تفاوت میان تکنولوژی HDR و HDRi

به احتمال زیاد نام فناوری HDR را بسیار شنیده‌اید. این فناوری که مربوط به کیفیت نمایش تصاویر می‌شود توانسته تحول بزرگ و شگرفی در بهبود قابلیت نمایش تصاویر رقم بزند. در این مقاله سعی شده است تا به معرفی HDR و تفاوت آن با فناوری HDRi پرداخته شود.

آنچه در این مقاله می‌خوانید :

_ تکنولوژی HDR چیست؟
_ انواع HDR
   HDR در تلویزیون و نمایشگرها
      برتری نمایشگرهای HDR نسبت به نمایشگرهای معمولی (SDR)
   HDR در دوربین و گوشی
   HDR در کنسول بازی
_ انواع فرمت HDR
   فرمت HDR-10
   فرمت Dollby Vision
      تفاوت فرمت HDR 10 با فرمت Dollby Vision
   +HDR10
   HLG
 _ تکنولوژی HDRi چیست؟
_ مزایای تکنولوژی HDRi
_ چرا HDRi مهم است؟
_ سخن آخر

تکنولوژی HDR چیست؟

در وهله اول باید دانست HDR مخفف چه عبارتی است؟ HDR مخفف عبارت High Dynamic Range به معنای محدوده دینامیکی بالا یا گسترده است. به طور کلی محدوده دینامیکی به میزان اختلاف بین حداقل و حداکثری یک کمیت اشاره دارد که در اینجا منظور همان نور است. به عبارت دیگر محدوده دینامیکی در یک سیستم نوری، اختلاف بین کم‌ترین و بیش‌ترین شدت نوری می‌باشد که قابل تغییر است و در واقع به سیستمی که محدوده دینامیکی وسیعی داشته باشد یک سیستم اچ دی آر (HDR) گفته می‌شود.

انواع HDR

به‌طور کلی HDRها در دو بخش مورد استفاده قرار می‌گیرند: HDRها در نمایشگرها و تلویزیون‌ها و HDRها در دوربین‌ها (دوربین عکاسی، دوربین گوشی موبایل).

یکی از قابلیت‌های HDR که در عکاسی، فیلمبرداری و صدابرداری به کار برده می‌شود آن است که امکان افزایش دامنه دینامیکی عکس‌ها، ویدیوها و صداهای گرفته شده را فراتر از قابلیت اصلی ابزارها فراهم می‌کند. به‌طور کلی HDR در عکاسی و فیلم‌برداری با نوردهی‌های مختلف می‌تواند فریم‌های متعددی از یک رخداد را ثبت و با ترکیب آن‌ها، تصویر یا ویدیویی با محدوده دینامیکی بیشتر از فریم‌های گرفته شده اولیه را خلق ‌نماید.

برای مشاهده محتوای HDR، بهتر است از زمان تولید این نوع محتوا تا زمان نمایش آن در دستگاه، تمامی این مراحل با فناوری HDR واقعی سر و کار داشته باشند. چنانچه محتوای نهایی در قالب HDR منتشر شود اما نمایشگری که می‌خواهد آن را پخش کند از قابلیت HDR پشتیبانی نکند در این صورت محتوای قابل پخش با دامنه دینامیکی گسترده نیست. بنابراین شما زمانی می‌توانید از یک محتوای HDR که با محدوده دینامیکی گسترده تولید شده‌اند را مشاهده کنید که دستگاه شما نیز از فناوری HDR پشتیبانی کند.

• HDR در تلویزیون و نمایشگرها

اساسا فناوری HDR در این گروه به فرایند نمایشی در تلویزیون و نمایشگر بر می‌گردد و این قابلیت بستگی به تشخیص محتوای HDR دارد و انتظار می‌رود تا نسبت به تلویزیون‌ها و نمایشگرهای معمولی تصویری با کیفیت‌تر ارائه دهد.

به طور کلی فناوری HDR در این گروه باعث خواهد شد تا افزایش کنتراست و روشنایی تصویر را تجربه کنید. در حقیقت این افزایش کنتراست همان محدوده  دینامیکی بالا است. در نظر داشته باشید که قابلیت HDR در تلویزیون‌ها تنها محدود به افزایش محدوده دینامیکی نیست بلکه باعث افزایش جزئیات در نواحی روشن و تیره تصویر نیز خواهد شد.

