فناوری HDR چیست و چه کاری انجام می‌دهد؟

فناوری HDR چیست و چه کاری انجام می‌دهد؟ تصویر عمیق یا یک جریان پوچ تبلیغاتی!؟

High Dynamic Range یا به صورت مخفف، HDR، فناوری جدیدی است که بدون شک در سال‌های اخیر، نام آن را به دفعات شنیده‌اید یا حتی تجربۀ مشاهدۀ محتوا به کمک آن را داشته‌اید. اما نکتۀ مهم درمورد یک فناوری، فهم و دانش دقیقی است که ما دربارۀ آن به دست می‌آوریم. شناخت و دانشی که پیدا می‌کنیم، نه تنها ما را از کارکرد فناوری‌های پیرامون آگاه می‌کند، بلکه تجربۀ نهایی‌مان را نیز بهبود می‌بخشد. امروز در قسمتی دیگر از سری مطالب «تک پدیا»، با شما هستیم تا صرفاً درباره فناوری HDR و مشتقات آن صحبت کنیم. با لیون تک در ادامۀ مطلب همراه باشید.

فناوری یا به صورت کلی کلمه HDR زمانی به صورت عمومی و همه‌گیر درآمد که شرکت‌های پیشگام ساخت تلویزیون‌، مانند ال‌جی (LG) و سامسونگ (Samsung)، اقدام به ساخت و عرضۀ محصولات خود با قابلیت یا فناوری HDR کردند و نشان تجاری 4K HDR توسط رسانه‌ها به شدت برجسته شد. اما مردم عادی بدون این که دانش خاصی از فناوری HDR داشته باشند، اقدام به خرید تلویزیون‌ها یا نمایشگرهایی مجهز به این فناوری و قابلیت کردند. پیش از این که سراغ High Dynamic Range برویم، بیایید ابتدا بررسی کنیم که Dynamic Range چیست؟

داینامیک رنج در تلویزیون

کنتراست تلویزیون، در واقع تفاوت میان روشنایی و تاریکی صفحه را نشان می‌دهد و تعیین می‌کند که صفحه نمایش تا چه حد می‌تواند تاریک یا روشن شود. اما داینامیک رنج (Dynamic Range)، حد و حدود ویژه این تفاوت و تضاد را نمایش می‌دهد. این که سطح جزئیات در میان این بازه تاریک و روشن تا کجا به تصویر کشیده می‌شود، توسط داینامیک رنج تعریف می‌گردد.

به صورت کلی داینامیک رنج، همان کنتراست تصویر و HDR، همان گستره و بازه کنتراست است. با این حال، گسترش دادن این رنج میان تاریک و روشن برای بالا بردن جزئیات موجود در یک تصویر، کافی نیستند. یک پنل، هر چقدر تاریک (مثلا ۲۰۰ کاندلا بر متر مربع) یا روشن (مثلاً ۲۰۰۰ کاندلا بر متر مربع) باشد و ناحیه‌های تاریک تصویر هرچقدر زیاد (۰.۱ کاندلا بر متر مربع) یا کم (۰.۰۰۵ کاندلا بر متر مربع) باشد، در نهایت تنها نسبت به اطلاعات و سیگنال دریافتی جزئیات را در تصویر نشان می‌دهند.

محدودیت‌ها

بسیاری از فرمت‌های محبوب ویدیو که شامل پخش زندۀ تلویزیونی و دیسک‌های بلوری می‌شوند، به ساختارهای استانداردی که توسط محدودیت‌های فیزیکی تعیین شده‌اند، محدود شده و به صورت کلی، فناوری‌های قدیمی جلوی آن‌ها را می‌گیرند. به عنوان مثال، رنگ مشکی تنها تا جایی می‌تواند مشکی باشد که آن فناوری و استاندارد خاص به آن اجازه دهد یا رنگ سفید تا جایی سفید است که محدودیت‌های صفحه نمایش به ما می‌گوید.

حالا با پیشرفت فناوری و LED ارگانیک (OLED) و سیستم‌های بکلایت‌ روشن و خاموش شونده که روی پنل‌های جدید‌تر و مدرن‌تر قرار می‌گیرند، این رنج در حال افزایش یافتن است. این رنج و دامنه در صفحه نمایش‌های مدرن می‌تواند به مقادیر بالاتر و گسترده‌تری برسد اما فرمت‌های ویدیویی نمی‌توانند از این امکان بهره بگیرند.

