Виды HDR в телевизорах

Содержание

Эта статья будет полезна QA инженерам, разработчикам приложений, OEM-производителям и SOC дизайнерам, которые хотят внедрить или идентифицировать HDR контент. В ней мы рассмотрим основные HDR стандарты, их идентификацию и валидацию для H.264/AVC, H.265/HEVC, VP9 и AV1.

396 просмотров

Стоит отменить, что термин HDR носит собирательный характер, поскольку на рынке представлено несколько стандартов реализации HDR от разных вендоров. Наибольшее распространение получили четыре стандарта HDR: HDR10, HLG, HDR10+ и Dolby Vision. На рисунках 1.1 и 1.2 представлены бренды производителей телевизоров с поддержкой HDR, а на рисунке 2 вы можете ознакомиться с поддержкой HDR у стриминговых сервисов.

Рис.1.1 Бренды ТВ с поддержкой HDR в США.
Рис.1.2 Бренды ТВ с поддержкой HDR в Европе.
Рис.2 Стриминговые сервисы с поддержкой HDR.

Чтобы воспроизвести HDR контент, необходимы правильно подготовленный контент, соответствующий стандарту, а также декодер и дисплей, поддерживающие HDR стандарт.

4K HDR — дешевым не бывает?! SmartTV приставка не спасет дешевый ТВ?!

Этот стандарт был принят в 2014 году. HDR10 получил широкое распространение благодаря простоте в эксплуатации и отсутствию лицензионных отчислений. Стандарт описывает видеоконтент, соответствующий рекомендациям UHDTV Rec. ITU-R BT. 2020.

Описание видеоконтента для стандарта HDR10

HDR10 базируется на PQ EOTF функции передачи, из-за чего такой видеоконтент не совместим с SDR дисплеями. Также HDR10 имеет один единственный слой видеоконтента.

Стандарт задействует статические метаданные, которые применяются ко всей видеопоследовательности. С одной стороны, статическая реализация упрощает эксплуатацию. В то же время она не учитывает необходимость разных тонов для статических и динамических, ярких и темных сцен, поэтому требуется применение глобальных компенсаций. Таким образом, HDR10 не способен полностью передать задумку и видение автора.

Метаданные HDR10 включают в себя mastering display colour volume и content light level information.

Mastering display colour volume — параметры дисплея, которые использовались для создания видеоконтента и считаются эталонными. При воспроизведении видеоконтента дисплей будет перенастроен относительно эталона.

Mastering display colour volume описывает:

Display_primaries, координаты Х и Y трех основных компонентов цветности;
White_point, координаты X и Y точки белого;
Max_display_mastering_luminance, номинально максимальная яркость дисплея мастеринга в единицах 0,0001 кд/м2;
Min_display_mastering_luminance, номинально минимальная яркость дисплея мастеринга в единицах 0,0001 кд/м2.

Content light level information — значение верхней границы номинального целевого уровня яркости изображений. Оно включает в себя:

Content light level information (MaxCLL), указывает верхнюю границу максимального уровня яркости пикселя в кд/м2;
Max_pic_average_light_level (MaxFALL), указывает верхнюю границу максимального среднего уровня яркости целого кадра в кд/м2.

У H.264/AVC и H.265/HEVC видеоформатов метаданные HDR10 могут быть указаны на двух уровнях.

Нужны ли 4K OLED и HDR в телевизорах?

На уровне элементарного видеопотока в соответствующих SEI заголовках блока доступа IDR. На рисунке 3 представлен пример SEI Mastering display colour volume и Content light level information для видеопоследовательности HEVC: максимальная номинальная яркость 1000 кд/м2, минимальная номинальная яркость 0,05 кд/м2, MaxCLL 1000 кд/м2, MaxCLL 400 кд/м2, а также координаты компонентов цветности и точки белого.
На уровне MP4 медиаконтейнера: mdcv (Mastering display colour volume) и clli (Content light level) боксы;
На уровне MKV/WebM медиаконтейнера: SmDm и CoLL боксы.

Рис.3 SEI сообщения: Content light level и Mastering display colour volume.

У VP9 данные располагаются на уровне медиаконтейнера:

MKV/WebM: SmDm (Mastering Display Metadata) и CoLL (Content Light Level) (рис. 4);
MP4: mdcv и clli боксы.

Рис.4 Mastering Metadata для видеопоследовательности VP9.

