Вы заметили? Все протестировали новые iPhone, повертели новый угловатый корпус, сравнили фотографии. И как-то очень мало времени уделили тому, что iPhone умеет снимать видео в самом продвинутом на Земле HDR формате — Dolby Vision.
А между тем, это не какой-то очередной маркетинговый буллшит, типа 3D-видео. Наоборот, появление Dolby Vision в массовом потребительском устройстве — это огромное событие в мире видеопроизводства и видеовещания.
Поэтому сегодня предлагаю поговорить о том, что такое HDR-видео? Чем крут Dolby Vision? Почему Apple снова поступили не как все?
И как новые iPhone изменят, то как будет выглядеть кино. Настоящий HDR лучше один раз увидеть, но мы будем о нём говорить. Поэтому сегодня всё будет, как вы любите: ничего не понятно, но очень интересно.
99% видео, которые мы смотрим, это SDR-контент, то есть видео со стандартным динамическим диапазоном. Но что это за “стандартный” динамический диапазон такой? Откуда появился этот стандарт и почему вообще нужно что-то менять? Вроде смотрю YouTube на смартфоне, кино на телевизоре и всё устраивает. Качество — огонь!
На самом деле, не огонь. SDR чрезвычайно устаревший формат и вот почему.
Цветное телевидение
Всё началось в 1950-х годах, когда в США появились первые цветные телевизора, а вместе с ним формат цветного телевещания — NTSC. И естественно этот формат создавался с учетом ограничений техники того времени.
Главным ограничивающим фактором были телевизоры. Тогда все телики работали на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ), которая обеспечивает максимальную яркость 100 кд/м2 или по другому 100 нит. А это, совсем не много. Например, яркость тусклого солнышка на закате равна 6 млн. нит.
В общем, естественно, что такого диапазона яркости было недостаточно, чтобы передать все градации света и тени, которые видит человеческий глаз. Поэтому чтобы уместиться в этот очень узкий диапазон яркости до 100 нит, картинку приходилось как бы сплющивать. Света делать темнее, а тени наоборот сильно высветлять. Такая манипуляция, кстати, называется, гамма-коррекцией.
В итоге получалась достаточно плоская картинка, но хотя бы что-то было видно.
И, казалось бы, с тех пор прошла уже куча лет и технологии дисплеев сильно продвинулись. Например, пиковая яркость экрана iPhone 12 — 1200 нит. Что в 12 раз больше чем у старых ЭЛТ. Но мы до сих пор смотрим сплющенное по яркости видео, рассчитанное под экраны того времени. Почему так? Снова виновато телевидение, а точнее телевидение высокой четкости.
HDTV и BT.709
После появления цветного телевещания, следующим этапом развития стало HDTV. Этот стандарт придумали в 1990 году. Именно тогда и появились разрешения 720p и 1080p. Представляете, ребята в 90-м уже придумали Full HD!
И это не всё, тогда же закрепилось соотношение сторон 16:9, в котором мы до сих пор снимаем. Да-да, мы такие ретрограды.
И самое главное для нас. Именно в рамках стандарта HDTV было утверждено цветовое пространство Rec.709 или BT.709. Что это такое?
Вы наверняка не раз видели вот такую цветную диаграмму. Она называется CIE 1931, всё потому что в 1931 году её и придумали. На ней изображены все оттенки цвета, которые в принципе может увидеть человеческий глаз.
Математическая диаграмма CIE 1931, описывающая RGB
А вот этот треугольник означает цветовой охват пространства Rec.709.
То есть из всей той палитры, которую может увидеть человеческий глаз в Rec.709 будет отображаться только вот этот маленький кусочек.
А это всего 36% от видимых глазом цветов, поэтому видео в цветовом пространстве Rec.709 будет очень блеклым. А теперь, барабанная дробь, всё SDR видео закодировано именно в Rec.709. Но подождите! В сети полно видосов, и все они достаточно цветастые, часто даже чересчур.
Всё верно. Производители современных гаджетов знают о проблеме, и всегда подкрашивают тусклую кранику, поэтому цвета выглядят насыщенными, но насколько они естественные уж очень зависит от каждого конкретного гаджета.
Кстати, цветовое пространство sRGB основано на Rec.709 и полностью совпадает с ним по цветовому охвату. Поэтому, если на вашей модели телефона есть возможность перевести дисплей в sRGB, то вы можете сами убедиться насколько тусклой получается картинка.
Но самое обидное, что Rec.709 по цветовому охвату — это всего лишь 72% охвата древнего NTSC.
Поэтому переход на HDTV с одной стороны, подарил миру видео высокой четкости, с другой — лишил его нормальной яркой цветопередачи. А интернет добил проблему цвета окончательно.
HDTV и глубина цвета
Цифровое телевидение и видеостриминг закрепили другую особенность SDR видео: глубину цвета равную 8 битам.
8 бит означает, что на каждый канал цвета в видео: красного, зеленого и синего, выделяется всего 256 значений (считается как 2 в 8-й степени).