برتری نمایشگرهای HDR نسبت به نمایشگرهای معمولی (SDR)

سه ویژگی برتری که نمایشگرهای HDR دارند : محدوده دینامیکی وسیع‌تر، روشنایی بالاتر، دامنه رنگ وسیع‌تر است. بیشتر کار دو ویژگی اول نمایش جزئیات بیشتر در نواحی روشن و تیره تصویر است در واقع به تحقق پیوستن عبارت "نقاط روشن‌، روشن‌تر و نقاط تیره، تیره‌تر" را شاهد خواهید بود. اما ویژگی سوم نمایشگرها و تلویزیون‌های HDR در رابطه با دامنه رنگ یا Color Gamut وسیع‌تر نمایشگرها است. بهتر است بدانید که بحث رنگ‌ها بسیار متفاوت از قابلیت HDR است. از آنجایی که رنگ‌های ارسالی تصاویر دامنه کوچیکتری نسبت به دید انسان دارند، در نمایشگرهای HDR دامنه رنگ‎‌های ارسالی تصاویر بسیار وسیع‌تر شده‌‍اند که با نام WCG (Wide Color Gamut) معرفی می‌شود.

امروزه برای نمایش دامنه رنگ‌ها  سه استاندارد به نام‌های Rec.709، DCI-P3 و Rec.2020 وجود دارد که در اکثر تلویزیون‌ها قابلیت Rec.709 قابل دسترسی بوده و در دوربین‌های دیجیتالی نیز دامنه DCI-P3 علاوه‌براین که قابل دسترسی است از دامنه قبلی نیز وسیع‌تر است. دامنه رنگی Rec.2020 که یک دامنه رنگی ایده‌آل بوده و بیشتر سازندگان تلویزیون‌های HDR در تلاش هستند تا تولید تلویزیون‌های خود را به این استاندارد نزدیک کنند.

• HDR در دوربین و گوشی

HDR در دوربین‌ها به این صورت رقم می‌خورد که چندین تصویر که با نوردهی‌های مختلف به ثبت رسیده‌اند را با یکدیگر ترکیب می‌کنند و در نهایت یک تصویر نهایی با محدوده دینامیکی بالا یا تصویر HDR به‌عنوان خروجی نمایش می‌دهد. برای انجام چنین تکنیکی می‌توانید از ویژگی تعبیه شده در دوربین‌های DSLR نیز استفاده کنید. این دوربین‌ها بدین شکل عمل می‌کنند که با گرفتن چند عکس پیاپی با نوردهی‌های مختلف و ترکیب آن‌ها با یکدیگر در نهایت یک عکس HDR به‌عنوان خروجی نمایش داده می‌شود. از آنجایی که تصاویر HDR بیشتر ظاهر فرا واقعی دارند و به نقاشی شبیه هستند بنابراین عکاسی HDR به‌عنوان سبک و ژانر عکاسی شناخته نمی‌شود بلکه یک تکنیک عکاسی به حساب می‌آید.

در دوربین‌های گوشی موبایل یک گزینه به نام HDR وجود دارد که مشابه دوربین‌های عکاسی، یک تصویر HDR با دامنه گسترده‌تری از کنتراست و رنگ ارائه می‌دهد. در این فرایند چندین عکس با نوردهی متفاوت ثبت می‌شود و در نهایت از ترکیب چندین تصویر با هم یک عکس HDR گرفته می‌شود.

• HDR در کنسول بازی

فناوری HDR توانسته نظر شرکت‌های سازنده کنسول‌های بازی را به خود جلب کند. لازم به ذکر است که کنسول‌های Xbox سری X و همچنین کنسول‌ بازی سونی PS5 قابلیت پشتیبانی از بازی‌های HDR را دارند. جالب است بدانید که هر دو مدل کنسول، دارای پخش کننده داخلی بلو-ری می‌باشند که محتوای HDR را با رزولوشن 4K از طریق دیسک‌های بلو-ری UHD پخش می‌کنند.

