что значит hdr видео
Как снять HDR видео и на чем посмотреть?
Последний iPhone 12 может снимать видео в стандарте Dolby Vision (стандарт HDR) в разрешении 4K и частотой 60 к/с. Но почему видеороликов в HDR почти нет на YouTube и других видеоплатформах? Какие проблемы существуют со снятием и обработкой видеоконтента, об этом далее в статье.
Что такое HDR, немного теории
HDR (High Dynamic Range) — это технологии работы с изображениями и видео, диапазон яркости которых превышает возможности стандартных технологий.
Но давайте разбираться подробнее. К примеру, вот столько видит наш глаз. Это самое полное световое пространство.
Цветовое пространство Rec.709 сможет показать вам YouTube.
Это и есть тот самый SDR — стандартный динамический диапазон. По сути это стандарт телевидения.
DCI P3 — цветовое пространство, которое может отобразить современный смартфон или ПК. Раньше это было только стандартом кинотеатров.
А вот столько цвета может передать HDR видео, примерно 76% видимых человеческим глазом цветов.
Такое цветовое пространство называется REC.2020. Все еще не эталон, который может воспринимать наше зрение, но уже сильно лучше, чем стандартный Rec.709.
Для стандарта HDR с цветовым пространством Rec.2020 важно, чтобы ваша камера могла записывать минимум 10-битный цвет и более.
Битность — это глубина цвета, т.е. количество отображаемых оттенков. Чем их больше для расширенного динамического диапазона, тем лучше. Но к сожалению сейчас (это 8 бит) — это стандарт телевидения.
Еще один важный момент для качественного HDR — это яркость. Чтобы отразить широкий динамический диапазон, необходимо чтобы ваше устройство было ярким.
Чтобы ваше устройство адекватно отображало HDR10 и HDR10+ контент, матрица должна отдавать минимум 1000 нит яркости. А в идеале до 4000 нит.
Например, при покупке iPhone 12 обратите внимание на пиковую яркость. На сайте Apple прямо указывает 1200 кд/м2 (или 1200 нит) при проигрывании HDR контента.
Итак разобрались, HDR — это яркая сочная картинка с большим количеством цветов, которая отображается на поддерживаемом устройстве.
Сервис YouTube поддерживает HDR контент, а iPhone 12 теперь может его снимать и обрабатывать.
Выводы: для качественного HDR видео нужны 3 вещи:
Съемка и обработка HDR видео
Для съемки HDR видео используем камеру iPhone 12. Для обработки видео нужен монитор, поддерживающий HDR и имеющий эталонный режим. Для этой цели отлично подойдет Apple Pro Display XDR.
Подходящий монитор — это очень важный момент, чтобы контент отображался корректно на всех устройствах. Если не иметь откалиброванного монитора с соответствующим цветовым профилем и необходимой яркостью, то видеоролик будет иметь проблемы с цветом и яркостью на разных устройствах.
Эталонный режим видео в HDR (P3-ST 2084), который необходим для мастеринга HDR, поддерживает только 1000 нит. В итоге практически весь HDR контент монтируется под яркость 1000 нит.
Еще один момент по монтированию видео в HDR: вам периодически нужно использовать обычный SDR контент (скриншоты из сети, фрагменты старых видео и т.д.) Их нужно преобразовывать в HDR. И если делать это неправильно, то пользователь может получить либо слишком темную, либо просто выжигающую глаза картинку.
А еще вам нужно экспортировать HDR контент, чтобы затем залить на YouTube. Программа Final Cut не позволяет сделать это в кодек H.264 и предлагает ProRes. В итоге на выходе размер файла получаем просто огромный — 50 Гб и более.
Поэтому берем утилиту компрессор и кодируем в H.265. Размер файла получаем небольшой, но вот другая проблема — долгое время обработки (несколько часов и более — и это на мощном iMac).
А если ты заметил ошибку после того, как вывел файл, придется рендерить все заново снова несколько часов. А еще такие файлы очень долго обрабатываются самим YouTube.
Как воспроизводить HDR видео
Для просмотра HDR контента нужно устройство, которое его поддерживает. Касательно YouTube это происходит автоматически.
Если ваше устройство может проигрывать HDR, по умолчанию он его воспроизводит. А если не поддерживает, то проигрывает контент в SDR, который перекодирует сам YouTube из HDR видеоролика.
Но на практике не все так просто. И первая проблема, когда ваше устройство не поддерживает HDR. Для вас YouTube автоматически конвертирует HDR в SDR, т.е. стандартный динамический диапазон.И качество такого видео оставляет желать лучшего.
YouTube не позволяет загружать 2 файла: HDR и SDR для одного видеоролика.
Вторая проблема: на сегодня нет ни одного смартфона, который поддерживал бы цветовое пространство Rec.2020 (HDR) полностью.
