Войти
Расширенный динамический диапазон видео (HDR-видео ) - это видео, имеющее динамический диапазон больше, чем у видео со стандартным динамическим диапазоном (видео SDR). Видео HDR включает в себя захват, производство, контент / кодирование и отображение. Захват HDR и дисплеи могут обеспечивать более яркий белый цвет и более глубокий черный цвет. Чтобы приспособиться к этому, стандарты кодирования HDR допускают более высокую максимальную яркость и используют как минимум 10-битный динамический диапазон (глубина цвета по сравнению с 8-битным для непрофессионального и 10-битным для профессионального SDR-видео) для поддержания точности. через этот расширенный диапазон.
Хотя технически «HDR» относится строго к соотношению между максимальной и минимальной яркостью, термин «HDR-видео» обычно подразумевает также широкую цветовую гамму.
Воспроизвести медиа Пример покадровой видеозаписи HDR В феврале и апреле 1990 года Жорж Корнежоль представил первую камеру HDR в реальном времени, объединяющую два последовательно или одновременно снятых изображения.
В 1991 году была представлена первая коммерческая видеокамера, использующая датчики и камеры потребительского уровня, которая выполняла захват нескольких изображений с разной экспозицией в реальном времени и создавала видеоизображение HDR компанией Hymatom, лицензиатом Cornuéjols.
Также в 1991 году Cornuéjols представил принцип нелинейного накопления изображений HDR + для увеличения чувствительности камеры: в условиях низкой освещенности несколько последовательных изображений накапливаются, увеличивая отношение сигнал / шум.
Позже, в начале 2000-х, в нескольких научных исследованиях использовались сенсоры и камеры потребительского уровня. Несколько компаний, таких как RED и Arri, разрабатывают цифровые датчики с более высоким динамическим диапазоном. RED EPIC-X может захватывать последовательные во времени изображения HDRx с выбираемыми пользователем 1–3 ступенями дополнительной широты выделения в канале «x». Канал "x" можно объединить с обычным каналом в программном обеспечении постпродакшн. В камере Arri Alexa используется архитектура двойного усиления для создания HDR-изображения из двух снимков, сделанных одновременно.
С появлением недорогих потребительских цифровых фотоаппаратов многие любители начали публиковать HDR цейтраферные видео с тональной отображением в Интернете, по сути, последовательность неподвижных фотографий в быстрой последовательности. В 2010 году независимая студия Soviet Montage создала пример HDR-видео из разрозненных видеопотоков с использованием светоделителя и видеокамер HD потребительского класса. Подобные методы были описаны в академической литературе в 2001 и 2007 годах.
Современные фильмы часто снимаются на камеры с более высоким динамическим диапазоном, а устаревшие фильмы могут могут быть преобразованы, даже если для некоторых кадров потребуется ручное вмешательство (например, при преобразовании черно-белых пленок в цветные). Кроме того, специальные эффекты, особенно те, которые смешивают реальные и синтетические кадры, требуют как съемки HDR, так и рендеринга. Видео HDR также необходимо в приложениях, требующих высокой точности для фиксации временных аспектов изменений в сцене. Это важно при мониторинге некоторых промышленных процессов, таких как сварка, в системах прогнозирования помощи водителю в автомобильной промышленности, в системах видеонаблюдения и других приложениях. HDR-видео также может рассматриваться для ускорения получения изображений в приложениях, которым требуется большое количество статических HDR-изображений, например, в методах на основе изображений в компьютерной графике.
OpenEXR был создан в 1999 году Industrial Light Magic (ILM) и выпущена в 2003 году как программная библиотека с открытым исходным кодом . OpenEXR используется для производства фильмов и телевидения.
Устройства отображения, способные к большему динамическому диапазону, исследуются в течение десятилетий, в основном с плоские панели, такие как плазма, SED / FED и OLED.
