HDR и SDR: в чем разница?

С ростом популярности HDR вы, вероятно, задаетесь вопросом, чем он отличается от исходного стандарта SDR.

Технология HDR сейчас настолько распространена, что популярные потоковые сервисы, такие как Amazon Prime, Disney+ и Netflix, начали поддерживать HDR-контент. Фактически, если бы вы сегодня искали новый телевизор или монитор, вы были бы удивлены, узнав, что почти каждый продукт может похвастаться HDR в своем списке характеристик.

Возникает вопрос: что такое HDR? Как работает HDR и чем он отличается от обычного SDR?

Что такое СДР?

Стандартный динамический диапазон (SDR) — это видеостандарт, который используется со времен ЭЛТ-мониторов. Несмотря на рыночный успех технологии HDR-экранов, SDR по-прежнему остается форматом по умолчанию, используемым в телевизорах, мониторах и проекторах. Хотя он использовался в старых ЭЛТ-мониторах (и этому фактически мешают ограничения технологии ЭЛТ), SDR по-прежнему остается приемлемым форматом сегодня. Фактически, подавляющее большинство видеоконтента, будь то игры, фильмы или видеоролики на YouTube, по-прежнему использует SDR. По сути, если устройство или контент не имеют рейтинга HDR, вы, вероятно, используете SDR.

Что такое HDR?

Расширенный динамический диапазон (HDR) — это новый стандарт изображений и видео. HDR впервые стал популярен среди фотографов, желающих правильно экспонировать композицию с двумя объектами, имеющими разницу в экспозиции в 13 ступеней. Такой широкий динамический диапазон позволит получить правильную экспозицию реальных сцен, что ранее было невозможно при использовании SDR.

Совсем недавно HDR стал использоваться в фильмах, видео и даже в играх. В то время как контент SDR обеспечивал размытое небо, неразличимый черный цвет и проблемы с полосами в высококонтрастных сценах, HDR реалистично отображает эти сцены с более широким цветовым пространством, глубиной цвета и яркостью.

Более широкое цветовое пространство, большая глубина цвета и более высокая яркость делают HDR лучше, чем SDR, но насколько?

Сравнение HDR и SDR

Если вы когда-либо покупали монитор, вы, вероятно, замечали определенные характеристики, такие как sRGB, нит и кд/м2, а также 10-битные цвета. Эти характеристики касаются цветового пространства, яркости и глубины цвета. Все эти характеристики делают объекты внутри изображения яркими, хорошо смешанными и адекватно экспонированными.

Чтобы лучше понять разницу между HDR и SDR, давайте сравним их по цветовой гамме, яркости и глубине цвета. Начнем с цветовой гаммы.

Цветовая гамма

Цветовая гамма — это теоретический спектр цветов, который можно отобразить в цифровом виде. Чтобы представить все возможные цвета, которые могут видеть глаза, в отрасли используется так называемая диаграмма цветности CIE 1931 года. Эта диаграмма является стандартом, с которым сравниваются различные цветовые пространства. SDR использует цветовое пространство Rec 709, а HDR — Rec 2100. На рисунке ниже треугольник показывает, сколько пространства они используют:

Как видите, цветовое пространство, используемое HDR Rec 2100, значительно больше, чем у SDR Rec 709.

Благодаря большому цветовому пространству HDR кинематографисты и создатели различного контента получат значительно больший спектр зеленого, красного и желтого цветов для точного и художественного изображения своей работы. Это означает, что зрители, смотрящие HDR, увидят более яркие цвета, особенно зеленые, желтые, красные и все, что между ними.

Что касается SDR, поскольку цветовое пространство имеет пропорциональное количество основных цветов, колористы по-прежнему могут прекрасно изображать свою работу, хотя и со значительными ограничениями.

Яркость

Вы видели цветовую гамму, представленную в 2D, такую же, как та, что использовалась ранее. Однако все цветовое пространство CIE 1931 на самом деле представляет собой трехмерную диаграмму. Третье измерение диаграммы представляет воспринимаемую яркость цвета. Яркость, наряду с насыщенностью, — это то, что изменяет качество цветов, которые способен видеть человек.

Дисплей, который может выводить более высокую яркость, лучше способен изменять все оттенки, которые представляет двухмерная цветовая гамма, и, таким образом, может отображать больше цветов, видимых человеческим глазом. Яркость измеряется в нитах или канделах/м2.

SDR способен выдавать 100 нит или 100 кд/м2. Напротив, HDR10 (наиболее распространенный стандарт HDR) может выдавать до 1000 нит. Это означает, что просмотр в формате HDR10 позволит зрителям увидеть больше разновидностей основных и вторичных цветов.