Часто пользователи жалуются на недостаточную яркость при воспроизведении HDR видео. Но дело в том, что HDR ролики «красятся» для просмотра с расчетом на отсутствие окружающего света, т.е. для просмотра в темноте.
И если со смартфонами все более-менее ясно, HDR либо поддерживается, либо нет, то с телевизорами еще интереснее. Зачастую они сами определяют HDR и включают соответствующий профиль, но не всегда. А еще HDR на ТВ поддается тонкой настройке или присутствуют заготовленные профили.
Разница между HDR10, HDR10+ и Dolby Vision
Существует несколько стандартов HDR. И отличия между ними следующие.
А еще существует несколько форматов Dolby Vision для кинотеатров, Blu-ray дисков, стриминговых платформ и для iPhone.
В итоге мы наблюдаем очень большие сложности в создании HDR видеоконтента; в платформах, которые не позволяют одновременно загружать HDR и SDR; и в устройствах, которые имеют совершенно разные характеристики и по-разному воспроизводят контент.
Я считаю, что в ближайшем будущем HDR контент не будет пользоваться массовым спросом.
Что такое HDR видео
2016 год ознаменовался появлением такого новшества в телевизорах, как поддержка HDR (High Dynamic Range) видео имеющего расширенный диапазон глубины цвета и оттенков. На устройствах с поддержкой HDR Video будет использоваться специальный знак, означающий наличие поддержки данной технологии.
Основными техническими требованиями к технике, которая поддерживает HDR video являются следующие:
• поддержка HDR10 Media Profile при которой соблюдаются рекомендации изложенные в документах Международного института электросвязи (Rec. 2020);
• поддержка цветового профиля SMPTE ST 2084, имеющего глубину цвета равной десяти батам.
В рекомендациях оговариваются основополагающие требования REC 2020 к частоте кадров и разрешению экрана. Устройства в обязательном порядке должны поддерживать разрешение UHD (4K) и частоту кадров 23.976p, 24p, 25p, 29.97p, 30p, 50p, 59.94p, 60p, 100p, 119.88p, 120p.
SMPTE ST 2084 – разработанный Dolby стандарт получивший одобрение у общества инженеров кино и телевидения (Society of Motion Picture and Television Engineers). В нём оговаривается какую обработку должно пройти видео, чтобы появилась возможность его передачи в высоком динамическом диапазоне, яркость которого находилась на уровне до 10 000 кд/м2 (нормы стандарта кодирования и обработки).
При глубине цвета равной десяти битам, осуществляется передача цветов 210 степени, а это значит, что у одного цвета имеется 1024 оттенков. С учётом того, что в телевидение практикуется передача трёх цветов, можно подсчитать общее количество оттенков, которые можно передать и воспроизвести. 1024 х 1024 х 1024 = 1073741824 цветовых оттенка.
Какие требования предъявляются к железу техники поддерживающей HDR video
1. UHD (4K) экран, имеющий глубину цвета не меньше 10 бит, в настоящее время такая глубина цвета имеется только у OLED экранов и у SUHD – экранов на квантовых точках.
2. Наличие портов HDMI 2.0a.
У экранов на матрицах IPS или VA также имеется возможность показа такого видео, при условии, что телевизор будет способен поддерживать HDR видео. А осуществлять поддержку такого видео в состоянии любой телевизор имеющий порт 2.0. Ведь для того чтобы выполнить обновление до этого порта нет необходимости в замене железа, так как апгрейд проводится на программном уровне.
Где можно найти контент, поддерживающий HDR
Сделать это можно с устройства, позволяющего прочитать видео в этом формате. В качестве такого устройства может выступать компьютер или Blu Ray проигрыватель, для передачи видео с которых используется HDMI соединение. Кроме того контент может быть взят напрямую из сети интернета таким устройством воспроизведения, каким являются телевизор или проектор.
Как вообще появилось понятие HDR? Многие компании озадачивались вопросом о том, как осуществить передачу потребителю видео сигнала, содержащего большое количество видео, при том, что наличие действующих стандартов исключали возможность увеличения динамического диапазона. Кроме того отсутствовали экраны, способные в полной мере отобразить всю прелесть такого изображения. Именно тогда инженеры компаний Sony, Dolby и Philips начали плотно заниматься поиском решения этого вопроса. Пробовали делать это и другие компании путём разработки отдельных стандартов, но такой подход не способствовал массовому внедрению этой технологии.
Полноценное развитие HDR видео возможно только в том случае если ему будет оказана поддержка со стороны производителей видео. И если они будут в достаточном количестве снимать видео с поддержкой этого формата, то всегда найдутся производители бытовой электроники, готовые производить технику способную демонстрировать данный формат.