Это немного. Поэтому при просмотре видео, мы часто можем заметить такие ступенчатые переходы на плавных цветных градиентах, например, на небе или просто на студийном фоне за спиной у какого-нибудь YouTube-блогера.
Это некрасиво, поэтому все современные видеокодеки маскируют такие переходы, сглаживая их. Из-за этого частично теряется детализация.
В итоге, SDR контент — это некая смесь технических ограничений 1950-х и начала 90-х годов, которую можно описать тремя характеристиками:
- Пиковая яркость — 100 нит
- Глубина цвета — 8 бит
- Цветовое пространство — Rec.709
И все эти ограничения стары как мир. Но почему же мы тогда до сих пор в основном смотрим ужасное SDR-видео, а не великолепный HDR-контент?
Всё просто. Несмотря на то, что с 50-х и 90-х технологии сильно шагнули вперед, массовый переход на HDR не произошел, потому что мы ждали пока одновременно не произойдёт четыре вещи:
- Появятся цифровые камеры, которые смогут записывать HDR-видео
- Появятся компьютеры, на которых всё это можно будет монтировать.
- Дисплеи, которые смогут отображать HDR картинку.
- И конечно, быстрый интернет, который позволит всё это передавать.
Понимаете, к чему я клоню? Вот в этом смартфончике, все эти 4 фактора совпадают.
Именно поэтому появление Dolby Vision в iPhone 12 — фактически говорит нам, что время перехода на HDR настало. Потому что впервые, все эти четыре вещи совпали в одном устройстве. Но чтобы вы оценили масштабность события, давайте поговорим чем вообще отличается HDR от SDR и что это за чудо стандарт Dolby Vision?
Что такое HDR?
Мы помним, что SDR — это:
- 100 нит — яркости
- 8 бит — цвета
- И узкое цветовое пространство — Rec.709.
В свою очередь HDR — это как минимум:
- 1000 нит яркости, то есть в 10 раз больше чем в SDR.
- 10 бит цвета: это значит, не 256 значений на канал, а 1024.
- И существенно более широкое цветовое пространство DCI-P3.
Но вы заметили, что я сказал, “как минимум”?
Ведь существует Dolby Vision, который поддерживает:
- От 4000 до 10000 нит яркости.
- 12-битный цвет, а это 68.7 млрд оттенков, что существенно больше, чем может разглядеть человек.
- И самое широкое, на текущий момент цветовое пространство — Rec.2020
Такой набор характеристик позволяет достичь практически в 8,5 раз больше объема цвета по сравнению с SDR контентом.
Это как, если бы у вас была в 8,5 раз больше квартира. Вот на сколько там больше цвета!
И что? В iPhone всё так? Получается, сняв видео на iPhone мы как будто прозреем? И впервые увидим цветной мир?
Нет, всё совсем не так сладко. И всему виной война стандартов HDR и современные дисплеи. А значит поговорим и о том и о другом.
Стандарты HDR
Итак, самая простая разновидность HDR — это HLG. Этот формат придумали британские и японские телегиганты BBC и NHK. А главное, его специально изобрели, чтобы безболезненно перейти с SDR телевещания на HDR.
В его основе лежит очень хитрая гамма-кривая, которая на 50% повторяет гамма-кривую SDR. Поэтому когда смотришь HLG на SDR телевизоре, как минимум половина диапазона яркости воспроизводится корректно, вторая половина более или менее, а всё, что телевизор показать не может просто обрезается и погоды это особо не делает.
В общем-то, HLG расшифровывается — гибридная лог гамма или Hybrid Log Gamma.
HLG поддерживает до 1000 нит яркости и 10-битный цвет. И в целом, это классный формат.
Его создавали для телевидения, поэтому он поддерживается многими производителями телевизоров и приставок. И, барабанная дробь, YouTube! Поэтому все HDR-ролики, которые вы видите на YouTube — это HLG. Даже если это официальный демо-ролик Dolby Vision.
И, кстати, мы снимаем все ролики в HLG, но пока что мастерим в Rec.709, по старой традиции.
Тем не менее, несмотря на все плюсы HLG, его нельзя назвать полноценным HDR-форматом. Всё потому, что он не содержит метаданных!
Что еще за метаданные такие?
Метаданные
Мы же с вами помним, что для полноценного HDR-экспириенса нам нужно не только 10 бит цвета, но и высокая яркость.
Поэтому “тру HDR” видео еще содержит дополнительные данные, в которых указывается яркость контента в нитах! Это и есть метаданные, и они бывают двух видов.
Первый вид — статические. По сути, это просто настройки яркости и контраста всего видео целиком. При помощи таких метаданных ты можешь указать максимальную и минимально возможную яркость для конкретного фильма.
А бывают динамические метаданные. Они содержат в себе настройки каждого пикселя для каждого кадра фильма (и если прикинуть 4K 60 FPS — это данные о яркости 8.3 млн пикселей в каждом кадре, то есть 490 000 000 за одну секунду видео.
Поэтому в таком видео мы можем добиться куда более драматичного и реалистичного изображения.