TV наборы с расширенным динамическим диапазоном и масштабированием существующих SDR / LDR видео / широковещательный контент с обратным тональным отображением ожидался с начала 2000-х. В 2016 году HDR-преобразование SDR-видео было выпущено на рынок под названиями HDR + от Samsung (в наборах LCD TV ) и HDR Intelligent Tone Management от Technicolor SA..
По состоянию на 2018 год высококачественные HDR-дисплеи потребительского уровня могут достигать яркости 1000 кд / м, по крайней мере, на короткое время или на небольшой части экрана, по сравнению с 250-300 кд / м. м для стандартного дисплея SDR.
Система кодирования цветов Academy (ACES) была создана Академией кинематографических искусств и наук и выпущена в декабре 2014 года. ACES - это полная система управления цветом и файлами, которая работает практически с любым профессиональным рабочим процессом и поддерживает HDR и широкую цветовую гамму. Дополнительную информацию можно найти на https://www.ACESCentral.com (WCG).
Видеоинтерфейсы, которые поддерживают хотя бы один формат HDR, включают HDMI 2.0a, который был выпущен в апреле 2015 года, и DisplayPort 1.4, который был выпущен в марте 2016 года. 12 декабря 2016 года HDMI объявила о добавлении поддержки Hybrid Log-Gamma (HLG) стандарту HDMI 2.0b. HDMI 2.1 был официально анонсирован 4 января 2017 года, и в него была добавлена поддержка динамического HDR, который представляет собой динамические метаданные, поддерживающие изменение сцены за сценой или покадрово.
Общество инженеров кино и телевидения (SMPTE) создало стандарт для динамических метаданных: SMPTE ST 2094 или динамические метаданные для преобразования объема цвета (DMCVT). SMPTE ST 2094 был опубликован в 2016 году в виде шести частей и включает четыре приложения из стандартов Dolby, Philips, Samsung и Technicolor.
квантователь восприятия (PQ), опубликованный SMPTE как SMPTE ST 2084, является функция передачи, которая позволяет отображать видео с расширенным динамическим диапазоном (HDR) с яркостью уровнем до 10,000 кд / м2 и может быть используется с Rec. 2020 цветовое пространство. PQ - это нелинейная электрооптическая передаточная функция (EOTF). 18 апреля 2016 года Ultra HD Forum объявил отраслевые рекомендации для UHD Phase A, в котором используются Hybrid Log-Gamma (HLG) и функции передачи PQ с битовая глубина 10 бит и Рек. Цветовое пространство 2020. 6 июля 2016 г. ITU объявил о Рек. 2100, который использует HLG или PQ в качестве функций передачи с Rec. Цветовое пространство 2020.
PQ инверсный EOTF выглядит следующим образом:
где
- значение сигнала с диапазоном ![{\ displaystyle \ left [0,1 \ right]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c57121c2b6c63c0b2f38eb96b1f7a543b5d1c522)
.
- нормализованная линейная оптическая яркость, с 
представляет пиковую яркость 10 000 кд / м (минимальная яркость 0,0001 кд / м)
Стандарт DisplayHDR от VESA - это попытка облегчить различия в спецификациях HDR. чтобы понять для потребителей, со стандартами, которые в основном используются в компьютерных мониторах и ноутбуках. VESA определяет набор уровней HDR, все они должны поддерживать HDR10, но для некоторых из них не требуется 10-битный дисплей. Самым последним стандартом является DisplayHDR 1400, который был представлен в сентябре 2019 года. Было объявлено, что мониторы, соответствующие этому стандарту, будут выпущены в первом квартале 2020 года.