به شکل خلاصه، تلویزیون به اندازه‌ای می‌تواند رنج داینامیک را در صفحه نمایش به تصویر بکشد که اطلاعات موجود در سیگنال دریافتی آن را در خود دارند. علاوه بر این، توانایی تلویزیون موردنظر در به تصویر کشیدن این رنج داینامیک نیز در تجربه نهایی کاربر یا گیمر فاکتور مهمی به حساب می‌آید.

فناوری HDR چیست؟

این دقیقاً همان‌جایی است که فناوری HDR به میان می‌آید. HDR محدودیت‌هایی که توسط سیگنال‌های قدیمی ویدیو به وجود می‌آید را حذف می‌کند و اطلاعات مربوط به میزان روشنایی و رنگ را در یک رنج و دامنه وسیع‌تر و گسترده‌تری فراهم می‌کند. صفحه‌‌های نمایشی که توانایی به تصویر کشیدن HDR یا دامنۀ پویای بالا دارند، می‌توانند آن اطلاعات خاص را بخوانند و تصویری را نمایش دهند که از یک طیف رنگ و روشنایی وسیع‌تری ساخته شده است.

به غیر از دامنۀ گسترده‌تر، ویدیو یا بازی HDR در واقع دارای داده‌های بیشتری است. این داده‌های بیشتر نسبت به ویدیوی معمولی، درواقع قدم‌های بیشتری در آن ناحیه‌های ویژه که پیش از این به آن‌ها اشاره شد، به وجود می‌آورد. این بدان معنی است که اشیاء بسیار روشن یا بسیار تاریک در یک صفحه نمایش، روشن‌تر یا تاریک‌تر از حالت قبلی به نظر می‌رسند؛ البته اگر صفحه نمایش از آن پشتیبانی کند. در این حالت جدید، تمام قدم‌های لازم درون سیگنال توصیف و تعریف شده‌اند و پردازندۀ تصویر آن‌ها را تولید نمی‌کند.

HDR به بیان ساده‌تر

به بیان ساده‌تر، محتوای HDR روی صفحه نمایش مجهز به HDR، می‌تواند روشن‌تر یا تاریک‌تر به نظر برسد و در این میان، سایه‌های خاکستری بیشتری را به تصویر بکشد. البته درباره این موضوع یک مشکل وجود دارد و آن هم میزان روشنایی نمایشگر است. بسیاری از نمایشگرها یا تلویزیون‌های مجهز به فناوری HDR که اتفاقاً در دستۀ میان‌رده قرار می‌گیرند، میزان روشنایی قابل توجهی در حالت HDR ندارند و نمی‌توانند آن سیگنال و اطلاعات را در بهترین حالت خود نشان دهند.

به همین دلیل، گاهی اوقات خرید برخی از تلویزیون‌های مجهز به HDR اشتباه است. به همین دلیل است که در تنظیمات گرافیکی بازی‌های مدرن، تنظیماتی برای تعیین میزان نور یا میزان سفیدی و سیاهی تصویر قرار می‌گیرد تا کاربران با داشتن هر نوع و هر رده سخت افزاری بتوانند از قابلیت‌ها و ویژگی‌های تصویر دارای HDR بهره بگیرند.

اما اگر نمایشگر یا تلویزیون مورد نظر ما دارای میزان نور و روشنایی کافی و خوبی بود، وضعیت چگونه است؟ محتوای HDR روی این تلویزیون‌ یا نمایشگرها، رنگ‌های قرمز، سبز و آبی زنده‌تر و عمیق‌تری تولید می‌کنند و در میان این طیف‌ها، سایه‌های بیشتری نمایان می شود. سایه‌های عمیق، تنها یک سری فضاهای خالی نیستند بلکه درحالی که تصویر بسیار تاریک باقی می‌ماند،

جزئیات بیشتری درون تاریکی قابل مشاهده است. در آن طرف قضیه، تصاویر روشن، تنها روشن و زنده نیستند بلکه جزئیات مناسبی روی روشن‌ترین سطوح، واضح باقی می‌مانند. همچنین اشیاء زنده و Vivid، تنها از رنگ‌ خاصی اشباع نشده‌اند بلکه سایه‌زنی‌های بیشتری از آن رنگ قابل مشاهده است.