У AV1 метаданные располагаются:

На уровне элементарного видеопотока и сигнализируются с помощью OBU синтаксиса (metadata_hdr_mdcv и metadata_hdr_cll);
На уровне MP4 медиаконтейнера: mdcv и clli боксы;
На уровне MKV/WebM медиаконтейнера: SmDm и CoLL боксы.

Стандарт HLG появился в 2015 году и также получил широкое распространение. Стандарт описывает видеоконтент, соответствующий спецификации BT 2020.

Описание видеоконтента в стандарте HLG

HLG, как и HDR10, имеет один слой видеоконтента. В отличие от HDR10, HLG не имеет метаданных, поскольку задействует гибридную логарифмическую функцию HLG EOTF, частично повторяющую кривую функции SDR, частично HDR (рис. 5).

Такая реализация теоретически позволяет воспроизводить HLG как на дисплеях, поддерживающих PQ EOTF (HDR10, HDR10+, Dolby Vision), так и на SDR дисплеях с колориметрическими параметрами, соответствующими BT. 2020. Что касается степени реалистичности, HLG, как и HDR10, не способен полностью передать задумку и видение автора. А из-за особенностей функции HLG EOTF изменения оттенков могут быть заметны на дисплее SDR, если изображения содержат яркие области насыщенного цвета. Как правило, искажения наблюдают в сценах с зеркальными бликами.

Рис.5. Кривая HLG относительно SDR и PQ HDR.

Идентифицировать видеопоток HLG можно по параметру Transfer_characteristics, который будет иметь значение 14 или 18.

Для H.264/AVC и H.265/HEVC параметр может быть указан:

На уровне MP4 медиаконтейнера: в avcc, hvcc или colr боксах (рис. 6);
На уровне MKV/WebM медиаконтейнера в соответствующем видео TrackEntry и colour боксе;
На уровне элементарного стрима в заголовках SPS → VUI → video_signal_type_present_flag → colour_description_present_flag → Transfer_characteristics (рис. 6);
SEI сообщение Alternative transfer characteristics, расположенное в блоке доступа IDR на уровне элементарного потока. Сообщение содержит параметр preferred_transfer_characteristics = 18 (рис. 7). При расхождении значений в SEI, VUI или медиаконтейнере, значению SEI отдается приоритет.

Еще по теме: Blackton телевизор отзывы покупателей

Для VP9 параметр может быть указан на уровне медиаконтейнера:

MP4: в vpcс и сolr боксах;
MKV/WebM: colour бокс.

Для AV1 параметр может быть указан:

На уровне элементарного потока в OBU Sequence Header → color_config → if(color_description_present_flag) → Transfer_characteristics;
На уровне MP4 медиаконтейнера в av1с и colr боксах;
на уровне MKV/WebM медиаконтейнера в соответствующем видео TrackEntry и colour боксе.

Источник: vc.ru

Мониторы и телевизор с HDR: типы, характеристики и различия

В последнее время, HDR — один из терминов, которые чаще всего повторяются, когда мы говорим о телевизоре и мониторах, и из-за этого «появляется» все больше и больше типов HDR, до такой степени, что вы, возможно, даже слышали фразы вроде «что HDR не настоящий ». В этой статье мы расскажем вам о типы HDR что есть, какими характеристиками они обладают и чем отличаются друг от друга, чтобы при покупке телевизора или монитора с HDR вы знали, что именно вы покупаете.

Как вы знаете, HDR означает «High Dynamic Range» или «High Dynamic Range», что теоретически обеспечивает более высокий уровень контраста между светлыми и темными изображениями, которые мы видим на экране, чтобы создать гораздо более захватывающий и даже реалистичный опыт. . . С самого начала это может не сказать вам много, но на самом деле это может быть довольно значительным и иметь существенное значение с точки зрения качества обеих панелей.

HDR и DisplayHDR… в чем разница?

Прежде всего, мы должны знать, как различать сертификаты HDR и DisplayHDR. DisplayHDR определяет ряд измеряемых параметров и различается на разных уровнях: 400, 500, 600, 1000, 1400, 400 True Black и 500 True Black. Минимальные спецификации определены VESA (и рассчитываем, что это минимальные значения, поэтому они обычно выше), и вы можете увидеть их в этой таблице.

Поэтому не следует путать HDR как таковой и сертификацию DisplayHDR; В последнем случае, как мы видели в таблице, существует ряд минимальных параметров, определенных для панелей. в то время как остальные HDR (что некоторые называют «ненастоящими») не сертифицированы и действительно являются неопределенными спецификациями, поскольку не определена стандартная методология тестирования.

