هر آنچه در مورد فناوری HDR و دلایل اهمیت آن باید بدانید
احتمالا علاوه بر مشاهده‌ی عنوانِ «کیفیت ۴K» در متون و ویدیوهای مختلف، بارها با عبارت «فناوری HDR» هم مواجه شده‌اید. فناوری HDR در واقع یکی دیگر از مولفه‌هایی است که موجب می‌شود شما از تماشای تصاویر و ویدیوهای مختلف بیشتر لذت ببرید. با این حال آیا هیچ ایده‌ای ندارید که HDR به چه معناست و چه کاربردی دارد؟ در این یادداشت تلاش می‌کنیم به طور کامل درباره‌ی این قابلیت صحبت کرده و همچنین درباره‌ی اصطلاحات دیگر نظیر HDR10، HLG و همچنین دالبی ویژن هم اطلاعات کاملی را به شما ارائه دهیم.
فناوری HDR یا High Dynamic Range یکی از بزرگترین ویژگی‌های یک تلویزیون ۴K به شمار می‌رود. این ویژگی میتواند محتوای ویدیویی را فراتر از محدودیت‌های رایج در محصولات تلویزیونی به نمایش بکشد. با این‌که قابلیت مذکور تاثیر بسیار حیرت‌انگیزی در کیفیت تصاویر دارد، این فناوری همچنان محدودیت و تفاوت‌های خاص خود را دارد که هنوز به درستی چالش‌های آن حل نشده باقی مانده است.
دامنه‌ی پویا در تلویزیون‌ها
اول از همه اجازه دهید درباره‌ی کنتراست رنگ صحبت کنیم. کنتراست تلویزیون یعنی تفاوت‌های صفحه نمایش بین میزان تاریک یا شفافیتی که مخاطب در هنگام تماشا میتواند در پنل صفحه نمایش رویت کند. دامنه‌ی پویا (Dynamic Range) در واقع میزان شدت نهایی این تفاوت‌ها را توصیف کرده و این‌که تا چه اندازه جزئیات در این بین را می‌توان مشاهده کرد. در واقع دامنه‌ی پویا، کنتراست صفحه نمایش بوده و HDR بیان‌کننده‌ی گسترش این کنتراست محسوب می‌شود. هر چند، صرفا گسترش دامنه بین روشنایی و تاریکی برای بهبود جزئیات یک تصویر کافی نیست. این‌که آیا یک پنل میتواند به cd/m۲ ۲۰۰ (به نسبت کم‌نور) برسد یا به cd/m۲ ۲۰۰۰ (فوق‌العاده روشن) و این‌که آیا سطوح سیاه cd/m۲ ۰.۱ (شسته شده، تقریبا خاکستری) هستند یا cd/m۲ ۰.۰۰۵ (به شدت تاریک)، می‌توان اطلاعات زیادی را بر اساس سیگنال دریافتی نشان داد.
بسیاری از فرمت‌های پر طرفدار ویدیویی مثل دیسک‌های بلوری به دلیل محدودیت‌های فیزیکی موجود در صفحه نمایش‌ها، در ارتباط با فناوری‌های قدیمی‌تر محدودیت‌هایی دارند. برای مثال، رنگ سیاه دقیقا به یک شکل خواهد بود و از آن سو، رنگ سفید هم دقیقا به یک مدل قرار می‌گیرد. با این حال، با پیشرفت فناوری‌های حیطه‌ی تلویزیونی و روی کار آمدن OLED روی پنل‌های LCD جدیدتر، این دامنه در حال افزایش است. رنگ‌ها در حال گسترش به طیف‌های جدیدتری هستند، اما فرمت‌های ویدیویی نمی‌توانند به طور کامل از این موارد سود ببرند. به زبان ساده‌تر، در سیگنال‌ها اطلاعات بسیار زیادی وجود دارد اما یک تلویزیون تنها قادر است در حد محدوده‌ی سخت‌افزاری خود اطلاعاتی را کسب کرده و بر آن اساس، تصویر به نمایش کشیده شود.