انواع فرمت HDR

به دلیل یکپارچه نشدن استاندارد و فرمت پخش محتوای HDR دو فرمت گوناگون به نام فرمت HDR-10 و فرمت Dollby Vision (دالبی ویژن) وجود دارد.

• فرمت HDR-10

استاندارد فرمت HDR10 توسط Consumer Technology Association (انجمن فناوری مصرف‌کنندگان) در سال 2015 به‌عنوان یک استاندارد و فرمت باز به وجود آمده است. در اکثر تلویزیون‌های اچ دی آر (HDR) از این فرمت استفاده شده است و علاوه بر استفاده رایگان فرمت HDR10 کار خود را به خوبی انجام می‌دهد. لازم به ذکر است که فرمت اچ دی آر (HDR) دارای استاندارد متا دیتای استاتیک است به این معنی که متا دیتا به صورت ثابت استریم شده و شامل اطلاعات رمزگذاری شده از تنظیمات کالیبراسیون رنگ مورد نیاز برای نمایش واقعی تصاویر است.

خوب است بدانید که استاندارد HDR10 با پشتیبانی از عمق رنگ 10 بیتی، قادر به نمایش 1.07 میلیارد رنگ است. برای نمایش محتوایی که با HDR تولید شده است نیاز به نمایشگرهای UHD Premiumim و Ultra HD است. فرمت اچ دی آر (HDR) برای ویرایش ویدئو و درجه بندی رنگ‌ها از فضای رنگی Rec.2020 استفاده می‌کند.

• فرمت Dollby Vision

فرمت Dollby Vision یک فرمت اختصاصی و انحصاری است که متعلق به شرکت دالبی است. برای استفاده از این فرمت باید لایسنس آن را از شرکت دالبی تهیه کنید. استاندارد دالبی ویژن (Dollby Vision) از استاندارد HDR10 فراتر می‌‎رود و عمق رنگ 12 بیتی و حداکثر روشنایی 10000 نیتی را ارائه می‌دهد و از طرفی قادر است تا از 86 میلیارد رنگ پشتیبانی کند. از مزیت‌های قابل ذکر فرمت دالبی ویژن (Dollby Vision) پشتیبانی آن از tone mapping پویا است. متا دیتا دارای دو نوع ایستا و پویا می‌باشد. متادیتای ایستا سطوح خاصی از روشنایی را در هر نوع محتوا قادر است تا حفظ کند، اما متا دیتای پویا سطوح را براساس هر صحنه  یا حتی فریم تنظیم و جزئیات بیشتری بین صحنه‌های بسیار روشن یا بسیار تاریک حفظ می‌کند. ویدئوهای HDR مجهز به این استاندارد به کمک متا دیتای پویا، کنتراست درخشندگی را براساس صحنه به صحنه یا فریم به فریم برای نمایشگر تنظیم و تصویر را بر اساس قابلیت‌های دستگاه‌های مختلف بهینه‌سازی می‌کنند.

از نقاط ضعف فرمت دالبی ویژن می‌توان به این اشاره داشت که تولیدکنندگان محتوا و همینطور سازندگان دستگاه‌ها برای سازگار بودن محصولات‌شان با این استاندارد به گواهینامه نیاز دارند. خوب است بدانید صاحبان تلویزیون‌های غیر HDR قادر نخواهند بود محتوای تولید شده با استانداردهای دالبی ویژن را تماشا کنند و از طرفی کاربران تلویزیون HDR نیز حتی اگر دستگاه‌شان از استاندارد دالبی پشتیبانی نکند، ممکن است بتواند محتوای تولید شده با استاندارد دالبی ویژن (Dollby Vision) را در دستگاه‌های سازگار با HDR10 مشاهده نمایند.

