Upplösningen för videoformat har ökat från standardupplösning till högupplöst och nu senast till 4K. Dessa format använder dock fortfarande samma färgrymd. Dessutom har de ett standard dynamiskt omfång (SDR) på mellan 6 och 10 stopp. När TV-skärmar växer sig större och ljusare blir begränsningarna för äldre teknik, som ursprungligen utvecklades för CRT-TV, mer uppenbara. Video med högt dynamiskt omfång (HDR) tar upp dessa problem. Men vad är HDR-video?
I videotermer relaterar dynamiskt omfång till kontrast. Det är skillnaden mellan de ljusaste och mörkaste delarna av en bild. Dynamiskt omfång mäts i stopp. Ett stopp är en förändring som fördubblar mängden ljus. Det mänskliga ögats dynamiska omfång är cirka 20 stopp. Det konverteras till ett kontrastförhållande på 1 000 000 till 1.
HDR-video ger dig vitare vita och svartare svärta
HDR-video övervinner bristerna i de äldre videoformaten och ger bilder med ett bredare färg- och ljusstyrkaspektrum. Den har ett dynamiskt omfång på minst 13 stopp, mycket högre än SDR-video. Det betyder att HDR-video kan producera vitare vitt, svartare svärta och kan urskilja fler nyanser av grått däremellan. I praktiken betyder det att HDR bevarar fler detaljer i mörka skuggor och i de ljusaste delarna av bilden.
På grund av den ytterligare informationen som den innehåller kräver HDR-video minst ett 10-bitars färgdjup jämfört med 8-bitars för SDR-video. För mer information om bitdjup, läs Förstå bitdjup och färgåtergivning för video.
Brett färgomfång
Även om HDR rent tekniskt endast hänvisar till luminansen (ljusstyrkan) hos en videobild, har de huvudsakliga HDR-videoformaten också ett brett färgomfång. Ett färgomfång (eller färgrymd) representerar alla färger som en TV eller projektor kan visa. Så ju större färgomfånget är, desto fler färger kan enheten visa.
Branschstandardens färgomfång för högupplösta TV-sändningar, videostreaming och Blu-ray kallas Rec. 709. Emellertid har Rec. 709 täcker bara cirka 36 procent av intervallet för CIE 1931-färgkartan, som representerar alla färger som det mänskliga ögat kan se (det synliga spektrumet). HDR-video överensstämmer med Rec. 2020 brett färgomfång som är mycket större och täcker nästan 76 % av CIE 1931-färgkartan.
All denna extra information om färg och ljusstyrka betyder att datahastigheterna för HDR-video är för höga för Blu Ray-uppspelning. Det betyder att du måste använda 4kKUltra HD Blu Ray-skivor för att arbeta med det nya formatet. Streamingtjänster online, som Amazon Video och Netflix, erbjuder också HDR-videoinnehåll.
HDR-videostandarder
Som ofta är fallet med ny utveckling inom teknik, finns det för närvarande ett antal olika standarder för HDR-video. De två huvudformaten är Dolby Vision och HDR10.
Dolby Vision
Dolby Vision är ett eget HDR-videoformat utvecklat av Dolby. Den här standarden använder dynamisk metadata för att justera nivåer av ljusstyrka från scen till scen, och till och med bildruta till bildruta. Detta innebär att Dolby Vision bevarar ännu fler detaljer i skuggorna av mörkare scener eller höjdpunkterna i ljusare scener.
Dessutom använder Dolby Vision metadata för att finjustera videon baserat på utrustningen som används för att visa den. Ljusnivåer och färgnivåer justeras baserat på värden som fastställs av Dolby och tillverkaren av en TV eller projektor. Det betyder att bilden är optimerad baserat på de specifika egenskaperna hos enheten som den visas på.
Dolby Vision är ett licensierat format och kompatibel utrustning måste vara certifierad av Dolby.
HDR10
Till skillnad från Dolby Vision använder HDR10 statisk metadata. Detta innebär att ljus- och färgnivåer är absoluta värden för en video och inte varierar från scen till scen.
HDR10-formatet definierar en rad specifikationer för innehåll och skärmar att följa. Den justerar dock inte videouppspelningen för de individuella funktionerna på en viss skärm.
En fördel med HDR10 framför Dolby Vision är att det är en öppen standard. Detta innebär att alla företag kan använda den utan att behöva betala en licensavgift.