جایگاه محتوای HDR در دوره و زمانه امروزی

اول از همه باید مشخص کنیم که تلویزیون 4K، الزاماً دارای فناوری HDR نیست. با این که تلویزیون‌ها معمولاً به صورت بستۀ کامل 4K HDR ارائه می‌شوند، اما این دو مفهوم وابستگی و ارتباط خاصی به یکدیگر ندارند. امروزه پخش‌ کننده‌های بلوری جدید می‌توانند به سادگی یک فیلم سینمایی 4K HDR را برای مردم پخش کرده و حتی صدای سوراند (Surround) دالبی اتموس (Dolby Atmos) مبتنی بر شئ (درباره فناوری‌های Dolby Atmos و Dolby Vision در مطالب بعدی و ادامه مطلب به شکل مفصل توضیح داده خواهد شد) را به مخاطب ارائه دهند.

همچنین در حوزۀ بازی‌های ویدیویی نیز HDR از نوع HDR10 (در ادامه توضیح داده می‌شود) در حال تبدیل شدن به یک استاندارد است و تقریباً تمام عناوین در نسل نهم کنسول‌های بازی، دارای این فناوری و قابلیت‌اند. البته نوع پیاده‌سازی HDR در بازی‌های مختلف توسط توسعه دهندگان گوناگون، متفاوت است و ممکن است در یک بازی، HDR بهتر و دقیق‌تری را نسبت به بازی دیگر مشاهده کنیم.

شاید جالب باشد بدانید که محتوای HDR از طریق استریم آنلاین نیز قابل تماشا است اما برای دریافت آن تصویر، باید اتصال اینترنت قدرتمند و سریعی داشته باشید. خبر خوب این که اگر پهنای باند شما اجازه تماشای محتوای 4K را می‌دهد، می‌توانید HDR را نیز همراه با آن دریافت نمایید. به عنوان مثال در اتصال اینترنت پیشنهادی آمازون (Amazon) و نتفلیکس (Netflix) گفته شده که برای دریافت تصاویر با رزولوشن 4K و فارغ از HDR بودن یا نبودن آن، باید میان ۱۵ تا ۲۵ مگابیت بر ثانیه پهنای باند اینترنت داشته باشید.

طیف رنگ یا Color Gamut چیست؟

این دقیقاً همان‌جایی است که HDR کمی پیچیده و شاید گیج‌کننده شود. طیف رنگ گسترده، ویژگی دیگری است که تلویزیون‌های بالارده آن را دارند و شاید سطح اطلاعات عمومی درباره آن، حتی نسبت به HDR نیز کمتر باشد. طیف رنگ گسترده با HDR در ارتباط است اما نه به صورت مستقیم! HDR با میزان درخشندگی و نوری که از تلویزیون برای نمایش دادن درخواست شده، سر و کار دارد.

دامنه و میزان رنگ، کاملاً جداگانه از نور تعریف می‌شود که اساساً به آن Chromaticity (کیفیت رنگ، مستقل از میزان نور) می‌گویند. پس دو مقدار و عامل جداگانه وجود دارند که به طرق مختلف با یکدیگر در ارتباط‌ هستند اما همچنان متمایز‌اند.

بیان فنی

به بیان فنی، HDR به صورت خاص تنها درخشندگی را تعیین می‌کند. چرا؟ به این دلیل که رنج داینامیک به همین معنی است؛ تفاوت میان روشنایی و تاریکی در یک صفحه. رنگ، به صورت کلی یک عامل یا فاکتور جداگانه است و بدون توجه به فرمت ویدیو، بر اساس فرمز، سبز، و آبی مطلق، مقادیری را تنظیم می‌کند.

با این حال، این HDR و رنگ، مبتنی بر این که ما چگونه نور را مشاهده و احساس می‌کنیم، به یکدیگر وابسته‌اند و دامنه یا رنج بیشتر و بزرگتر از نور، بدین معنی است که ما دامنه بهتر و بزرگتری از رنگ‌ها را دریافت و مشاهده می‌کنیم.

به همین دلیل است که تلویزیون‌های دارای فناوری HDR، اغلب می‌توانند طیف رنگ گسترده (Wide Color Gamut) یا دامنه‌ رنگی خارج از مقادیر استاندارد رنگ را که مثلاً در پخش زنده تلویزیون‌ مشاهده می‌کنیم (Rec.709) نمایش دهند. تمام توضیحات درباره طیف رنگ در تلویزیون‌ها یا نمایشگرها، ممکن است گیج کننده باشد اما نکتۀ مهم این است که با شناخت کامل فناوری HDR و حداقل شناخت سطحی و اندک از طیف رنگ، تلویزیون یا نمایشگری را خریداری کنیم که دارای طیف رنگی گسترده باشند.