فناوری HDR چیست؟
قابلیت HDR دقیقا در وسط این ماجرا عرضه شد. بر اساس این فناوری، محدودیت‌های رایج در سیگنال‌های ویدیوهای سخت‌افزارهای قدیمی حذف شده و اطلاعاتی درباره‌ی رنگ و شفافیت در مقیاس گسترده‌تری ارائه می شود. صفحه نمایش‌ها با قابلیت HDR می‌توانند اطلاعات را خوانده و یک تصویر را با گاما و شفافیت رنگ بهتر به نمایش در بیاورند. جدا از دامنه‌ی عریض‌تر، ویدیوهای HDR اطلاعات بیشتری را به منظور توصیف گام‌های بیشتر بین دو حدِ شفافیت و تاریکی در بر دارد. این نکته یعنی اشیای بسیار شفاف و بسیار تاریک در یک صفحه می‌توانند به مراتب سیاه‌تر و شفاف‌تر به نمایش کشیده شوند. البته اگر صفحه نمایش مورد نظر از قابلیت HDR پشتیبانی کند.
سرویس‌های پخش آنلاین هم اغلب محتوای ویدیویی با فناوری HDR را تبلیغ میکنند اما شما به یک اینترنت پرسرعت و پایدار برای تجربهی لذتبخش نیاز دارید
به زبان ساده‌تر، محتوای HDR روی تلویزیونهای سازگار به HDR تصویر شفاف‌تر و تاریک‌تر را نشان داده و همچنین در دامنه‌ی بین این دو رنگ، سایه‌های بیشتری از رنگ خاکستری را نشان می‌دهد. به همین ترتیب، رنگ‌های زنده‌تر و عمیق‌تری را می‌توان از صفحه نمایش تماشا کرد. برای مثال، رنگ‌های قرمز، سبز و آبی سرزنده‌تر از حالت‌های غیر HDR به نظر می‌رسند. بین رنگ‌ها می‌توان سایه‌های بیشتری را رویت کرد و رنگ‌ها جزئیات بهتری دارند.
طبیعتا جزئیات بیشترِ رنگ موجود در تصاویر با کیفیت، اطلاعات بیشتری را طلب می‌کند و بلوری‌ها توانایی مدیریت این اطلاعات مازاد را ندارند. خوشبختانه، ما در حال حاضر دیسک‌های نوع آلترا بلوری داریم که میتواند اطلاعات بیشتری را در خود جا داده و به این منظور طراحی شده‌اند تا ویدیوهای با کیفیت مثل ۴K، ویدیوی HDR و همچنین قدرت صدای Dolby Atmos را ذخیره کنند. حواستان باشد که شما نمی‌توانید این نوع دیسک‌ها را در دستگاه‌های پخش بلوری معمولی اجرا کنید. شما حتما به دستگاه‌های پخش آلترا اچ‌دی بلوری یا کنسولهای خانگی بازیهای ویدیویی نسل نهم برای اجرای این نوع دیسک‌ها نیاز دارید.
سرویس‌های پخش آنلاین هم اغلب محتوای ویدیویی با قابلیت HDR را تبلیغ میکنند اما شما به یک اینترنت پرسرعت و پایدار برای تجربهی لذتبخش نیاز دارید. خوشبختانه اگر پهنا باند شبکه‌ی اینترنتی شما برای دریافت یک ویدیوی ۴K به اندازه‌ی کافی خوب باشد، شما میتوانید قابلیت HDR را فعال کنید. شرکت‌های آمازون ویدیو و نتفلیکس برای تماشای یک محتوای ۴K به ترتیب حداقل سرعت اتصال Mbps ۱۵ و Mbps ۲۵ را پیشنهاد میکنند. با این سرعت شما قادر خواهید بود یک محتوا را در ابعاد ۴K و با فناوری HDR تماشا کنید.
گامای رنگ چیست؟
مکانیسم عملکرد HDR در حیطه‌ی گامای رنگ ابهام برانگیز می‌شود. گامای رنگ عریض، یکی دیگر از ویژگی‌های تلویزیونهای بالا رده محسوب می‌شود. این مولفه به صورت غیر مستقیم به HDR ارتباط دارد. قابلیت HDR به این مسئله می‌پردازد که تلویزیون چه مقدار نور را باید به صفحه نمایش ارائه دهد. دامنه و مقدار رنگ، تعریف جداگانه‌ای نسبت به نور داشته و به اسم کروماتیسیتی (chromaticity) شناخته می‌شود. این مولفه‌ها دو مقادیر جداگانه به شمار می‌روند که به روش‌های متعدد با یکدیگر در تعامل بوده اما هنوز نسبت به یکدیگر متمایز هستند.