Ведущими компаниями был создан UHDA альянс, который включил в себя как производителей видео, так и производителей электроники.
В UHDA вошли: TP Vision Europe B.V, Toshiba Lifestyle Products & Services Corporation, Sky UK Ltd, Shenzhen TCL New Technology Co., Ltd., Sharp Corporation, Realtek Semiconductor Corp., Orange, NVIDIA, Novatek, Nanosys Inc., MStar Semiconductor, Inc., Koninklijke Philips N.V., Intel Corporation, HiSilicon Technologies, Hisense, Fraunhofer Gesellschaft, Dreamworks, DTS, Inc., ARRI, Amazon.com, Entertainment Inc., Universal Pictures Warner Bros., Twentieth Century Fox, The Walt Disney Studios, Sony Corporation Technicolor, Samsung Electronics Corporation, Panasonic Corporation, LG Electronics Netflix, Inc., Dolby Laboratories, Inc., The DIRECTV Group, Inc.
Учитывая вес компаний, вошедших в альянс, можно с уверенностью прогнозировать ускоренные темпы развития стандарта HDR.
Что такое технология HDR-видео?
HDR-видео что это такое?
Разрешение видео форматов увеличилось со стандартной четкости до высокой четкости и совсем недавно до 4K и 8К. Однако эти форматы все еще используют то же цветовое пространство. Кроме того, они имеют стандартный динамический диапазон (SDR) от 6 до 10 остановок. По мере того, как экраны телевизоров становятся больше и ярче, ограничения старых технологий, первоначально разработанных для телевизоров с ЭЛТ, становятся все более очевидными. Видео с высоким динамическим диапазоном (HDR) решает эти проблемы. Но что такое HDR-видео?
В терминах видео динамический диапазон относится к контрасту. Это разница между самыми светлыми и самыми темными частями изображения. Динамический диапазон измеряется в стопах. Стоп — это изменение, которое удваивает количество света. Динамический диапазон человеческого глаза составляет около 20 остановок. Это преобразуется в коэффициент контрастности 1 000 000 к 1.
Что дает HDR видео?
HDR-видео преодолевает недостатки старых видеоформатов, предоставляя изображениям более широкий диапазон цветов и яркости. Он имеет динамический диапазон не менее 13 ступеней, что намного выше, чем у SDR-видео. Это означает, что HDR-видео может производить более белый, черный и более черный оттенки и различать больше оттенков серого между ними. На практике это означает, что HDR сохраняет больше деталей в темноте и в самых ярких областях изображения.
Из-за дополнительной информации, которая в нем содержится, для HDR-видео требуется как минимум 10-битная глубина цвета по сравнению с 8-битной для SDR-видео. Для получения дополнительной информации о битовой глубине.
Широкая цветовая гамма
Хотя технически HDR относится только к яркости видеоизображения, основные форматы видео HDR также включают в себя широкую цветовую гамму. Цветовая гамма (или цветовое пространство) представляет все цвета, которые могут отображать телевизор или проектор. Таким образом, чем больше цветовая гамма, тем больше цветов может отображать устройство.
Цветовая гамма промышленного стандарта для вещания телевидения высокой четкости, потокового видео и Blu-ray называется Rec. 709. Однако Rec. 709 охватывает только около 36 процентов диапазона цветовой диаграммы CIE 1931, которая представляет все цвета, которые может видеть человеческий глаз (видимый спектр). HDR видео соответствует Rec. Широкая цветовая гамма 2020 года, которая намного больше, охватывая почти 76% цветовой карты CIE 1931 года.
Вся эта дополнительная информация о цвете и яркости означает, что скорости передачи данных HDR-видео слишком высоки для воспроизведения Blu-Ray. Это означает, что для работы с новым форматом вам потребуется использовать диски 4kKUltra HD Blu Ray. Онлайн потоковые сервисы также предлагают HDR видео контент.
Стандарты HDR видео
Как это часто бывает с новыми разработками в области технологий, в настоящее время существует ряд различных стандартов для HDR-видео. Двумя основными форматами являются Dolby Vision и HDR10.
Что такое формат Dolby Vision?
Dolby Vision — это проприетарный формат HDR-видео, разработанный Dolby. Этот стандарт использует динамические метаданные для настройки уровней яркости от сцены к сцене и даже от кадра к кадру. Это означает, что Dolby Vision сохраняет еще больше деталей в тенях темных сцен или в светлых сценах.
Стандарт Dolby Vision HDR и стандарт HDR10 соответствуют Рек. 2020 цветовой гамме. Это означает, что HDR способен воспроизводить больше цветов в дополнение к захвату большего количества деталей в тенях и бликах.