انواع HDR

شاید تاکنون فکر می‌کردید که HDR یک مفهوم واحد و جهانی است و به دسته‌های مختلفی تقسیم نمی‌شود اما این در واقع درست نیست! چند نوع HDR یا دامنه پویایی بالا وجود دارد که هر کدام در شرایط مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. شناخت انواع HDR قطعاً برای درک بهتر این فناوری، لازم است.

دالبی ویژن (Dolby Vision)

دالبی ویژن در واقع فرمت اختصاصی دالبی از HDR است. با این که رسانه‌ها و شرکت‌های مختلف برای استفاده از نشان و سازگای دالبی (ویژن یا اتموس) نیازمند دریافت گواهی و لایسنس مخصوصی‌اند، اما دالبی ویژن به صورت کلی به مانند HDR10، تعریف دقیق و مطلقی ندارد. محتوای دالبی ویژن از یک فراداده (Metadata) پویا استفاده می‌کند.

این در حالی است که فرادادۀ ثابت، سطح یا میزان روشنایی را در محتوایی که تماشا می‌کنید، تعیین می‌کند. جالب است بدانید که فرادادۀ پویا، سطح روشنایی و تاریکی را بر اساس هر صحنه یا حتی هر فریم تنظیم می‌کند و جزئیات بیشتری از هر صحنه را به تصویر می‌کشد. این پویا بودن سطح نور محتوایی که تماشا می‌شود، کاملا جدا از تنظیمات روشنایی و نوری است که آن را با استفاده از تنظیمات تلویزیون خود تعیین می‌کنید.

علاوه بر این، دالبی ویژن از فراداده به گونه‌ای استفاده می‌کند که قابلیت‌های هر صفحه نمایش خاصی را در نظر می‌گیرد و تنها بر اساس مقادیر مطلقی که ویدیو با آن تهیه شده، کار نمی‌کند. این بدان معنی است که ویدیوی دالبی ویژن به تلویزیون یا نمایشگر شما می‌گوید طبق مقادیری که توسط تولید کننده تلویزیون و دالبی تعریف شده، از چه میزان نور و رنگ در هر صحنه استفاده شود.

نتیجه کار؟ احتمال این که سطح جزئیات بین تصاویر تاریک و روشن در دالبی ویژن بیشتر از HDR10 باشد، وجود دارد اما از آنجایی که دالبی ویژن یک استاندارد لایسنس شده به حساب می‌آید و به مانند HDR10 باز و آزاد نیست، در نهایت همه چیز در دالبی ویژن به نوع مستر کردن ویدیو یا محتوای مورد نظر بستگی دارد. بنابراین اگر نشان Dolby Vision را در انتهای یک فیلم یا در شروع یک بازی ویدیویی مشاهده کردید، بدانید که در ساخت و مستر کردن آن از این نوع HDR استفاده شده است.

HDR10

HDR10 یک استاندارد فنی است که توسط اتحاد UHD یا UHD Alliance معرفی شده است. HDR10 دامنه‌ها و خصوصیات تعریف شده و دقیقی دارد و محتوا و صفحه‌ نمایش باید برای استفاده از آن، واجد شرایط باشند. HDR10 از یک فرادادۀ ثابت استفاده می‌کند که روی تمام صفحات نمایش، به یک شکل دیده می‌شود.

این بدان معنی است که یک بازی یا ویدیویی که شامل HDR10 شود، مقادیر نور و رنگ را کاملاً مطلق در نظر می‌گیرد و در سراسر ویدیو یا بازی، بدون در نظر گرفتن نوع صفحه، تصاویر با یک سری اطلاعات و عملکرد ثابت به نمایش گذاشته می‌شوند. HDR10 یک استاندارد آزاد است و هر تولید کنندۀ محتوا، تولید کنندۀ کالا و توسعه دهنده‌ای می‌تواند به صورت آزادانه از آن استفاده کند.

+HDR10

اچ دی آر ۱۰ پلاس (+HDR10) یک استاندارد دیگر است که توسط سامسونگ توسعه یافته و در پایه و اساس خود از HDR10 بهره می‌گیرد. در واقع +HDR10 از همان روش و نوع HDR10 الگو می‌گیرد اما به جای بهره‌گیری از یک فرادادۀ ثابت، به مانند دالبی ویژن از یک فراداده پویا استفاده می‌کند. البته +HDR10 برای هر صفحه نمایش خاص، فرادادۀ منحصر به فردی ندارد اما می‌تواند داده‌های خود را برای هر صحنه یا هر فریم از یک ویدیو یا بازی تغییر دهد.