به طور فنی، فناوری HDR تنها به شفافیت صفحه دلالت دارد چون دامنه‌ی پویا دقیقا به همین معناست؛ تفاوت بین روشنایی و تاریکی در یک صفحه. رنگ، یک معیار کاملا جداگانه‌ای بر اساس میزان قرمز، سبز و آبی فرمت یک ویدیو است. اگرچه، این رنگ‌ها در تعامل با یکدیگر کاری میکنند تا ما نور را درک کنیم. طبیعتا دامنه‌ی وسیع‌تری از نور به این معناست که ما هم دامنه‌ی گسترده‌تری از رنگ را درک می‌کنیم. به همین دلیل، تلویزیونهای سازگار با HDR می‌توانند گامای رنگ عریض‌تر یا یک دامنه‌ی رنگ خارج از مقادیر رنگ استاندارد در تلویزیون (به آن Rec.709 گفته می‌شود) را به نمایش در بیاورند.
البته ناگفته نماند که قابلیت HDR، دامنه‌ی عریض‌تر از رنگ‌ها را تضمین نمی‌دهد. به همین دلیل است که ما تمام تلویزیون‌ها را برای رنگ و کنتراست‌شان ارزیابی می‌کنیم. اکثر تلویزیونهای امروزی می‌توانند به معیار Rec.709 برسند اما این معیار، رنگ‌های زیادی را شامل می‌شود که چشم انسان میتواند آنها را ببیند اما این تلویزیون‌ها توان نمایش این رنگ‌ها را ندارند. DCI-P3 یک فضای رنگ استاندارد برای سینمای دیجیتال اما عریض‌تر است. Rec.2020 فضای رنگ ایده‌آل برای تلویزیونهای ۴K بوده ولی همچنان عریض‌تر است. Rec.2020 برای هر دو HDR و SDR اعمال می‌شود چون HDR به طور مستقیم سطوح رنگ را بررسی نمی‌کند. نمودار فوق، دامنه‌ی رنگی را نشان می‌دهد که چشم انسان میتواند آن را شناسایی کند. همچنین سه فضای رنگی را هم مشاهده می‌کنید، هر یک به طور قابل توجهی نسبت به قبلی گسترش پیدا می‌کند.
این مفاهیم گفته شده شاید گنگ و مبهم به نظر برسد، اما فناوری HDR تضمین نمی‌دهد که شما رنگ بیشتر را دریافت می‌کنید. بسیاری از تلویزیونهای HDR و نه الزاما تمام محصولات، گامای رنگ عریض‌تر دارند. با بررسی نقدهای مختلف پیرامون تلویزیون‌ها میتوانید به راحتی متوجه شوید که آیا یک تلویزیون قدرت پخش با قابلیت HDR را دارد یا خیر. همچنین دامنه‌ی کامل رنگ به چه شکلی است.
انواع HDR
قابلیت HDR به طور جهانی هنوز در محصولات مختلف جا نیفتاده و در حال حاضر به دو فرمت وجود دارد.
دالبی ویژن (Dolby Vision)
دالبی ویژن در واقع فرمت HDR خود دالبی است. در حالی‌که دالبی به یک گواهی برای صفحه‌های نمایش نیاز دارد تا عنوان کند آنها سازگار با دالبی ویژن هستند، این فرمت به اندازه‌ی HDR10 خاص و مطلق نیست. محتوای دالبی ویژن از متادیتای پویا استفاده می‌کند. متادیتای پایدار سطوح شفافیت مشخصی را در میان محتواهایی که می‌بینید نگه می‌دارد. متادیتای پویا این سطوح را بر اساس هر صحنه یا هر فریم تنظیم کرده تا جزئیات بیشتری بین صحنه‌های به شدت تاریک و به شدت روشن حفظ شود. با پیچاندن حداکثر و حداقل میزان نور یک تلویزیون، به دستگاه گفته می‌شود تا همان مقدار اطلاعات را که قرار بوده در دامنه‌ی کامل نور در یک فیلم یا برنامه استفاده شود، به طور خاص‌تر و هدفمندتری مورد بهره‌برداری قرار گیرد. صحنه‌های تاریک‌تر می‌توانند جزئیات بیشتری را در سایه‌ها و صحنه‌های روشن‌تر حفظ کنند؛ چراکه آنها به تلویزیون نمی‌گویند که برای نمایش حد متضاد آماده باشد که حتی در صحنه‌ی بعدی هم به تصویر کشیده نمی‌شود.
