برای تماشا کردن ویدیو و محتوای HDR در تلویزیون‌ها و مانیتورهای امروزی، فرمت‌ها و استانداردهایی تدوین شده تا سازگاری بین وسیله‌ای که تصویر را ایجاد می‌کند و تصویر را نمایش می‌دهد، برقرار شود. استاندارد و فرمت اصلی، HDR10 است که محدودیت‌های خاصی دارد. لذا فرمت‌های بهتری نظیر Dolby Vision نیز معرفی شده است. اما برای تماشا کردن ویدیوهایی با این فرمت، می‌بایست تلویزیون و پخش‌کننده‌ی خاصی داشته باشید.

در این مقاله به معرفی فرمت‌های HDR10 و نسخه‌ی ارتقایافته‌ی آن که HDR10+ است و همین‌طور فرمت‌های HLG و Dolby Vision می‌پردازیم. با ما باشید.

HDR چیست و چرا به فرمت‌های استاندارد نیاز داریم؟

قبل از هر چیز بهتر است محتوای HDR را به صورت خلاصه توصیف کنیم:

محتوای HDR به ویدیو و تصویری گفته می‌شود که اختلاف بین کمترین و بیشتری سطح روشنایی در آن بیشتر است و زمانی که از تلویزیون یا نمایشگر HDR صحبت می‌کنیم به این معنی است که نسبت بیشترین به کمترین روشنایی پیکسل‌ها بالاتر است.

محتوای SDR یا معمولی، از نظر حداکثر روشنایی با آن چیزی که چشم انسان می‌بیند، اختلاف دارد. روشنی خورشید یا حتی لامپ‌های کم‌نور در ویدیو و تلویزیون SDR کمتر از مقدار واقعی است و در مقابل جزئیات بخش‌های تاریک و سایه‌ها نیز کمتر از مقدار واقعی است.

برای اطلاعات بیشتر به بخش اول این مقاله توجه فرمایید:

برای انتشار ویدیوهای و بازی‌های HDR، چند فرمت و استاندارد تدوین شده با این هدف که هماهنگی لازم بین دیوایسی که تصویر را ایجاد می‌کند و دیوایسی که آن را نمایش می‌دهد برقرار شود.

شاید می‌پرسید که چرا هماهنگ شدن لازم است؟

فرض کنید که پلیر فیلم خوبی خریده‌اید و فایل ویدیویی را باز کرده و حداکثر روشنایی آن ۱۰ هزار شمع بر متر مربع بوده است و عیناً همین ویدیو را به تلویزیون شما فرستاده که حداکثر روشنایی آن فقط ۵۰۰ شمع بر متر مربع است. اگر هیچ تبدیل و بهینه‌سازی خاصی انجام نشود، بخشی زیادی از تصویر را به صورت سفید کامل می‌بینید! به عنوان مثال ممکن است ابرها و آسمان کاملاً سفید شود که پدیده‌ی عجیبی است.

با استفاده از فرمت‌های استاندارد شده، تبدیل روشنایی انجام می‌شود و حداکثر روشنایی ویدیو به ۵۰۰ نیت کاهش پیدا می‌کند. لذا مشکل سفیدی کامل آسمان حل می‌شود. همین مسأله در خصوص بخش‌های تیره مصداق دارد و از سیاه شدن کامل جلوگیری می‌شود.

در حال حاضر چند استاندارد و فرمت HDR موجود است که توسط کمپانی‌های مختلف ارایه شده است اما در میان این موارد، ۴ فرمت متداول‌تر و محبوب‌تر است که در ادامه بررسی می‌کنیم.

HDR10 متداول‌ترین فرمت ویدیوهای HDR

اولین فرمت، HDR10 است که در واقع استانداردترین فرمت HDR محسوب می‌شود و تقریباً در همه‌ی محصولات HDR پشتیبانی می‌شود.

فرمت HDR10 در فیلم‌های بلوری با رزولوشن Ultra HD به کار می‌رود. حتی اگر دیسک فیلم طبق استاندارد دیگری تهیه شده باشد، با HDR10 سازگار است چرا که این فرمت، فرمت پایه است. در سرویس‌های استریم ویدیو نظیر یوتیوب، نت‌فلیکس، آمازون، آیتونز، دیزنی‌پلاس و غیره، فرمت پیش‌فرض ویدیوها‌ی HDR، فرمت HDR10 است.

فرمت HDR10 از روشنایی حداکثر ۱۰۰۰ نیت و گستره‌ی رنگ BT.2020 پشتیبانی می‌کند و منظور از عدد ۱۰، عمق رنگ ۱۰ بیتی است. در این فرمت از متادیتای ثابت SMPTE ST 2086 برای توصیف نمایشگری که ویدیو در آن تدوین شده، استفاده می‌شود. اطلاعات دیگر نظیر بیشترین سطح روشنایی فریم یا به اختصار MaxFLL و بیشتری روشنایی محتوای ویدیویی یا به اختصار MaxCLL نیز موجود است.