تفاوت فرمت HDR10 با فرمت Dollby Vision

برای درک و شناخت بهتر این دو فرمت، استاندارد HDR10 را مانند پورت USB-C و فرمت دالبی ویژن را مشابه پورت لایتنینگ در نظر بگیرید. لازم به ذکر است که به لحاظ تکنیکی فرمت HDR10 قادر است تا تنظیمات کنتراست و رنگ را به‌صورت استاتیک برای هر محتوا در تمام طول زمان پخش انجام ‌دهد، به این صورت که بدون توجه به صحنه در حال نمایش، تنظیمات کنتراست و رنگ ثابت خواهد بود. برخلاف HDR10 فرمت دالبی ویژن (Dollby Vision) از تنظیمات داینامیک استفاده می‌کنند. به این صورت که با هر صحنه یا حتی هر فریم از فیلم تنظیمات بهینه کنتراست و رنگ را اعمال می‌کنند و در نتیجه مناسب‌ترین حالت نمایش HDR را تولید می‌کنند.

فرمت Dollby Vision از اطلاعات داینامیک متا دیتای محتوا برای تنظیمات سخت افزاری تلویزیون با توجه به برند و مدل سازنده طبق قراردادی که بین شرکت دالبی و تولید کننده وجود دارد، استفاده می‌کند. این یک امتیاز مثبت برای دالبی ویژن محسوب می‌شود چرا که در فرمت HDR10 نیازی به فرایند تنظیمات نسبتا پیچیده سخت‌افزاری وجود ندارد.

خوب است بدانید که شرکت سامسونگ با تولید فرمت‌هایی مانند HDR10+ فاصله خود را با فرمت دالبی ویژن کم کرده است. همچنین برخی از سازندگان مشهور تلویزیون، شرایطی را مهیا کرده‌اند که بتوان از هر دو فرمت در دستگاه استفاده کرد.

• +HDR10

سامسونگ و Amazon Video یا Prime Video استاندارد HDR10+ را در سال 2017 به‌عنوان نسخه بهبودیافته HDR10 و رقیب دالبی ویژن معرفی و پشتیبانی کردند. یکی از تفاوت‌های HDR10+ با HDR10 این است که علاوه‌بر پشتیبانی از فرمت رنگ 10 بیتی، از متا دیتای پویا برای نمایش استفاده می‌کنند که قادر است تا سطح روشنایی و رنگ را فریم به فریم کنترل کنند و در این صورت تصاویر واقعی‌تری را نمایش دهند. این استاندارد از حداکثر روشنایی 4,000 نیتی پشتیبانی می‌کند و از همین رو کنتراست آن نیز افزایش پیدا خواهد کرد.

سازندگان محتوا برای استفاده از استاندارد HDR10+ به پرداخت حق امتیاز نیاز ندارند. اما از آن‌جایی که سه شرکت فاکس، پاناسونیک و سامسونگ مورد حمایت و پشتیبانی استاندارد HDR10+ هستند تا به این لحظه فرمت HDR10+ تنها با تلویزیون‌های سامسونگ و پاناسونیک سازگاری دارند. استاندارد HDR10+ قادر به پشتیبانی از برخی قابلیت‌های ارائه شده توسط دالبی ویژن و در قیاس با این فرمت ارزان‌تر است. این استاندارد در Prime Video آمازون و دستگاه‌هایی که Ultra HD Blu-Ray دارند پشتیبانی خواهد کرد.

• HLG

استاندارد HLG (Hybrid Log Gamma) با هدف ارائه بهتر HDR در سال 2018 توسط شرکت‌های BBC و NHK توسعه داده شده است. این استاندارد به جهت سازگاری با فرمت SDR و همچنین پخش تلویزیونی و تسهیل ارسال تصاویر ساخته شده است. خروجی این استاندارد از نظر کیفی به خوبی HDR10+ نخواهد بود اما تولیدکنندگان بسیاری مانند سامسونگ، ال‌جی و سونی از این استاندارد در تلویزیون‌های خود پشتیبانی می‌کنند. برخلاف دیگر استانداردهای HDR فرمت HLG از متادیتا استفاده نمی‌کند. این استاندارد از ترکیب منحنی گامایی که تلویزیون‌ها برای محاسبه روشنایی محتوای SDR و منحنی لگاریتمی برای محاسبه سطوح بسیار بیشتر روشنایی که تلویزیون‌های دارای HDR تولید می‌کند بهره می‌برند.