| Минимальная пиковая яркость | Диапазон цветов | Стандартная технология затемнения | Максимальная яркость уровня черного | Максимальная задержка регулировки подсветки | |
|---|---|---|---|---|---|
| Яркость в кд / м2 | Цветовая гамма | Яркость в кд / m2 | Количество видеокадров | ||
| DisplayHDR 400 | 400 | sRGB | Уровень экрана | 0,4 | 8 |
| DisplayHDR 500 | 500 | WCG * | Уровень зоны | 0,1 | 8 |
| DisplayHDR 600 | 600 | WCG * | Уровень зоны | 0,1 | 8 |
| DisplayHDR 1000 | 1000 | WCG * | Уровень зоны | 0,05 | 8 |
| DisplayHDR 1400 | 1400 | WCG * | Зональный уровень | 0,02 | 8 |
| DisplayHDR 400 True Black | 400 | WCG* | Пиксельный уровень | 0,0005 | 2 |
| DisplayHDR 500 True Black | 500 | WCG * | На уровне пикселей | 0,0005 | 2 |
* Wide Color Gamut
HDR10 Media Profile, более известный как HDR10, было объявлено 27 августа 2015 года. Ассоциацией потребительских технологий и использует широкую гамму Рек. 2020 цветовое пространство, 10-битная битовая глубина и функция передачи SMPTE ST 2084 (PQ) - комбинация, позже также стандартизированная в ITU-R BT.2100. Он также использует статические метаданные SMPTE ST 2086 «Освоение объема цвета дисплея» для отправки данных калибровки цвета мастеринг-дисплея, таких как статические значения MaxFALL (максимальный средний уровень освещенности кадра) и MaxCLL (максимальный уровень освещенности содержимого), закодированные как сообщения SEI видеопоток. HDR10 - это открытый стандарт, поддерживаемый множеством компаний, включая производителей мониторов и телевизоров, таких как Dell, LG, Samsung, Sharp, VU, Sony и Vizio, а также Sony Interactive Entertainment, Microsoft и Apple, которые поддерживают HDR10 на своих PlayStation 4, Xbox One игровых консолях и Apple Платформы TV соответственно.
HDR10 больше всего напоминает DisplayHDR 1000 компании Vesa.
HDR10 +, также известный как HDR10 Plus, был анонсирован 20 апреля 2017 года компаниями Samsung и Amazon Video. HDR10 + обновляет HDR10, добавляя динамические метаданные, которые можно использовать для более точной настройки уровней яркости до максимальной яркости 4000 нит для каждой сцены или кадра, а также поддерживает глубину цвета до 10 бит и разрешение 8K. Эта функция основана на приложении Samsung SMPTE ST 2094-40 Application # 4 . HDR10 + является открытым стандартом и не требует лицензионных отчислений ; он поддерживается Transkoder от Colorfront и x265 от MulticoreWare. Программа сертификации и логотипа для производителей устройств HDR10 + будет доступна с ежегодным административным сбором и без роялти за единицу. Авторизованный центр тестирования проводит программу сертификации устройств HDR10 +.
28 августа 2017 года Samsung, Panasonic и 20th Century Fox создали HDR10 + Alliance для продвижения стандарт HDR10 +. Видео HDR10 + начало предлагаться Amazon Video 13 декабря 2017 года. 5 января 2018 года Warner Bros. объявили о своей поддержке стандарта HDR10 +. 6 января 2018 года Panasonic анонсировала плееры Blu-ray Ultra HD с поддержкой HDR10 +. 4 апреля 2019 года компания Universal Pictures Home Entertainment объявила о технологическом сотрудничестве с Samsung Electronics для выпуска новых игр, обработанных с помощью HDR10 +.
Dolby Vision - это формат HDR от Dolby Лаборатории, которые могут дополнительно поддерживаться дисками Ultra HD Blu-ray и службами потокового видео. Dolby Vision является проприетарным форматом, и старший вице-президент Dolby Business Джайлс Бейкер заявил, что роялти за Dolby Vision составляет менее 3 долларов за телевизор. Dolby Vision включает функцию электрооптического преобразования Perceptual Quantizer (SMPTE ST 2084), разрешение до 8K и цветовое пространство с широкой цветовой гаммой (ITU-R Rec. BT.2020 в YC BCRили ICTCP ). Некоторые профили Dolby Vision допускают 12-битную глубину цвета и максимальную яркость 10000 кд / м2 (по состоянию на 2018 год, согласно официальному документу Dolby Vision, профессиональные эталонные мониторы, такие как эталонный монитор Dolby Vision HDR, в настоящее время ограничены до 4000 кд. / м2 максимальной яркости). Он может кодировать информацию о колориметрии отображения с использованием статических метаданных (SMPTE ST 2086), но также предоставлять динамические метаданные (SMPTE ST 2094-10, формат Dolby) для каждой сцены. Примеры телевизоров Ultra HD (UHD), поддерживающих Dolby Vision, включают LG, TCL, VU, Sony и Vizio. Кодировщик MulticoreWare x265 поддерживает Dolby Vision начиная с версии 3.0. Dolby Vision IQ - это обновление, предназначенное для оптимизации содержимого Dolby Vision в соответствии с яркостью комнаты.