С учетом сказанного, давайте посмотрим на существующие типы HDR.

Какие существуют типы HDR и чем они отличаются?

HDR достигается с помощью методов визуализации и обработки, и поэтому может отличаться от экрана к экрану в зависимости от механизма рендеринга и техники, используемой для него. Однако цель одна и та же: добиться большего диапазона уровней экспозиции во всех областях изображения, чтобы мы могли видеть наиболее яркие и реалистичные цвета.

Итак, давайте посмотрим на все существующие типы HDR и на то, чем они отличаются.

HDR10

В данном случае это бесплатная лицензия, и по этой причине мы увидим множество мониторов и телевизоров, которые используют это маркетинговое заявление. Что отличает этот тип HDR от других, так это то, что он использует не динамические метаданные, а статические метаданные для обработки изображений.

HDR10 +

В этом случае разница в том, что используются динамические метаданные. Это было реализовано в результате сотрудничества между Samsung и Amazon, и мы сможем найти доступный контент, совместимый с этим форматом, только на Amazon Prime Видео, Netflixи фильмы Blu-Ray. Его лицензия также бесплатна, поэтому производители очень активно используют его, и с этим типом HDR становится все больше и больше контента.

HDR ГВУ

Это формат, разработанный телевизионными сетями BBC и NHK, и, как вы понимаете, он предназначен для предоставления HDR-контента в прямом эфире на телевидении. Этот формат принят несколькими производителями, в том числе LG, SONY (в их линейке OLED) и Panasonic, хотя для его использования требуется платная лицензия, поэтому у него не так много бюллетеней для процветания в отрасли.

Динамический HDR

Этот термин используется все больше и больше, и это связано с тем, что он появился благодаря улучшениям стандарта HDMI 2.1, поскольку он позволяет использовать технологию динамического отображения тонов. Этот тип HDR использует динамические метаданные и позволяет пользователю настраивать такие параметры, как контраст, яркость и цвет в реальном времени.

Статический HDR против динамического

HDR Dolby Vision

Это еще один из типов HDR, который многие производители используют в рекламных целях. Это более продвинутый HDR, чем предыдущие, но для него требуется специальный процессор изображений как для плеера, так и для экрана, поэтому он доступен только в моделях очень высокого класса. Одно из отличий от остальных заключается в том, что этот тип HDR предлагает до 10,000 1,000 нит максимальной яркости (по сравнению, например, с 10 нит в HDRXNUMX) и что обработка изображения выполняется для каждого независимого кадра.

Еще по теме: Можно ли включать телевизор в доме умершего человека

Источник: itigic.com

Всё об HDR

Несмотря на все недостатки и устаревший технологический процесс, сегодня видеоконтент в формате SDR (Standard Dynamic Range) сохраняет доминирующее положение на медиарынке. HDR формат (High Dynamic Range) только начинает свою экспансию.

В этой статье мы расскажем, чем различаются SDR и HDR, и рассмотрим основные HDR стандарты, их идентификацию и валидацию для H.264/AVC, H.265/HEVC, VP9 и AV1. Эта статья будет полезна QA инженерам, разработчикам приложений, OEM-производителям и SOC дизайнерам, которые хотят внедрить или идентифицировать HDR контент.

Чем отличается HDR от SDR

Колориметрические параметры

SDR формат базируется на колориметрических параметрах, описанных в Rec. ITU-R BT. 709. Они охватывают всего лишь 35,9% видимого человеческим глазом спектра системы CEI 1931 (Рис. 1). В свою очередь HDR использует цветовые параметры Rec.ITU-R BT.

2020, охватывающие 75,8% спектра.

Рис.1 Цветовое пространство системы CEI 1931.

Глубина цвета

Глубина цвета SDR — 8 бит. SDR не запрещает использовать 10 бит, но на практике подавляющее большинство видеоконтента сжато с глубиной цвета 8 бит. Это означает, что у каждого из базовых цветов — красного, зеленого и синего — может быть 2 8 значений, равное 256 или суммарное количество 256х256х256 = 16 777 216 цветов.

Это много, но человеческий глаз видит гораздо больше, поэтому на практике различает ступенчатые переходы у SDR видео (Рис. 2). Особенно это заметно на градиентных сценах фона, например неба.