دالبی ویژن همچنین از اطلاعاتی استفاده می‌کند که نسبت به مشخصات صفحه نمایش شما تنظیم می‌شود. این جمله یعنی ویدیوی دالبی ویژن به تلویزیون شما می‌گوید که از چه سطوح رنگ و نوری باید برای استفاده بر مبنای مقادیر تنظیم شده بین سازنده‌ی تلویزیون و دالبی بهره ببرد. در این ماجرا، تلویزیون‌ها می‌توانند جزئیات بیشتری نسبت به HDR10 نشان دهند اما به این بستگی دارد که محتوا چطور ساخته و مستر شده و تلویزیون شما در بحث رنگ و نور چطور میتواند آن را مدیریت کند. مستر کردن ویدیو بسیار اهمیت دارد چون دالبی ویژن یک استاندارد لایسنس شده است و مثل HDR10 یک منبع باز نیست. اگر دالبی ویژن در ویدیوی نهایی موجود باشد، این به احتمال زیاد یعنی فرمت دالبی در تمام طول مسیر مورد استفاده قرار گرفته است.
HDR10
HDR10 استانداردی به شمار می‌رود که توسط UHD Alliance ایجاد شده است. این یک استاندارد فنی با دامنه‌های مشخص و تعریف شده است که باید مطابق با محتوا و صفحه نمایشِ مورد استفاده باشد. HDR10 از متادیتای ثابت استفاده می‌کند که در تمامی صفحه نمایش‌ها موجود است. این یعنی ویدیوی HDR10 سطوح رنگ و نور را در مقادیر مطلق، جدا از تصویری که به نمایش در می‌آید تنظیم می‌کند. این قابلیت، یک استاندارد باز است؛ بنابراین، هر تولیدکننده و ناشر محتوا میتواند آزادانه از آن استفاده کند.
HDR10+
HDR10+ استانداردی است که توسط سامسونگ روی کار آمد. این قابلیت توسط اضافه کردن متادیتای پویا مثل دالبی ویژن روی HDR10 ساخته می‌شود. این قابلیت از متادیتای خاص برای هر صحنه استفاده نکرده اما همچنان دامنه‌ی نور را که به صفحه نمایش تلویزیون برای هر صحنه یا فریم می‌گوید را تنظیم می‌کند. قابلیت HDR10+ به طور بالقوه جزئیات بیشتری را به تصویر نسبت به HDR10 اضافه می‌کند و شبیه به HDR10، این ویژگی هم یک استاندارد باز است که به لایسنس با یک پروسه‌ی تولید خاص نیاز ندارد.
Hybrid Log-Gamma یا HLG
HLG مثل HDR10 یا دالبی ویژن رایج نیست و محتوای کمی برای این قابلیت منتشر شده اما میتواند HDR را به مراتب گسترده‌تر سازد. HLG توسط BBC و NHK ژاپن توسعه پیدا کرده تا یک فرمت ویدیویی فراهم شود تا پخش‌کننده‌ها بتوانند محتواهای ویدیویی را به طور HDR ارسال کنند. از لحاظ فنی HLG جهانی‌تر است چون به هیچ عنوان از متادیتا استفاده نمی‌کند. به جای متا دیتا، این قابلیت از ترکیبی از منحنی گاما که تلویزیون برای محاسبه شفافیت برای محتوای SDR استفاده می‌کند و همینطور منحی لگاریتیمی برای محاسبه‌ی سطوح شفافیت بیشتر که تلویزیونهای سازگار با HDR می‌توانند تولید کننند بهره‌برداری می‌کند.
HLG میتواند با تلویزیونهای HDR و SDR کار کند چون به هیچ وجه از متادیتا استفاده نمی‌کند، در حالی‌که دامنه‌ی گسترده‌تری از اطلاعات نوری در آن نگهداری می‌شود. تنها مشکل این قابلیت در مصادره بودن آن در اختیار شرکت‌های بزرگ است. HLG برای پخش‌کننده‌های دولتی توسعه یافته و ما هنوز پخش‌کننده‌هایی را ندیده‌ایم که ویدیوهای ۴K را روی آنتن یا به صورت کابلی و ماهواره‌ای پخش کنند. به همین ترتیب، HLG همچنان راه دور و درازی از حیث تولید محتوا دارد.