Кроме того, Dolby Vision использует метаданные для точной настройки видео на основе оборудования, используемого для его отображения. Уровни освещения и цветовые уровни настраиваются на основе значений, определенных Dolby и производителем телевизора или проектора. Это означает, что изображение оптимизируется на основе конкретных возможностей устройства, на котором оно отображается.
Dolby Vision является лицензированным форматом, и совместимое оборудование должно быть сертифицировано Dolby.
Что такое формат HDR10?
В отличие от Dolby Vision, HDR10 использует статические метаданные. Это означает, что уровни света и цвета являются абсолютными значениями для видео и не меняются от сцены к сцене.
Формат HDR10 определяет диапазон спецификаций для контента и дисплеев, которым он должен соответствовать. Тем не менее, он не регулирует воспроизведение видео для индивидуальных возможностей конкретного экрана.
Одним из преимуществ HDR10 перед Dolby Vision является то, что он является открытым стандартом. Это означает, что любая компания может использовать его без необходимости платить лицензионный сбор.
Существует еще два других формата, о которых следует знать, это HDR10 + и Hybrid Log-Gamma (HLG).
Что такое формат HDR10 +?
Вариант HDR10, Samsung разработал HDR10 + для включения динамических метаданных. HDR10 + регулирует уровни освещенности, отображаемые для каждой сцены или кадра видео, но, как и HDR10, не учитывает специфические характеристики экрана.
Что такое формат Гибридный Log-Gamma (HLG)?
Гибридный Log-Gamma был разработан совместно BBC из Великобритании и NHK из Японии. Предназначенный для вещания, HLG обратно совместим с дисплеями со стандартным динамическим диапазоном (SDR). HLG не содержит метаданных. Вместо этого он использует комбинацию гамма-кривой для яркости содержимого SDR и логарифмической кривой для более высоких уровней яркости при использовании дисплея HDR.
Съемка HDR видео
Фотография с большим динамическим диапазоном была популярна в течение многих лет. Эта техника стремится максимизировать динамический диапазон, запечатленный при фотографировании очень контрастной сцены. Он работает, комбинируя две (или более) фотографии, выставленные отдельно для светлых участков и для теней. Полученное изображение имеет более высокий эффективный динамический диапазон, чем любая из отдельных фотографий.
ОН РАБОТАЕТ, КОМБИНИРУЯ ДВЕ (ИЛИ БОЛЕЕ) ФОТОГРАФИИ, ВЫСТАВЛЕННЫЕ ОТДЕЛЬНО ДЛЯ СВЕТЛЫХ УЧАСТКОВ И ДЛЯ ТЕНЕЙ.
Программа Magic Lantern для серии зеркальных фотокамер Canon использовала аналогичный метод для захвата HDR-видео, записи альтернативных кадров при разных ISO. Однако эффективность методики ограничена. Это потребовало значительной степени постпроизводственной обработки, и любое движение в кадре привело бы к чрезмерному размытию движения.
RED разработала HDRx как собственное HDR-видео решение для своих камер EPIC и SCARLET. Он работает путем записи двух экспозиций в пределах интервала, в течение которого стандартная камера записывает только один кадр. Первичная экспозиция нормальная, с использованием стандартной диафрагмы и настроек затвора. Вторичная экспозиция использует гораздо более короткую экспозицию для защиты подсветки. Опять же, два потока изображения объединяются в постпроизводстве для достижения более высокого динамического диапазона.
Датчик в камере Alexa оснащен фирменной архитектурой Dual Gain, которая одновременно генерирует два отдельных показания с разными уровнями усиления для каждого пикселя. Эти два сигнала объединяются в одно изображение с высоким динамическим диапазоном. Это повышает производительность при слабом освещении и предотвращает засветку.
Датчик в кинокамере Arri Alexa использует запатентованную архитектуру Dual Gain для захвата двух отдельных сигналов с разными уровнями усиления, эффективно увеличивая динамический диапазон камеры.
На практике большинство современных кинокамер могут воспроизводить 14 или более ступеней динамического диапазона, превышающего динамический диапазон пленки, который составляет около 13 ступеней. Этот уровень динамического диапазона идеально подходит для съемки HDR-видео.
Работа с HDR
Поскольку HDR-видео является 10-битным форматом, вам потребуется использовать 10-битный HDR-дисплей при редактировании, чтобы иметь возможность точно контролировать вашу работу. Работа с 10-битными файлами и видео 4K означает, что вам также понадобится мощный компьютер с выделенной графической картой, чтобы обеспечить плавное воспроизведение при просмотре отснятого материала для редактирования или цветовой градации.