Рис.2 Глубина цвета 8 и 10 бит.

У HDR минимальная глубина цвета — 10 бит: 1024 возможных значений для каждого базового цвета или суммарно 1 073 741 824 цветов, что в 64 раза больше, чем у SDR. Такое изображение гораздо ближе к действительному, однако при определенных обстоятельствах человеческий глаз все еще способен заметить ступенчатость цветовых переходов.

Яркость

Человеческий глаз устроен так, что помимо компонентов цветности различает и компонент яркости, причем яркость воспринимается гораздо острее. SDR ограничен яркостью в 100 кд/м 2 , в то время как теоретические возможности стандартов HDR достигают 10 000 кд/м 2 .

На практике дисплеи с поддержкой HDR из среднего ценового сегмента заявляют яркость 1000 кд/м 2 , премиальный сегмент предлагает яркость до 4000 кд/м 2 , но для определенных сцен и на непродолжительное время.

Стандарты HDR

Стоит отменить, что термин HDR носит собирательный характер, поскольку на рынке представлено несколько стандартов реализации HDR от разных вендоров. Наибольшее распространение получили четыре стандарта HDR: HDR10, HLG, HDR10+ и Dolby Vision. На рисунках 3.1 и 3.2 представлены бренды производителей телевизоров с поддержкой HDR, а на рисунке 4 вы можете ознакомиться с поддержкой HDR у стриминговых сервисов.

Рис.3.1 Бренды ТВ с поддержкой HDR в США.

Рис.3.2 Бренды ТВ с поддержкой HDR в Европе.

Рис.4 Стриминговые сервисы с поддержкой HDR.

С помощью StreamEye вы можете проверить параметры на уровне элементарного потока, а Stream Analyzer поможет верифицировать параметры как на уровне элементарного потока, так и на уровне медиаконтейнера для файлов. В новой версии Boro будет доступно определение формата HDR, представление и проверка метаданных для потокового вещания.

HDR10

Разрешение	До 7680 × 4320 (8K) пикселей
Соотношение сторон	16:9
Соотношение пикселей	1:1
Развертка	Прогрессивная
Частота кадров (fps)	До 120
Глубина цвета	10–12 бит
Колориметрические параметры	BT. 2020
Яркость	до 10 000 кд/м 2 в освещенных сценах, в темных до 0,0001 кд/м 2

Метаданные HDR10 включают в себя mastering display colour volume и content light level information.

Mastering display colour volume описывает:

Display_primaries, координаты Х и Y трех основных компонентов цветности;
White_point, координаты X и Y точки белого;
Max_display_mastering_luminance, номинально максимальная яркость дисплея мастеринга в единицах 0,0001 кд/м 2 ;
Min_display_mastering_luminance, номинально минимальная яркость дисплея мастеринга в единицах 0,0001 кд/м 2 .

Content light level information (MaxCLL), указывает верхнюю границу максимального уровня яркости пикселя в кд/м 2 ;
Max_pic_average_light_level (MaxFALL), указывает верхнюю границу максимального среднего уровня яркости целого кадра в кд/м 2 .

У H.264/AVC и H.265/HEVC видеоформатов метаданные HDR10 могут быть указаны на двух уровнях.

На уровне элементарного видеопотока в соответствующих SEI заголовках блока доступа IDR. На рисунке 5 представлен пример SEI Mastering display colour volume и Content light level information для видеопоследовательности HEVC: максимальная номинальная яркость 1000 кд/м 2 , минимальная номинальная яркость 0,05 кд/м 2 , MaxCLL 1000 кд/м 2 , MaxFALL 400 кд/м 2 , а также координаты компонентов цветности и точки белого.
На уровне MP4 медиаконтейнера: атомы mdcv (Mastering display colour volume) и clli (Content light level);
На уровне MKV/WebM медиаконтейнера: атомы SmDm и CoLL.

Еще по теме: Как настроить антенну дельта для телевизора

Рис.5 SEI сообщения: Content light level и Mastering display colour volume.

У VP9 данные располагаются на уровне медиаконтейнера:

MKV/WebM: SmDm (Mastering Display Metadata) и CoLL (Content Light Level) (рис. 6);
MP4: атомы mdcv и clli.

Рис.6 Mastering Metadata для видеопоследовательности VP9.