نمایشگر یا تلویزیونی که قرار است ویدیو در آن پخش شود، از اطلاعات اضافی یا به زبان دیگر متادیتا استفاده می‌کند و با توجه به محدودیت‌هایی که دارد، روشنایی تصویر را تنظیم می‌کند. در واقع شاید تلویزیون شما حداکثر ۵۰۰ نیت روشنایی داشته باشد اما محتوای ویدیویی حداکثر روشنایی ۱۰۰۰ نیت داشته باشد. در این صورت لازم است روشنایی ویدیو کاهش پیدا کند تا نقاط روشن، کاملاً سفید و بی‌معنی روی صفحه نمایان نشود.

نقطه قوت HDR10، فراگیر بودن آن است اما نقاط ضعف آن چیست؟

  • اولین مورد، محدودیت ۱۰۰۰ نیتی روشنایی است که به آن اشاره کردیم.
  • دومین نقص، استاتیک یا ثابت بودن متادیتا است. در واقع روشنایی تلویزیون برای یک ویدیوی کامل تنظیم می‌شود و نه تک‌تک فریم‌های ویدیو.

HDR10+ فرمتی با روشنایی ۱۰۰۰۰ نیت و متادیتای دینامیک

این فرمت، نسخه‌ی ارتقا یافته‌ی فرمت HDR10 است که طی همکاری سامسونگ، پاناسونیک و 20th Century Fox توسعه داده شده است. در این فرمت دو مشکل HDR10 که پیش‌تر اشاره کردیم مطرح نیست چرا که روشنایی حداکثر ۱۰ هزار شمع بر مترمربع پشتیبانی می‌شود و متادیتا نیز ثابت نیست بلکه برای هر یک از فریم‌ها یا بخش‌های ویدیو، به صورت مجزا قابل تغییر است.

آشنایی با فرمت‌های ویدیوی HDR10 و Dolby Vision و HLG

تدوین‌کننده‌ی ویدیو می‌تواند برای هر یک از فریم‌ها به تناسب تاریکی و روشنی آن، اطلاعات متادیتا را تغییر دهد تا تلویزیون یا نمایشگر، حین نمایش ویدیو مرتباً روشنایی تصویر را در حد بهینه تنظیم کند.

خوشبختانه ویدیوهای HDR10+ در صورت عدم پشتیبانی دیوایس پخش‌کننده‌ی ویدیو، به HDR10‌ تبدیل می‌شوند و مشکلی وجود ندارد. در واقع مشکل و تفاوت اصلی متادیتای دینامیک است که با نادیده گرفتن آن، مشکلی در پخش ویدیو پیش نمی‌آید.

آشنایی با فرمت‌های ویدیوی HDR10 و Dolby Vision و HLG

تفاوت دیگری که بین HDR10+ و HDR10 وجود دارد، مسأله‌ی هزینه است. تهیه‌کنندگان و سازندگان محصولات سازگار با HDR10+ می‌بایست سالانه چیزی بین ۲۵۰۰ تا ۱۰۰۰۰ دلار هزینه پرداخت کنند که البته ارتباطی به کاربران ندارد. به همین علت است که استفاده از این فرمت، صرفاً در محصولات سامسونگ و پاناسونیک و برخی کمپانی‌های دیگر نظیر آمازون انجام می‌شود و دیگر کمپانی‌ها تمایلی به استفاده کردن از آن ندارند. حتی Panasonic که در تدوین این فرمت مشارکت داشته، تدریجاً به سمت استفاده از فرمت Dolby Vision رفته است! کمپانی 20th Century Fox نیز انتشار محتوای ویدیویی اولترا اچ‌دی با فرمت Dolby Vision را آغاز کرده است. لذا شاید آینده‌ی HDR10+ روشن نباشد و تدریجاً کنار گذاشت شود.

فرمت HLG

قبل از پرداختن به Dolby Vision، بهتر است در مورد Hybrid Log Gamma یا HLG صحبت کنیم. HLG هم در واقع یکی از فرمت‌های محتوای HDR است که بر مبنای چند تکنولوژی با کاربردهای مختلف شکل گرفته است. در این فرمت از تابع غیرخطی الکتروآپتیکال استفاده می‌شود به این شکل که نیمه‌ی پایینی سیگنال از یک منحنی گاما و نیمه‌ی بالایی از منحنی لگاریتمی استفاده می‌کند. البته این کار به صورتی انجام می‌شود که ویدیو در هر تلویزیونی به درستی نمایش داده شود. زمانی که ویدیو را در تلویزیون SDR یا معمولی تماشا می‌کنید، منحنی گامای استاندارد استفاده می‌شود و ویدیوی SDR ساخته می‌شود و زمانی که روی تلویزیونی با پشتیبانی از HLG ویدیو را تماشا می‌کنید، بخش لگاریتیمی نیز مورداستفاده قرار می‌گیرد تا ویدیوی HDR ساخته شود.