استاندارد HLG لایه اطلاعات مربوط به HDR را بر روی سیگنال SDR قرار می‌دهد و چنانچه تلویزیونی از HDR پشتیبانی نکند تنها تصویر SDR محتوا را نمایش می‌دهد. اما در سویی دیگر تلویزیون‌هایی که از HDR پشتیبانی می‌کنند با بهره‌گیری از این فرمت می‌توانند تصاویری روشن‌تر و جذاب‌تر نمایش خواهند داد. لازم به ذکر است که ضعف این استاندارد در نمایش جزئیات سایه‌ها و صحنه‌های تاریک است.

تکنولوژی HDRi چیست؟

این فناوری که مخفف شده عبارت HDR Intelligence است یک فناوری هوشمند به حساب می‌آید که توسط شرکت بنکیو با هدف بهبود و ارتقا صفحه نمایش HDR ارائه شده است. در واقع فناوری HDRi قادر است تا با توجه به محیط اطراف حداکثر میزان روشنایی و کنتراست را به طور خودکار تغییر دهند. این فناوری از طریق حسگر نصب شده بر روی مانیتور یا الگوریتم‌های پردازش سفارشی، با توجه به تغییرات نور محیط اطراف شما، روشنایی و کنتراست و حتی دمای رنگ داده‌های HDR را بهینه و تنظیم می‌کند. این تکنولوژی به صورت نامرئی و بدون اطلاع به کاربر وارد عملیات می‌شود.

مزایای تکنولوژی HDRi

تنظیم و شناسایی خودکار موقعیت کاربر، میزان روشنایی و رنگ داده‌ها باعث خواهد شد تا چشم کاربر آسیبی نبیند و برای مخاطب مشکلاتی همچون تاری دید، سرگیجه، کاهش بینایی و ... رخ ندهد و میزان روشنایی صفحه نمایش از حالت استاندارد خارج نخواهد شد. از طرف دیگر محدوده دینامیکی و کنتراست افزایش خواهد یافت و این امکان را فراهم خواهد ساخت که تصاویر و داده‌های خود را با جزئیات و وضوح بیشتری مشاهده کنند. از دیگر مزایای فناوری HDRi نمایش واقعی و با کیفیت رنگ‌ها، سایه‌ها و هرگونه هاله موجود در تصاویر است. از دیگر مزایای این فناوری می‌توان به بهبود کیفیت بازی اشاره کرد. به طور مثال تصور کنید که شما می‌توانید همه چیز را در صفحه نمایش مانیتور گیمینگ خود با جزئیات مشاهده کنید و بدین صورت تمام نقاط پنهان بازی برای شما نمایان خواهد شد و شانس شما برای پیروزی افزایش خواهد یافت قطعا تجربه لذت بخشی را تجربه خواهید کرد.

چرا HDRi مهم است؟

فناوری HDRi را مانند هر فناوری جدید دیگر در نظر بگیرید که می‌تواند امکانات جدیدی را در اختیار مصرف‌کنندگان خود قرار دهد. این فناوری هوشمند با بهینه‌سازی منحصر به‌فرد برای محتوا و محیط شما یک تصویر ایده‌آل برای شما به‌وجود می‌آورد. رنگ‌ها زنده خواهند بود، کنتراست بهبود خواهد یافت، جزئیات بسیار بهتر مشخص خواهد شد و در نهایت تصویر متعادل‌تری ایجاد خواهد می‌‎شود.

سخن آخر

امروزه اکثر افراد در زندگی روزمره خود به طرق مختلفی از تکنولوژی برای تماشای سریال‌های مورد علاقه‌شان، انجام بازی‌های دیجیتالی و غیره استفاده می‌کنند. یکی از مسائل مهم برای داشتن تجربه عالی کاربری برخورداری از کیفیت بالای محتوای صفحه نمایش است. همانطور که در مطالب بالا گفته شد دو فناوری HDR و HDRi دارای محدوده دینامیکی بالایی هستند که تاثیر به سزایی بر روی کیفیت تصاویر می‌گذارند. اگر چنانچه از فناوری HDR لذت می‌برید ما پیشنهاد می‌کنیم تا از HDRi استفاده کنید چرا که به سهولت تجربه محدوده دینامیکی بهتری خواهید داشت.