Альянс UHD
Когда дело доходит до покупки нового телевизора для просмотра HDR-видео, зачастую картинка в телевизоре не такая четкая, как можно было бы надеяться. Многие телевизоры на рынке поставляются с этикеткой «HDR Ready». Однако это означает, что телевизор может принимать и отображать видеосигнал HDR. Но это не гарантирует, что экран способен отображать весь спектр информации о яркости и цветности видео контента HDR.
Альянс UHD включает в себя ряд производителей, поставщиков контента и компаний по производству фильмов, среди которых Panasonic, Samsung, Sony, Netflix, Dolby и Twentieth Century Fox. Альянс UHD разработал спецификацию UHD Premium, которая устанавливает минимальные стандарты для телевидения, включая разрешение, глубину цвета, цветовую гамму и динамический диапазон. Если вы хотите купить новый телевизор, вам следует поискать его с логотипом UHD Premium, чтобы вы могли просматривать видеоконтент в самом высоком качестве.
HDR-видео и смартфон
Каждый, кто хоть чуть-чуть интересуется технологиями, не раз слышал о поддержке технологии HDR смартфонами, мониторами или телевизорами. В этой статье мы попытаемся разобраться, что это за технология, для чего она нужна и насколько хорошо с ней дружат смартфоны. Вы читаете умную статью. А с вами умный чел, разработчик Android-приложения для видеосъемки mcpro24fps, Александр Трофимов. Поехали! (Где-то я подобное уже слышал).
O настоящем HDR и не очень
Узнать подробней о VESA DisplayHDR. Сегодня не так много производителей стремятся владеть этой сертификацией. Поэтому требование 10% и 30 минут могут запросто не соблюдаться. Но мысль остается той же. Пиковая яркость должна работать хоть на какой-то площади и хоть какое-то время. В этом случае производитель сможет заявить о поддержке HDR.
Что можно сказать о HDR-видео точно и без прикрас — это самое настоящее HDR, которое существует сегодня. Потому что именно здесь речь идет о широком ДД, который будет передавать дисплей, который в будущем сможет даже ослепить (такой прием был применен в сериале «Очень странные дела»). В отличие от того HDR, к которому привыкли фотографы, где настоящий широкий ДД сцены сжимается до мизерного ДД, который предполагает формат JPG (создан он был для изображений в 6-7 стопов, адекватного контраста). Производители предлагали 10-битный HEIF, производители предлагали 10-битный HEIC, но что-то пошло не так, и в результате фотография отстает от видео на несколько шагов. Мне кажется уже пришло время, когда фотография должна стать 10-битной с по-настоящему широким ДД. Пора заканчивать с этими малоконтрастными плоскими фотографиями, создаваемыми приложениями типа Google Camera. И предлагаю прекратить сопровождать такие фотографии аббревиатурой HDR.
Так в чем же волшебство HDR-видео?
В чем был смысл придумывать такие сложности? В большинстве своем обычную яркость предметов может отобразить вполне реально любой более-менее современный экран яркостью 300 нит. Большая часть окружающих нас предметов, не освещенных каким-то особенно ярким светом, вмещаются в 200 нит. Но учитывая наше животное происхождение, природное любопытство и любовь ко всему яркому, создатели контента столкнулись с тем, что имеют проблемы с подачей более ярких поверхностей и бликов. Вы наверняка хоть раз в жизни наблюдали отражение солнечных бликов в журчащем ручейке, ярких солнечных зайчиков на стенах вашей комнаты. И они нас привлекают своей яркостью, они нам нравятся.
Взглянем на HDR-видео, снятое Sony. Если ваше устройство поддерживает отображение HDR, то вы обязательно обратите внимание на то, насколько сильно преображается восприятие картинки от естественной передачи ярких бликов.
Создатели контента хотели передавать нам все эти чувства через экран. Но одновременно с этой мыслью приходило понимание, что с актуальной максимальной яркостью бытовых мониторов и телевизоров ничего подобного не сделать. В результате было найдено компромиссное решение, чтобы матрицы не перегревались — дать возможность выдавать предельную яркость на небольших участках и на короткий срок. Этого стало достаточно, чтобы основную часть сцены уместить в 300 нит, а за пределами отображать красивые, яркие вспышки.
Еще одно интересное направление HDR — это попытка перенести яркость и контрастность реального мира в мир кино и телевидения (больше касается второго).
Яркость в нитах в реальной жизни
Вот пример изображения, на котором отмечены яркости в нитах в реальной жизни. Это то, к чему стремится HDR-видео. По указанным значениям понятно, что нам еще очень далеко до них. Тем не менее яркость дисплеев постоянно растет. А это значит, что HDR все ближе и ближе к свой цели.
Крайне полезный ресурс для понимания яркостей и других аспектов мира HDR.
К уже сказанному, каждый отдельный стандарт преследует свои цели, о которых я напишу ниже. Современная поддержка HDR-видео включает в себя три самых популярных стандарта: HLG, DolbyVision и HDR10.