آشنایی با فرمت‌های ویدیوی HDR10 و Dolby Vision و HLG

Dolby Vision

فرمت بعدی یعنی دالبی ویژن، توسط کمپانی معروف Dolby توسعه پیدا کرده و شبیه به HDR10 و HDR10+ است، به عبارت دیگر از کوآنتایزر بصری استفاده می‌شود. حداکثر روشنایی نیز ۱۰ هزار نیت است. در این فرمت از عمق رنگ ۱۲ بیت و گستره‌ی رنگ Rec. 2020 پشتیبانی می‌شود. علاوه بر این Dolby Vision اولین فرمتی است که از متادیتای دینامیک بهره برده است. لذا هر فریم یا صحنه می‌تواند روشنایی بهینه و متفاوت از سایر فریم‌ها داشته باشد.

خوشبختانه این فرمت از زمان معرفی تا به امروز، تدریجاً گسترش پیدا کرده و استدیوهای فیلم‌سازی و انیمیشن و سایر محتوای ویدیویی به استفاده از آن تمایل پیدا کرده‌اند. سازندگان سخت‌افزار نیز در کنار استفاده از HDR10، از این فرمت استقبال کرده‌اند. البته هنوز HDR10 گزینه‌ی اصلی و پیش‌فرض است اما خوشبختانه دیسک‌های بلوری اولترا اچ‌دی با فرمت دالبی ویژن متداول می‌شود. در این دیسک‌ها علاوه بر متادیتای اصلی که HDR10 است، متادیتای دینامیک مربوط به فرمت دالبی ویژن نیز موجود است. لذا استفاده از آن در همه‌ی وسایل امکان‌پذیر است.

آشنایی با فرمت‌های ویدیوی HDR10 و Dolby Vision و HLG

استفاده از دالبی ویژن مثل HDR10‌ رایگان نیست اما هزینه‌ی زیادی ندارد. در واقع سازندگان تلویزیون با پرداخت هزینه‌ای کمتر از ۳ دلار، از آن استفاده می‌کنند.

این روزها بیشتر سرویس‌های استریم ویدیو از این فرمت استفاده می‌کنند. استدیوهای تدوین ویدیو در رعایت کردن محدودیت‌های فیزیکی دیسک‌های بلوری و همین‌طور محدودیت‌های تصویب شده توسط اتحادیه‌ی UHD مشکلاتی دارند  و می‌بایست الزاماً متادیتای HDR10 را در کنار متادیتاهای دیگر قرار دهند تا سازگاری دیسک با وسایل مختلف تضمین شود. اما در مقابل سرویس‌های آنلاین استریم ویدیو، با این مشکل روبرو نیستند چرا که ویدیو را متناسب با توانمندی تلویزیون یا مانیتور کاربر، به سیستم وی ارسال می‌کنند. حتی برخی کمپانی‌ها نظیر دیزنی، تصمیم گرفته‌اند که نسخه‌ی دالبی ویژن را فقط به صورت آنلاین منتشر کنند و نسخه‌ی فیزیکی یا در واقع دیسک بلوری را صرفاً مطابق با استاندارد HDR10 منتشر کنند تا کارشان ساده‌تر شود و تأخیری در انتشار فیلم‌ها پیش نیاید.

در استانداردی که Dolby تدوین کرده، دو مود مختلف وجود دارد. مود اول حالت استاندارد است که با نام TV-led Dolby Vision شناخته می‌شود و مود دوم حالت تأخیر پایین یا Low Latency است که با نام player-led Dolby Vision نیز معرفی می‌شود. تفاوت در این است که در مود اول، همه‌ی امور مربوط به پردازش روشنایی و نگاشت، توسط تلویزیون صورت می‌گیرد. کیفیت تصویر در این حالت بالاتر است اما تأخیر بیشتری وجود دارد. در مود دوم امور پردازشی توسط پخش‌کننده‌ی ویدیو صورت می‌گیرد و لذا تأخیر کمتر است اما در مقابل کیفیت تصویر پایین‌تر است.

در کنسول‌های بازی جدید یعنی Xbox Series X و S و نسخه‌های قدیمی‌تر نظیر ایکس‌باکس وان ایکس و اس، مود تأخیر پایین مورداستفاده قرار گرفته است. بیشتر تلویزیون‌های برند Sony از این مود پشتیبانی می‌کنند. اما در اغلب تلویزیون‌های دیگر، مود استاندارد پشتیبانی می‌شود.