Более того, эти метаданные содержат информацию на каком дисплее и с какими настройками «мастерился» контент. А значит ваш дисплей может взять эти настройки и адаптировать изображение так, чтобы вы получили максимально приближенную к задумке автора картинку. То есть вы увидите кино также как его видел Кристофер Нолан у себя там в Голливуде.
3 основных формата
Метаданные поддерживаются тремя основными форматами HDR.
HDR10
Во-первых, HDR10. Это такой базовый HDR-формат. Его максимум — это 4000 нит яркости и 10 бит цвета и он поддерживает только статические метаданные. Но у него есть огромное преимущество — он бесплатный! Поэтому вообще все телевизоры, что поддерживают HDR — поддерживают HDR10.
HRD10+
Второй формат, это HDR10+. По сути, это надстройка над HDR10: всё тоже самое, но с динамическими метаданными. Стандарт был разработан Samsung и Panasonic и активно ими продвигается. А значит он есть как минимум в телевизорах Samsung и Panasonic, но его например нет в телевизорах LG. И, кстати, формат тоже открытый и бесплатный.
Dolby Vision
Ну и король всех HDR — это Dolby Vision. Он разработан компанией Dolby специально для кино. Помимо поддержки 12 бит, яркости до 10000 нит и динамических метаданных, у него есть такие плюшки как специальные адаптированные форматы для кинотеатров, для Blu-Ray дисков и стриминговых платформ.
И вообще у Dolby самый серьёзный подход. К примеру, они делают свои проекторы. Поэтому если вы захотите увидеть HDR в кинотеатре — это будет Dolby Vision, иного не дано.
Также они сотрудничают с крупнейшими киностудиями, поэтому большие фильмы, в первую очередь, мастерятся в Dolby Vision.
А все ТВ, поддерживающие Dolby Vision, проходят серьезную сертификацию, поэтому и качество изображения на них лучшее. При этом есть поддержка телевизоров от компаний Sony, LG, TCL. Также он работает на Apple TV 4K, Chromecast Ultra, в новых Xbox Series X. И, главное, Netflix — снимает и стримит фильмы и сериалы в Dolby Vision.
Но у такой роскоши есть свой недостаток — формат платный. А поэтому, несмотря на все преимущества и достаточно широкую поддержку, действительно единым стандартом ему не стать. Но iPhone научился снимать в Dolby Vision и он обязательно должен стать популярнее, скажете вы! Ведь у него столько преимуществ…
Ну как вам сказать… Преимущества, конечно, есть. Но, во-первых, кому они нужны?
Ограничения Dolby Vision
Дело в том, что преимущества в глубине цвета — 12 бит и пиковой яркости — 10 тысяч нит, на данный момент ничего не дают.
Во-первых, сейчас нет телевизоров, которые поддерживают 12 бит. И вряд ли они скоро появятся, потому что 10 и 12 бит для человеческого глаза неразличимы. А значит и заморачиваться нет смысла.
Во-вторых, весь HDR контент мастерится под 1000 нит, так как пиковая яркость современных телевизоров и смартфонов, хоть иногда и превышает 1000 нит, но только для небольших участках изображения, и на непродолжительное время.
И, самое главное. Dolby Vision не может стать единым стандартом, потому как вариаций самого Dolby Vision достаточно много.
Уже было три версии: для кинотеатров, Blu-Ray дисков и стриминга. А с появлением iPhone 12 появился еще один Dolby Vision для iPhone.
Что? В iPhone какой-то особенный Dolby Vision?
Да! Все предыдущие форматы Dolby Vision были основаны на том же стандарте, что и HDR10 — ST.2084.
А формат Dolby Vision для iPhone основан на HLG или, так называемом, Profile 8.4.
Поэтому с HDR видео снятым на iPhone пока есть сложности. Оно не воспроизводится даже на сертифицированных Dolby телевизорах. И даже на Mac.
Разве, что на iPhone c ХDR дисплеями и разница действительно ощущается, ее сложно показать на видео, надо вживую, также можно смотреть и на Apple TV 4K из галереи и по Airplay.
Естественно, это исправят. Apple добавит поддержку на все девайсы и в фирменный софт типа Final Cut.
Телики и соцсети типа Instagram тоже подтянутся. Но это вряд ли сильно поспособствует продвижению формата. Потому как он всё равно будет только для iPhone.
Видеомейкерам формат тоже не подойдёт. Куда удобнее просто снимать в HLG и быть уверенным, что это видео будет корректно работать на всех девайсах. Но, это всё мелочи. Я хочу сказать другое.
iPhone — это первое устройство которое с легкостью позволяет производить и просматривать HDR-контент на потребительском уровне. И если раньше HDR — это был удел голливудских студий и крупных телеканалов. И посмотреть такой контент можно было разве что на дорогом домашнем кинотеатре с Blu-Ray диска. Теперь же Apple дает возможность увидеть это совершенно новое измерение в видео миллионам людей, не прикладывая вообще никаких усилий.
А значит эпоха SDR медленно, но верно подходит к концу. И вскоре мы с вами привыкнем к HDR-видео и будет воспринимать SDR как VHS кассеты сейчас — с приятной ностальгией.
Автор: Валерий Истишев