Цветовой охват
Перед тем, как начнем рассматривать стандарты, я хочу обратить внимание на цветовой охват Rec.2020 и битовую глубину цвета. Цветовой охват в большей степени ориентируется на дисплеи, чем на сенсоры камер. Именно у первых в потребительском сегменте есть ограничения в возможностях. Сенсоры уже давно ушли вперед. У сенсоров нет проблем, чтобы запечатлеть весь спектр видимых человеческому глазу световых волн. Глаз видит 380-700 нм, сенсор видит 400-1100 нм. Поэтому и проблем с цветовым охватом нет.
Этим я хочу закрыть тему постоянного вопроса: «а умеет ли сенсор такой широкий охват». Умеет и больше.
Принято считать, что именно Rec.2020 используется в HDR-видеоконтенте. На самом деле, чтобы отобразить Rec.2020, монитор должен буквально светить лазером прямо в глаза. Как я уже писал выше, на сегодня нет ни одного монитора, способного отобразить весь Rec.2020. Rec.2020 остается контейнером с надеждой на будущее развитие, но в реальности сам контент стараются поставлять в цветовом пространстве P3. Колористы, которые красят HDR-контент, красят его в пределах P3, но помещают его в контейнеры с метаданными Rec.2020.
Битовая глубина цвета
В контексте HDR-видео битовая глубина 8 бит устарела. Учитывая то, что разработчики стандарта вкладывают в него требования на будущее, было сразу понятно, что такой широкий цветовой охват и такая высокая контрастность не будут дружить с такой низкой битовой глубиной цвета. Чем выше контрастность, чем шире цветовое пространство, тем больше заметны проблемы постеризации при низкой глубине цвета. Поэтому было принято решение использовать в стандартах минимальное значение в 10 бит. Здесь стоит сделать оговорку о стандарте HLG, который телевизоры Sony поддерживают с глубиной цвета 8 бит. Что касается дисплеев, то тут все очень запутано и непонятно. Одни матрицы с честными 10 битами, другие с 8 битами + FRC (Frame rate control), когда 2 бита добавляются через игру с частотой мерцания (нечестные 10 бит). Фактически лично я разницы не вижу. Но уверен, что есть люди, которые смогут отличить честные 10 бит от нечестных. А может быть есть еще какая-то проблема, которая возникает при использовании нечестных 10 бит. Ниже я сильно утрированно попытался показать, почему так важны 10 бит. Чтобы исключить щеконадувательство особливо умных, сразу предупреждаю, что я не пытался учитывать контрастность и не пытался показать все как есть. Ориентировался исключительно на один параметр: максимальную/пиковую яркость выдуманных дисплеев в нитах.
Предположим, что у нас есть 10-битный контент в виде градиента из 64 блоков. Первый монитор у нас с низкой контрастностью в 300 нит и 8 битовой глубиной цвета. Обратите внимание, что мы видим отдельные блоки, но они по яркости идут достаточно равномерно. Второй монитор — высококонтрастный монитор с максимальной яркостью в 1200 нит, т.е. в 4 раза ярче, и битовой глубиной 8 бит. Этот же контент уже не выглядит таким плавным и мы начинаем видеть границы битовой глубины достаточно отчетливо. Третий монитор — высококонтрастный монитор в 1200 нит и битовой глубиной 10 бит, т.е. в 4 раза больше градаций серого. Здесь никаких вопросов не возникает. Все 64 блока отображаются с той яркостью, с которой и было задумано. Градиент выглядит плавным.
Стандарты в деталях
Как уже упоминалось ранее, современная поддержка HDR-видео включает в себя три самых популярных стандарта: HLG, DolbyVision и HDR10.
Стандарт, включающий в себя гамма-кривую (вот здесь тоже щеки надувать не будем и умными словами про функции писать не будем, гамма-кривая — любительское определение) HLG и цветовое пространство (контейнер) Rec.2020. Под максимальной яркостью подразумеваются 1000 нит. Но используется и для большей. Этот стандарт был задуман как стандарт для передачи прямых трансляций в HDR. Его смысл заключался в том, что сама кривая очень просто подстраивается под любую яркость дисплея. Она хорошо может работать как при 300 нитах, так и при 1000 нитах. Т.е. его гибкость является его преимуществом. По этой же причине данный стандарт был горячо принят видеографами. Он позволяет не сильно утруждать себя контролем баланса светов и теней. Достаточно примерно понимать, что первая половина гистограммы — это основная часть сцены, и вторая часть — для ярких областей и бликов. С этим стандартом легко работать и легко преобразовывать на экранах любой яркости. Одновременно с этим стоит заметить, что в самом начале своего пути стандарт не предназначался для записи сырого материала с последующей постобработкой. Это стандарт доставки, а не стандарт записи. Но Sony каким-то образом умудрились его подать как логарифмический профиль. Причем в самом начале для глубины цвета 8 бит. Аппараты фирмы Сони, в том числе смартфоны, до сих пор нормально воспринимают 8-битный HLG.