در نهایت +HDR10 نسبت به HDR10، جزئیات بیشتری در تصویر به نمایش می‌گذارد و دسترسی به آن آزاد و بدون نیاز به کارهای لاینسنس خاصی است.

Hybrid Log-Gamma

Hybrid Log-Gamma یا HLG به مانند HDR10 یا دالبی ویژن، همه‌گیر و عمومی نیست و از آنجایی که شاید توسط کاربران ایرانی مورد استفاده قرار نمی‌گیرد، تنها اشاره‌ای کوتاه به آن داریم. HLG به وسیله BBC و NHK (ژاپن) توسعه داده شده و در پخش زندۀ برخی از برنامه‌های BBC و DirecTV استفاده می‌شود. HLG حتی با تلویزیون‌های SDR نیز سازگار است، از فراداده به هیچ عنوان بهره‌گیری نمی‌کند و پتانسیل این را دارد که HDR را به شدت همه‌گیر سازد اما کمتر کاربری با آن آشنا است.

آیا HDR واقعاً ارزشش را دارد؟

رزولوشن و به صورت کلی، نمایشگرها و تلویزیون‌های 4K امروزه در حال تبدیل شدن به یک استاندارد و مفهوم عمومی هستند و در کنار رزولوشن 4K، فناوری HDR نیز راه خود را درون خانه‌ها باز کرده است. فناوری HDR هنوز به صورت جهانی به یک مفهوم و موضوع شناخته شده تبدیل نشده اما واضح است که HDR10 و دالبی ویژن در سال‌های اخیر ثابت کرده‌اند که بهبود‌های قابل توجه و متقاعد کننده‌ای در زمینه‌های کنتراست و رنگ تصاویر به وجود آمده است.

با تمام این تفاسیر، بیایید به یکی از مهم‌ترین پرسش‌‌های مطرح شده در این مطلب پاسخ بدهیم! آیا HDR ارزش ارتقا و پول اضافه‌ای که برای آن پرداخت می‌کنید، دارد یا خیر؟ پاسخ به این سوال کمی سخت است. اگر از نمایشگرها و تلویزیون‌های بودجه‌ای و ارزان‌ قیمت‌تر استفاده می‌کنید، شاید HDR آن‌چنان که باید و شاید تاثیر مثبتی روی تصویر و محتوای شما نگذارد اما اگر از نمایشگرها و تلویزیون‌های بالا رده‌تر و گران قیمت‌تری بهره می‌برید، HDR بدون هیچ شک و تردیدی ارزش خرج کردن پول و ارتقا را دارد.

هر بازی و محتوا پروفایل خاص خود را دارد

توجه داشته باشید که هر محتوایی برای تمام نمایشگرها و تلویزیون‌ها بهینه نشده و بسیاری از شرکت‌ها و استودیوهای بازی‌ساز یا فیلمساز، طیف گسترده‌ای از مخاطبان HDR را در نظر نمی‌گیرند.

به عنوان مثال، در یک بازی ویدیویی ممکن است سازندگان از تنظیمات کاملی برای HDR استفاده کرده باشند که حتی گیمرهایی با تلویزیون‌ یا نمایشگرهای پایین‌رده نیز از ویژگی‌های یک تصویر HDR لذت ببرند اما در آن طرف ممکن است در یک بازی، هیچ گزینه‌ای مربوط به تنظیم میزان نور، سفیدی و سیاهی در تصویر وجود نداشته باشد و گیمر با یک تصویر تاریک و نه چندان زیبا، تنها باقی بماند. در این حالت، شاید بهتر باشد HDR غیر فعال شده و از تصویر SDR بهره بگیریم.

کنتراست استثنایی، رنگ‌های واقعی و به صورت کلی، عمق تصویری دلربا و تماشایی، از فواید HDR هستند که در این مطلب به صورت کامل درباره فناوری، نوع کارکرد و انواع آن صحبت کردیم.

نظر شما در مورد فناوری HDR چیست؟ تجربۀ خود از نمایشگرها، تلویزیون‌ها، بازی‌ها و فیلم‌های HDR را با ما به اشتراک بگذارید.

فناوری HDR چیست  فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست  فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست فناوری HDR چیست