У AV1 метаданные располагаются:

На уровне элементарного видеопотока и сигнализируются с помощью OBU синтаксиса (metadata_hdr_mdcv и metadata_hdr_cll);
На уровне MP4 медиаконтейнера: атомы mdcv и clli;
На уровне MKV/WebM медиаконтейнера: атомы SmDm и CoLL.

HLG

Разрешение	До 7680 × 4320 (8K) пикселей
Соотношение сторон	16:9
Соотношение пикселей	1:1
Развертка	Прогрессивная
Частота кадров (fps)	До 120
Глубина цвета	10–12 бит
Колориметрические параметры	BT. 2020, BT. 2100, BT. 709
Яркость	до 1000 кд/м 2 в освещенных сценах, в темных до 0,0001 кд/м 2

Рис.7. Кривая HLG относительно SDR и PQ HDR.

Идентифицировать видеопоток HLG можно по параметру Transfer_characteristics, который будет иметь значение 14 или 18.

Для H.264/AVC и H.265/HEVC параметр может быть указан:

На уровне MP4 медиаконтейнера: в атомах avcc, hvcc или colr (рис. 8);
На уровне MKV/WebM медиаконтейнера в соответствующем видео ТrackEntry и атоме colour;
На уровне элементарного стрима в заголовках SPS → VUI → video_signal_type_present_flag → colour_description_present_flag → Transfer_characteristics (рис. 8);
SEI сообщение Alternative transfer characteristics, расположенное в блоке доступа IDR на уровне элементарного потока. Сообщение содержит параметр preferred_transfer_characteristics = 18 (рис. 9). При расхождении значений в SEI, VUI или медиаконтейнере, значению SEI отдается приоритет.

Для VP9 параметр может быть указан на уровне медиаконтейнера:

MP4: в атомах vpcс и сolr;
MKV/WebM: атом colour.

Для AV1 параметр может быть указан:

На уровне элементарного потока в OBU Sequence Header → color_config → if(color_description_present_flag) → Transfer_characteristics;
На уровне MP4 медиаконтейнера в атомах av1с и colr;
на уровне MKV/WebM медиаконтейнера в соответствующем видео TrackEntry и атоме colour.

Рис. 8. Часть SPS → VUI параметров из атомов AvcС и colr MP4 медиаконтейнера.

Рис. 9. SEI сообщение Alternative transfer characteristics.

HDR10+

Стандарт также описывает видеоконтент, соответствующий рекомендациям UHDTV BT.2020.

Разрешение	До 7680 × 4320 (8K) пикселей
Соотношение сторон	16:9
Соотношение пикселей	1:1
Развертка	Прогрессивная
Частота кадров (fps)	До 120
Глубина цвета	10–16 бит
Колориметрические параметры	Rec. BT. 2020
Яркость	до 10000 кд/м 2 в освещенных сценах, в темных до 0,0001 кд/м 2

HDR10+ задействует PQ EOTF, поэтому несовместим с SDR дисплеями.

В отличие от HDR10, HDR10+ задействует динамические метаданные, что позволяет более эффективно редактировать каждую сцену в процессе мастеринга, тем самым полностью передавать задумку автора. Во время воспроизведения контента дисплей перестраивается от сцены к сцене таким образом, как ее создал автор.

HDR10+ предлагает обратную совместимость с HDR10. В том случае, если дисплей не поддерживает HDR10+ динамические метаданные, но поддерживает статические метаданные HDR10, и в потоке или медиаконтейнере такие данные присутствуют, диcплей может воспроизвести видеопоследовательность по стандарту HDR10.

У H.264/AVC и H.265/HEVC динамические метаданные находятся на уровне элементарного потока в SEI user_data_registered_itu_t_t35 (рис. 10). У VP9 метаданные они указаны в BlockAddID (ITU-T T.35 metadata) WebM контейнера. У AV1 метаданные указаны в metadata_itut_t35() OBU синтаксисе.

Рис. 10. Динамические метаданные HDR10+, SEI сообщение.

Dolby Vision

Проприетарный и наиболее сложный HDR стандарт, разработанный и лицензируемый компанией Dolby. HDR стандарт, описывающий возможность применения сразу двух слоев в одном видеофайле: базового (Base layer, BL) и улучшенного (Enhancement layer, EL). В действительности наличие двух видео слоев встречается редко из-за большого размера видео файлов и сложностей с подготовкой и воспроизведением такого контента.

Стандарт Dolby Vision имеет 5 предопределенных профилей: 4, 5 ,7 , 8 (8.1 и 8.4) и 9.

Источник: www.elecard.com