Тру-колористы данный стандарт не считают за HDR-стандарт.
Dolby Vision
Стандарт для высококачественного контента. Включает в себя гамма-кривую PQ и цветовое пространство P3 (в файлах упаковывается в контейнер Rec.2020), обычно 12 бит. Максимальной яркостью подразумевает 10000 нит, но имеет две опорных градации 1000 и 4000 нит. Создавался с целью показать то, что подразумевал создатель контента без искажений яркости и цвета.
Что значит без искажений? Гамма-кривая PQ разрабатывалась с целью соотнести яркость реального мира с яркостью видео-контента, а также ориентацией на возможности дисплеев. Представим, что у нас есть два дисплея: 600 нит и 1000 нит. И контент, предназначенный для дисплея 1000 нит. В этом случае контент не должен быть подстроен под возможности дисплея 600 нит, такой дисплей должен отобразить все, что предназначается отобразить до этого предела и остальное срезать (не все так идеально в реальности). Таким образом у обоих дисплеев кадр до 600 нит будет абсолютно одинаковым, а монитор в 1000 нит сможет показать дополнительный контент выше 600 нит. Это главное преимущество данного стандарта, помимо всего прочего. Dolby Vision обладает огромными возможностями по динамическим метаданным. Динамические метаданные — это информация, сопровождающая каждый отдельный кадр, в которой содержатся указания для проигрывателя, как он должен реагировать на кадр. Этот инструмент дает художнику возможность не меняя содержания самого кадра, придать ему эмоцию. В пределах этих метаданных достаточно тонко можно поменять и цвет и яркость. 10 бит может оказаться недостаточным для такого вида манипуляций, поэтому стандарт подразумевает 12 бит. Чаще всего с этим стандартом мы имеем дело в кинотеатрах. Чтобы обеспечить корректную работу данного стандарта в домашних условиях, надо неплохо постараться. Тру-колористы считают настоящий Dolby Vision настоящим HDR, и не признают никакие другие стандарты.
HDR10
Бесплатная альтернатива Dolby Vision от Samsung. Гамма-кривая и цветовое пространство те же. Предполагается использование битовой глубины цвета 10 бит. В самом начале целились на максимальную яркость 1000 нит, но с учетом быстрого развития HDR-видео, порог был повышен до 4000 нит. Да, сама гамма кривая как и в Dolby Vision предполагает максимальный предел в 10000 нит. Но почему-то в контексте HDR10 такая яркость не упоминается. Следующее отличие от Dolby Vision — это отсутствие динамических метаданных. Этот вопрос был решен в стандарте HDR10+. Тот самый плюс означает поддержку динамических метаданных. Здесь так же их “бюджетная” версия. С помощью метаданных в HDR10+ можно отрисовать свето-теневой рисунок кадра, и на этом всё. Такой гибкости как в Dolby Vision нет. Второй минус метаданных HDR10+, сколько уже времени я вращаюсь в сфере покраски видео, еще ни разу не встретил ни одного приложения, способного работать с этими метаданными. Т.е. они как бы есть, но их как бы нет. Для кого они существуют в стандарте и освещаются в рекламе, остается загадкой.
Данный стандарт в обоих вариациях (с + и без) был тепло принят производителями смартфонов, которые хотели, чтобы их аппараты поддерживали HDR-видео. С приходом HDR-дисплеев в смартфоны, производители задумались о том, чтобы контент в HDR10+ можно было бы записывать. Плюс тут конечно оказался лишним, но об этом все умолчали. Минусом данного стандарта как стандарта записи видео является его непредназначенность для этого. При использовании HDR10 очень сложно контролировать экспозицию в светах, что приводит к некрасивому клиппингу, когда насыщенное небо переходит в резко очерченный солнечный круг. При работе с HDR10 надо очень ответственно подходить к вопросам цвета в светлых участках кадра, потому что HDR10 при проигрывании контента проигрывателем предполагает дополнительное насыщение светлых областей кадра. Насыщенность светов есть преимущество HDR10 перед HLG, у которого чем ярче пиксель, тем больше он теряет насыщенность. Но касается это преимущество HDR10 как стандарта доставки видео-контента, а не записи. При записи все это контролировать просто невозможно. И никогда этот стандарт не предполагался для записи. Но либо рынок диктует правила, либо сами производители таким образом стараются удивить, сегодня почти все современные смартфоны снимают HDR10. Исключением являются только Apple и Sony. Сегодня HDR10 это самый популярный стандарт. Он поддерживается большинством производителей смартфонов, мониторов и телевизоров, и даже лазерными проекторами.
