 бит. По сравнению с обычной глубиной цвета видео, составляющей 8 бит, уровень серого увеличился в 4 раза. Чтобы добиться эффекта отображения HDR, вам необходимо специально настроить источник видео и оборудование воспроизведения для поддержки режима HDR, яркость светодиодного дисплея может достигать 18-битной шкалы серого.

Динамический диапазон яркости

HDR-дисплею требуется более высокий динамический диапазон яркости, обычный ЖК-дисплей или другие дисплеи имеют диапазон яркости только 40–400 нит, тогда как светодиодный дисплей может достигать диапазона яркости 0.5–1200 нит. По сравнению с другими дисплеями динамический коэффициент яркости светодиодного дисплея больше и больше соответствует требованиям HDR-дисплея.

Разрешение 4K

Формат источника HDR-видео имеет разрешение 3840*2160 4K, светодиодный дисплей имеет неограниченное количество комбинаций, свободные характеристики сращивания, может быть легко объединен в дисплей уровня разрешения 4K, 8K.

Цветовая гамма

Требования к цветовой гамме обычного дисплея в режиме SDR для RC.709, цветовая гамма HDR для индекса цветопередачи BT.2020 значительно лучше, чем RC.709, цветовая гамма светодиодного дисплея ближе к требованиям BT.2020, что далеко от экзотическая красота максимальной степени восстановления на экране перед просмотром вами.

Что такое HDR 10?

HDR 10 — это спецификация, обнародованная CEA (Ассоциацией бытовой электроники) в 2015 году, включающая несколько ключевых моментов: поддержка выборки цвета 4:2:0, поддержка глубины цвета для 10 бит, поддержка цветовой гаммы для BT.2020 и, что наиболее важно, , «способность переносить информацию HDR (кривая яркости SMPTE ST 2086) в метаданных (информация постобработки)». Кроме того, наиболее важные «метаданные изображения могут нести информацию HDR (кривая яркости SMPTE ST 2086), в которой максимальный уровень освещенности контента (MaxCLL) составляет 1000 нит».

Что лучше, HDR10 или HDR400?

HDR10 и HDR400, HDR500, HDR600, HDR1000 и т. д. Кажется, что это схожие понятия, все с номером после HDR, но фактический смысл совершенно разный.

HDR10 — один из наиболее распространенных и широко используемых форматов HDR. Он относится к протоколу и стандарту передачи HDR-контента между видеокартой и монитором, который является открытым стандартом, не требующим уплаты каких-либо авторских прав или сертификационных сборов.

HDR400, HDR500, HDR600, HDR1000, HDR1400 — это классификации VESA Display HDR. Display HDR — это стандарт измерения эффекта HDR монитора, основанный на поддержке HDR10.

Он разделен на классы в зависимости от яркости монитора, цветовой гаммы, глубины цвета, типа затемнения, уровня черного и т. д. HDR400, требуется только монитор с пиковой яркостью не менее 400 нит, собственной глубиной цвета 8 бит, цветовой гаммой RGB 95%. и глобальное затемнение.

* Глобальное затемнение (Global dimming): на экране есть только одна зона подсветки, и ее можно регулировать только равномерно по всему экрану, либо весь экран становится ярче, либо весь экран становится темнее;

* Региональное затемнение (локальное затемнение): подсветка экрана разделена на несколько областей, в каждой из которых можно независимо регулировать яркость.

HDR500 и выше, сертификационные требования были качественно улучшены: затемнение области, глубина цвета 10 бит, цветовая гамма DCI-P90 3% и т. д., наиболее важным из которых является затемнение области, что может значительно улучшить контрастность и динамический диапазон, чтобы Достигните истинного качества HDR, 10-битная глубина цвета и широкая цветовая гамма P3 одновременно могут улучшить восприятие цвета.

	Минимальная пиковая яркость (кд/м²)	Цветовой диапазон (Цветовая гамма)	Типичная технология затемнения	Максимальная яркость уровня черного (кд/м²)	Максимальная задержка регулировки подсветки (количество видеокадров)
DisplayHDR 400	400	SRGB	На уровне экрана	0.4	8
DisplayHDR 500	500	ВКГ*	Уровень зоны	0.1	8
DisplayHDR 600	600	ВКГ*	Уровень зоны	0.1	8
DisplayHDR 1000	1000	ВКГ*	Уровень зоны	0.05	8
DisplayHDR 1400	1400	ВКГ*	Уровень зоны	0.02	8
ДисплейHDR True Black 400	400	ВКГ*	Пиксельный уровень	0.0005	2
ДисплейHDR True Black 500	500	ВКГ*	Пиксельный уровень	0.0005	2
ДисплейHDR True Black 600	600	ВКГ*	Пиксельный уровень	0.0005	2

*WCG: Широкая цветовая гамма

Часто задаваемые вопросы:

Поддерживает ли HDMI 2.0a передачу данных в формате HDR?

В реальном процессе передачи сторона-источник определит, поддерживает ли сторона-приемник функцию HDR через канал DDC. если он поддерживается, он передаст пакет метаданных, а сторона приемника отрегулирует параметры отображения в соответствии с полученным пакетом метаданных для реализации эффекта HDR. Вы можете обратиться к спецификации CTA-861-G.

Байт#	7	6	5	4	3	2	1	0
1	Код тега (0x07)			Длина следующего блока данных = n байт.
2	Расширенный код тега (0x06)
3	F37=0	F36=0	ET_5	ET_4	ET_3	ET_2	ET_1	ET_0
4	СМ_7	СМ_6	СМ_5	СМ_4	СМ_3	СМ_2	СМ_1	СМ_0
5	Данные о максимальной яркости желаемого контента (8 бит)
6	Желаемый контент Макс. данные яркости в среднем по кадру (8 бит)
7	Данные минимальной яркости желаемого контента (8 бит)

В чем разница между HDR10 и HDR400?

HDR10 и HDR400 нельзя сравнивать вместе. Почему?

HDR10: это стандарт HDR, аналогичный HDR10+, HLG, HDR Vivid, DOLBY VISION и т. д.
HDR400: это сертификация эффекта отображения HDR монитора [сертификация VESA DisplayHDR], указывающая уровень эффекта HDR монитора, аналогичный HDR600, HDR1000 и так далее.

Таким образом, HDR400 может измерять только хорошие и плохие стороны монитора, а HDR10 — нет. HDR10 может показать только то, что монитор поддерживает стандартное декодирование HDR10.