Hybrid Log-Gamma (HLG) - это роялти бесплатный стандарт HDR, разработанный совместно BBC и NHK. HLG лучше подходит для телевизионного вещания, где метаданные, необходимые для других форматов HDR, не обратно совместимы с дисплеями без HDR, потребляет дополнительную полосу пропускания, а также могут быть рассинхронизированы или повреждены при передаче. HLG определяет нелинейную оптико-электрическую передаточную функцию, в которой нижняя половина значений сигнала использует гамма-кривую , а верхняя половина значений сигнала использует логарифмическая кривая. На практике сигнал интерпретируется как нормальный дисплеями стандартного динамического диапазона (хотя и может отображать более подробную информацию в светлых областях), но HLG-совместимые дисплеи могут правильно интерпретировать логарифмическую часть кривой сигнала, чтобы обеспечить более широкий динамический диапазон.
HLG определен в ATSC 3.0, Digital Video Broadcasting (DVB) UHD -1 Phase 2 и Международный союз электросвязи (ITU) Рек. 2100. HLG поддерживается HDMI 2.0b, HEVC, VP9 и H.264 / MPEG-4 AVC. HLG поддерживается такими видеосервисами, как BBC iPlayer, DirecTV, Freeview Play и YouTube.
SL. -HDR1 (однослойная система HDR, часть 1 ) - стандарт HDR, который был совместно разработан STMicroelectronics, Philips International BV и Technicolor RD Франция. Он был стандартизирован как ETSI TS 103433 в августе 2016 года. SL-HDR1 обеспечивает прямую обратную совместимость за счет использования статических (SMPTE ST 2086) и динамических метаданных (с использованием форматов SMPTE ST 2094-20 Philips и 2094-30 Technicolor) для восстановления сигнала HDR. из видеопотока SDR, который может быть доставлен с использованием уже существующих сетей распространения SDR и услуг. SL-HDR1 позволяет выполнять HDR-рендеринг на HDR-устройствах и SDR-рендеринг на SDR-устройствах с использованием однослойного видеопотока. Метаданные восстановления HDR могут быть добавлены либо в HEVC, либо в AVC с помощью сообщения дополнительной информации о расширении (SEI).
Рек. 2100 - техническая рекомендация ITU-R для производства и распространения контента HDR с использованием разрешения 1080p или UHD, 10-битного или 12-битного цвета, функций передачи HLG или PQ и широкой цветовой гаммы используя Рек. 2020 (в YC BCRили ICTCP ) цветовое пространство.
UHD Phase A - это рекомендации Ultra HD Forum для распространения SDR и контент HDR с разрешением Full HD 1080p и 4K UHD. Для этого требуется глубина цвета 10 бит на образец, цветовой охват Rec. 709 или Рек. 2020, частота кадров до 60 кадров в секунду, разрешение экрана 1080p или 2160p и либо стандартный динамический диапазон (SDR) или расширенный динамический диапазон, в котором используются функции передачи Hybrid Log-Gamma (HLG) или Perceptual Quantizer (PQ). UHD Phase A определяет HDR как имеющий динамический диапазон не менее 13 ступеней (2 = 8192: 1) и WCG как цветовую гамму, которая шире, чем Rec. 709. Потребительские устройства UHD Phase A совместимы с требованиями HDR10 и могут обрабатывать Rec. 2020 цветовое пространство и HLG или PQ в 10 бит.