Пример HDR-видео, снятого на телефон приложением mcpro24fps.
Но ведь мой iPhone снимает Dolby…
Теперь давайте вспомним, где мы слышали о стандарте Dolby Vision, касаемо смартфонов? Правильно! iPhone. Казалось бы, как круто, Dolby Vision в смартфоне! Но не тут-то было. Маркетинг снова нас увлек своей красивой болтовней. Каким образом получилось так, что в Dolby неожиданным образом смастерили новый стандарт, использующий гамма-кривую HLG, и подразумевающий 10 бит, для меня до сих пор остается загадкой. Но факт остается фактом: специально для Apple Dolby пошли на большие уступки. Что мы имеем в результате? Мы имеет стандарт HLG с возможностью вписывать динамические метаданные от Dolby. И чем дальше в лес, тем больше дров. Чтобы работать с динамическими метаданными от Dolby, колорист должен купить у Dolby не самую дешевую лицензию. У Apple такая лицензия есть, и их нативное приложение имеет возможность работать с этими метаданными. И всё. Все преимущества на этом кончаются, что в принципе вынуждает воспринимать Dolby Vision на смартфонах Apple как обычный HLG 10 бит у тех же Sony. Может быть Apple имеют какие-то далеко идущие планы на этот счет. Но пока что всё это выглядит как красивый маркетинг. Потому что мало того, что никто не имеет лицензий на редактирование метаданных, так еще и пользователей, способных это сделать корректно, надо поискать. Плюс приложений, способных работать с метаданными Dolby Vision, критически мало.
Dolby Vision от Dolby — очень мощный стандарт видео, лучший, что есть сегодня.
Dolby Vision от Apple — жалкое подобие, призванное популяризировать стандарт (все производители телевизоров кинулись его поддерживать), что тоже неплохо. Т.к. тру-колористы стандарт HLG не считают за HDR-стандарт, то и представленный Apple Dolby Vision не вызвал в них никакого восторга.
Как дела обстоят на ОС Android?
Популярность HDR10 привела к тому, что основной разработчик OpenGL ES API — Khronos Group — проигнорировал HLG. Поэтому на данный момент полноценная поддержка HLG в вопросе записи видео невозможна. HDR10 тоже имеет свои проблемы. Мы вынуждены подстраиваться под то, что придумал производитель, который как обычно подумал только о себе, и совсем забыл о сторонних разработчиках. Основной проблемой на сегодня является откровенно странная поддержка механизма применения гамма-кривых к записываемому контенту. Простое применение гамма-кривой PQ приводит к тому, что в светах появляются неприятные артефакты, связанные с тем, что производитель в каком-то месте забыл сделать clamp(). Это почти никак не победить, а если победить, то через такие костыли, которые пользователю невозможно объяснить.
Пример артефактов в светах
Вот так выглядит солнце через ветви деревьев в HDR10 на Sony Xperia 5 III. До третьего семейства Sony был единственным брендом, который был способен работать с HDR10 без каких либо проблем. На сегодня такая проблема не обошла стороной ни один флагман. Что еще раз доказывает мысли любого производителя смартфонов только о себе любимом.
Заключение
Как и всё новое, появляющееся в смартфонах, HDR- видео – это не только большой шаг в развитии привычных всем форматов видео, но и отличная цель для маркетинговых манипуляций.
В том, что касается воспроизведения HDR-видео, на современных смартфонах не возникает никаких проблем. Конечно же, если не брать во внимание такой сверх-стандарт, как Dolby Vision. Его поддерживают лишь единицы: iPhone и несколько Android-смартфонов. Узнать больше можно на странице Netflix.
В том, что касается записи HDR-видео, даже при эгоцентризме разработчиков смартфонов, дела обстоят весьма обнадеживающе. По крайней мере, в mcpro24fps мне удалось реализовать не только запись популярных форматов HDR, но и экранный мониторинг, предоставив пользователям выбор и пространство для экспериментов. Да, не без костылей от устройства к устройству, но таков путь Android-разработчика.
Финальная хорошая новость заключается в том, что сегодня любой смартфон с поддержкой записи 10 бит сможет снять HDR-видео в HLG!
Таким образом любой такой смартфон может легко соревноваться с iPhone с той лишь разницей, что в полученном видео не будет содержаться динамических метаданных Dolby Vision. А значит, у пользователей Android есть возможность показывать языки пользователям iPhone в данном вопросе. Ведь метаданные метаданными, но если их нельзя использовать (редактировать), то ценность их наличия стремится к нулю.
Традиционно постараюсь ответить на все ваши вопросы в комментариях.