Глубина цвета

Хотя человеческие глаза видят все в аналоговом виде, цифровые дисплеи должны имитировать эти аналоговые волны света в цифровых битах, чтобы процессоры могли их воссоздать. Эти биты цифровой информации известны как глубина цвета или цветовые биты.

Человеческий глаз использует восприятие, чтобы видеть разные цвета. Цифровые дисплеи используют глубину цвета или разрядность, чтобы указать пикселю, какой цвет отображать. Чем больше битов может мигать пиксель, тем больше цветов он может отображать.

SDR может отображать 8-битный цвет, то есть пиксель может отображать один основной цвет в 256 вариантах. Поскольку существует три основных цвета, 8-битная панель может отображать максимум 16 777 216 оттенков цвета.

Для сравнения: человеческий глаз может различать только около 10 миллионов цветов. Это означает, что SDR вполне способен отображать цвета, которые могут видеть наши человеческие глаза, поэтому 8-битный цвет до сих пор остается стандартом для визуальных медиа.

Напротив, HDR10 может обеспечивать глубину цвета 10 бит, обеспечивая максимум 1,07 миллиарда оттенков цвета!

Впечатляет, но поскольку человеческий глаз может различать только около 10 миллионов цветов, не является ли 10-битная глубина цвета излишним? Вы вообще видите разницу?

Да, вы абсолютно могли бы! Но как?

Люди могут воспринимать больше цветов с глубиной 10 бит, поскольку человеческий глаз не воспринимает цветовые оттенки одинаково.

Если вы посмотрите на шкалу цветности CIE 1931 (на фото выше), то увидите, что человеческий глаз видит гораздо больше зеленого и красного цветов, чем синего. Хотя 8-битная глубина цвета может максимально увеличить весь синий цвет, который могут воспринимать ваши глаза, она не может сделать то же самое с красным, и особенно с зеленым. Таким образом, хотя вы увидите примерно один и тот же диапазон синего цвета в 8- и 10-битном режиме, другие основные цвета, такие как красный и зеленый, будут отображаться лучше в системе, использующей 10-битную глубину цвета.

Плюсы и минусы HDR и SDR

HDR и SDR — два стандарта, используемые в цифровых визуальных медиа. Использование одного стандарта из другого будет иметь свои недостатки и недостатки. Вот таблица, показывающая, как одно сравнивается с другим:

С точки зрения цвета и дисплея HDR лучше, чем SDR во всех отношениях. Он обеспечивает значительные улучшения цветового пространства, яркости и глубины цвета. Итак, если у вас есть возможность смотреть фильмы, изображения или играть в игры в формате HDR, вам всегда следует это делать, но можете ли вы?

Проблема с HDR заключается в том, что большинство расходных материалов несовместимы с HDR. Часто просмотр HDR-медиа на экране SDR ухудшает качество просмотра, чем просмотр на обычной панели SDR.

Другая проблема заключается в том, что большинство HDR-устройств используют HDR10, который слабо стандартизирован, а его маркетинг в значительной степени единообразен. Например, вы обнаружите логотип HDR10 на панели низкого качества, которая не может работать так же хорошо, как панель с яркостью 1000 нит, показанная в рекламе HDR10.

Хотя SDR обеспечивает обычные стандарты просмотра и не может конкурировать с HDR, когда он работает, его простота использования, совместимость и более низкая стоимость являются причиной того, что многие люди по-прежнему предпочитают его использовать.

Вам нужны как HDR, так и SDR

Теперь, когда вы знаете разницу между стандартами SDR и HDR, становится очевидным, что HDR — явный победитель, когда дело доходит до просмотра развлекательного контента. Это, однако, не означает, что вам следует прекратить использование SDR. Правда в том, что SDR по-прежнему является лучшим стандартом для использования, когда вы не смотрите или не воспроизводите HDR-контент.

Если вы покупаете новый дисплей, было бы разумно инвестировать в более дорогую панель с поддержкой HDR, поскольку она позволяет смотреть как HDR, так и SDR-контент. Поскольку контент SDR выглядит плохо в HDR10, вы всегда можете отключить HDR при просмотре, воспроизведении или просмотре контента и приложений SDR.

Надеюсь, это даст вам представление о том, какое влияние оказывает HDR. Хотя SDR по-прежнему будет использоваться для просмотра различного контента, улучшение поддержки HDR — лишь вопрос времени. Тогда это, вероятно, станет стандартом будущего, которым будут пользоваться все.