Två andra format som du bör vara medveten om är HDR10+ och HybridLog-Gamma (HLG).
HDR10+
En variant av HDR10, Samsung utvecklade HDR10+ för att inkludera dynamisk metadata. HDR10+ justerar ljusnivåerna som visas för varje scen eller bildruta i en video men tar, precis som HDR10, inte hänsyn till skärmens specifika egenskaper.
Hybrid Log-Gamma (HLG)
Hybrid Log-Gamma utvecklades gemensamt av BBC från Storbritannien och NHK från Japan. HLG är designad för sändningsanvändning och är bakåtkompatibel med standardskärmar för dynamiskt omfång (SDR). HLG innehåller inte metadata. Istället använder den en kombination av en gammakurva för ljusstyrkan för SDR-innehåll och en logaritmisk kurva för högre nivåer av ljusstyrka när du använder en HDR-skärm.
Fångar HDR-video
Fotografering med högt dynamiskt omfång har varit populärt i många år. Denna teknik strävar efter att maximera det dynamiska omfånget som fångas när du fotograferar en scen med hög kontrast. Det fungerar genom att kombinera två (eller flera) fotografier, exponerade separat för högdagrar och för skuggorna. Den resulterande bilden har ett högre effektivt dynamiskt omfång än någon av de enskilda fotona.
Programmet Magic Lantern för Canons serie av DSLR:er använde en liknande metod för att fånga HDR-video, spela in alternativa bildrutor vid olika ISO. Teknikens effektivitet är dock begränsad. Det krävde en avsevärd grad av efterproduktionsbearbetning och alla rörelser i ramen skulle leda till överdriven rörelseoskärpa.
RED utvecklade HDRx som en egenutvecklad HDR-videolösning för sina EPIC- och SCARLET-kameror. Det fungerar genom att spela in två exponeringar inom det intervall som en standardkamera bara skulle spela in en bildruta. Den primära exponeringen är normal, med standardinställningarna för bländare och slutare. Den sekundära exponeringen använder en mycket kortare exponering för höglysskydd. Återigen kombineras de två bildströmmarna i efterproduktion för att uppnå ett högre dynamiskt omfång.
Sensorn i Arris Alexa-kamera har en egenutvecklad Dual Gain Architecture som samtidigt genererar två separata utläsningar, med olika nivåer av förstärkning, från varje pixel. Dessa två signaler kombineras till en enda bild med högt dynamiskt omfång. Detta förbättrar prestanda i svagt ljus och förhindrar avklippta högdagrar.
I praktiken kan de flesta moderna biokameror återge 14 eller fler stopp av dynamiskt omfång, vilket överskrider det dynamiska intervallet för filmen, som är cirka 13 stopp. Denna nivå av dynamiskt omfång är helt adekvat när du fotograferar för HDR-video. Kolla in vår guide till de bästa biokamerorna på marknaden idag för mer information.
Arbeta med HDR
Eftersom HDR-video är ett 10-bitarsformat måste du använda en 10-bitars HDR-skärm när du spelar in eller redigerar för att kunna övervaka din utdata exakt. Att arbeta med 10-bitarsfiler och 4K-video innebär att du också behöver en kraftfull dator med ett dedikerat grafikkort för att säkerställa smidig uppspelning när du förhandsgranskar dina bilder för redigering eller färggradering. För mer vägledning se An Editor's Guide to Working with HDR Video.
UHD-alliansen
När det gäller att köpa en ny tv för att titta på HDR-video är bilden inte så tydlig som du kanske hoppas - ofta bokstavligen! Många TV-apparater på marknaden har etiketten "HDR Ready". Men det betyder bara att TV:n kan ta emot och visa en HDR-videosignal. Det garanterar inte att skärmen kan visa hela utbudet av luminans- och färginformation för HDR-videoinnehållet.
UHD Alliance inkluderar en rad tillverkare, innehållsleverantörer och filmproduktionsbolag med Panasonic, Samsung, Sony, Netflix, Dolby och Twentieth Century Fox i sina led. UHD Alliance har utvecklat UHD Premium-specifikationen, som anger minimistandarder för en tv att följa, som täcker upplösning, färgbitdjup, färgomfång och dynamiskt omfång. Om du funderar på att köpa en ny TV bör du leta efter en med UHD Premium-logotypen för att säkerställa att du kan se ditt videoinnehåll i högsta kvalitet.