هر یک از استانداردهای مذکور پیشرفت‌هایی را در زمینه‌ی HDR رقم می‌زنند اما هر کدام از آنها مزیت و معایب خاص خودشان را دارند. در حال حاضر، دالبی ویژن و HDR10 تنها استانداردهای قابل توجهی هستند که محتواهای بسیار زیادی برای آنها موجود است و از طرفی دیگر، تلویزیونهای سازگاری در سطح بازار وجود دارد. دالبی ویژن معمولا تصویر بهتری را ارائه می‌دهد اما همچنین کم‌رواج‌تر از HDR10 بوده چون یک استاندارد لایسنس شده است. HDR10+ یک استاندارد باز است اما نیاز داریم تا شرکت‌های بیشتری را ببینیم تا روی آن کار کنند و به تبع محتواهای جدیدتر و بیشتری ساخته شود. HLG میتواند بیشترین استاندارد جهانی باشد چون به ذات از متا دیتای خاصی استفاده نمی‌کند اما نیاز است تا محتواهایی با این استاندارد تولید گردد.
آنچه برای فناوری HDR نیاز دارید
قابلیت HDR منظور همان کیفیت ۴K نیست. یک تلویزیون ۴k شاید از قابلیت HDR پشتیبانی کند و قرار نیست تمامی تلویزیونهای ۴K با این قابلیت سازگار باشند. اگر تلویزیون شما از HDR پشتیبانی نکند، هیچ سودی از بابت اطلاعات اضافی در یک سیگنال عاید شما نشده و اصلا پنل دستگاه به گونه‌ای کالبیره نمی‌شود تا اطلاعات مربوط به HDR را بتواند خوانده و درک کند. حتی اگر یک تلویزیون این قدرت را داشته باشد تا این سیگنال را مدیریت کند، احتمالا تصویر بهتری توسط تلویزیون تولید نمی‌شود، به خصوص این‌که فرد یک تلویزیون ارزان‌تری را فراهم کرده باشد.
اکثر سرویس‌های استریم دنیا مثل آمازون، گوگل پلی، آی تیونز، نتفلیکس، ودو و یوتیوب از قابلیت HDR برای برخی از محتواهای ۴K پشتیبانی میکنند. HDR10 استانداردی است که تقریبا بین این سرویس‌های مذکور جهانی شده، در حالی‌که برخی از دالبی ویژن یا سایر فرمت‌ها هم استفاده میکنند. البته، همچنین دیسک‌های بلوری UHD وجود دارد که اغلب از قابلیت HDR10 یا دالبی ویژن HDR استفاده میکنند.
اگر تلویزیون شما از قابلیت HDR پشتیبانی می‌کند، احتمالا حداقل به چند سرویس استریم که از HDR حمایت می‌کند دسترسی دارد. با این حال، سرویس‌های استریم قرار نیست از تمامی استانداردها پشتیبانی کنند. برای مثال Amazon Fire TV Cube از HDR10، HDR10+، دالبی ویژن و HLG پشتیبانی کرده، در حالی‌که برای مثال Premiere+ تنها از HDR10 پشتیبانی می‌کند.
همچنین کنسولهای خانگی نسل جدید یعنی پلی استیشن ۵ و ایکس باکس سری X، هر دو از دالبی ویژن و HDR10 پشتیبانی میکنند.
سخن پایانی
آیا خرید یک تلویزیون با قابلیت HDR ارزش دارد؟ در حالی‌که تب و تاب خرید تلویزیونهای ۴K در بازار به نسبت داغ است، تکنولوژی HDR یکی از مهمترین قابلیت‌هایی است که قبل از خرید باید آن را در نظر گرفت. با این‌که این قابلیت در سطح جهانی هنوز جا نیفتاده، استانداردهای دالبی ویژن و HDR10 ثابت کرده‌اند که پیشرفت‌های حائز اهمیتی را قادر هستند در زمینه‌ی کنتراست و نور القا کنند. همچنین محتواهای بسیار زیادی بر طبق این استانداردها برای تماشا موجود است. اگر شما بودجه‌ی کافی برای خرید یک تلویزیون ۴K با قابلیت HDR در اختیار دارید، خرید این نوع محصول ارزش مالی و اقتصادی دارد.
منبع: pcmag