Для потребительских дисплеев с ограниченным цветовым объемом (т. Е. Не обеспечивающих пиковой яркости / контрастности и цветовой гаммы, требуемой стандартами) SMPTE определяет метаданные для описания сцен по мере их появления появляются на дисплее мастеринга. SMPTE ST 2086 «Освоение метаданных цветового объема дисплея, поддерживающих изображения с высокой яркостью и широкой цветовой гаммой» описывает статические данные, такие как MaxFALL (максимальный средний уровень освещенности кадра) и MaxCLL (максимальный уровень освещенности содержимого). SMPTE ST 2094 «Контент-зависимые метаданные для преобразования цветового объема изображений с высокой яркостью и широкой цветовой гаммой» включает динамические метаданные, которые могут изменяться от сцены к сцене. Сюда входят ST 2094-10 (формат Dolby Vision), информация о восстановлении цветового объема (CVRI), SMPTE ST 2094-20 (формат Philips) и информация о смене цветов (CRI), определенная в ST 2094-30 (формат Technicolor) и HDR10 + ST 2094. -40 (формат Samsung).
Спецификация HEVC включает профиль Main 10 в их первой версии, которая поддерживает 10 бит на выборку.
8 апреля 2015 года форум HDMI выпустил версию 2.0a спецификации HDMI, позволяющую передавать HDR. Спецификация ссылается на CEA-861.3, который, в свою очередь, ссылается на Perceptual Quantizer (PQ), который был стандартизирован как SMPTE ST 2084. Предыдущая версия HDMI 2.0 уже поддерживала Rec. 2020 цветовое пространство.
24 июня 2015 г. Amazon Video стал первым потоковым сервисом, предлагающим HDR-видео с использованием видео профиля HDR10.
17 ноября 2015 г. Vudu объявила, что они начали предлагать игры в Dolby Vision.
1 марта 2016 года Blu-ray Disc Association выпустила Ultra HD Blu-ray с обязательной поддержкой видео профиля HDR10 Media Profile и дополнительной поддержкой Dolby Vision.
9 апреля 2016 года Netflix начал предлагать видео профиля HDR10 Media Profile и Dolby Vision.
6 июля 2016 г. Международный союз электросвязи (ITU) объявил о Рек. 2100, который определяет две передаточные функции HDR - HLG и PQ.
29 июля 2016 года SKY Perfect JSAT Group объявила, что 4 октября они начнет первые в мире трансляции 4K HDR с использованием HLG.
9 сентября 2016 года Google анонсировал Android TV 7.0, который поддерживает Dolby Vision, HDR10 и HLG.
26 сентября 2016 года Roku объявил, что Roku Premiere + и Roku Ultra будут поддерживать HDR с использованием HDR10.
7 ноября 2016 года Google объявил, что YouTube будет транслировать HDR-видео, которые можно кодировать с помощью HLG или PQ.
17 ноября 2016 года Digital Video Broadcasting (DVB) Руководящий совет одобрил UHD -1 Phase 2 с решением HDR, которое поддерживает гибридную логарифмическую гамму (HLG) и перцепционный квантователь (PQ). Спецификация была опубликована как DVB Bluebook A157 и будет опубликована ETSI как TS 101 154 v2.3.1.
2 января 2017 г. LG Electronics USA объявил, что все модели телевизоров LG SUPER UHD теперь поддерживают различные технологии HDR, включая Dolby Vision, HDR10 и HLG (Hybrid Log Gamma), и готовы поддерживать Advanced HDR от Technicolor.
12 сентября 2017 года Apple анонсировала Apple TV 4K с поддержкой HDR10 и Dolby Vision, а также что iTunes Store будет продавать и арендовать контент 4K HDR.
13 октября 2020 года Apple анонсировала iPhone 12, первый смартфон, который может записывать и редактировать видео в Dolby Vision.
