Сохранить и прочитать потом —
Уже скоро разновидностей HDR в мире 4K-контента будет не менее четырех. Однако самая перспективная из них – технология HLG (Hybrid Log Gamma): именно она будет использоваться в телетрансляциях.
Большинство поклонников аудиовизуальной продукции уже оценили качество изображения, которое создает новая технология HDR (широкий динамический диапазон), однако далеко не всем хочется разбираться в ее сложностях и многочисленных аббревиатурах.
К сожалению, в 2020 году HDR, скорее всего, станет сложнее, а не проще. Например, мы только что открыли для себя еще одну новую HDR-систему под устрашающим названием Hybrid Log Gamma.
Что такое Hybrid Log Gamma (HLG)?
Сложно придумать менее удобное название, чем «Hybrid Log Gamma» (для сохранности душевного здоровья наших читателей мы сократим его до «HLG»). Однако именно это обозначение вам стоит искать в описаниях, если вы планируете в 2020 году покупать HDR-телевизор.
Суть HLG намного проще, чем его название. Результат совместного исследовательского проекта телекомпаний BBC (Великобритания) и NHK (Япония) обещает сделать HDR более пригодным для трансляции по всему миру, чем система HDR10, используемая большинством современных источников и экранов.
И если вам любопытно, когда же BBC и другие каналы объявят о начале HDR-трансляций, держите руку на пульсе новостей.
Почему технология HLG удобнее других? При ее использовании видеосигналы в формате стандартного и широкого динамических диапазонов передаются вместе, что позволяет воспроизводить SDR на обычных экранах, а HDR – на HLG-совместимых, так что зрители не увидят вместо изображения черноту.
Эти комбинированные сигналы могут передаваться в виде одного битового потока в форматах кодирования VP-9 или HEVC либо через HDMI-кабель; значительно менее требовательны к ширине пропускной полосы, чем два отдельных канала SDR и HDR; и даже способны уместиться в существующие 10-битные потоки, которые сегодня используют телекомпании.
Это исключительно полезное качество для вещательных станций, которым необходимы способы эффективного и согласованного включения HDR-контента в свои трансляции.
Если вы все еще с нами, приготовьтесь перейти к более технически сложной части текста. Мы постараемся вкратце пояснить, каким образом технология HLG обеспечивает этот тройной комплект преимуществ. В этом ей помогает функция оптоэлектрического переноса (Opto-Electrical Transfer Function) или, для краткости, OETF.
Если не вдаваться в подробности, то OETF определяет соотношение между характеристиками записанного электрического видеосигнала и яркостью изображения. Видеодисплеи могут использовать эту информацию для преобразования данных видеосигнала в видимый свет. В технологии HLG применяется «гибридная» функция OETF, использующая два типа кодирования света.
Для воссоздания слабо освещенных фрагментов изображения система HLG использует стандартный подход на основе гамма-кривой, который десятилетиями применялся в телевизорах. Благодаря этому подобные компоненты HLG-сигнала будут распознаваться обычными SDR-телевизорами и воспроизводиться как любые другие.
Для фрагментов видеоизображения с высокой яркостью HLG использует логарифмическую кривую; эти компоненты будут игнорироваться стандартными ТВ, но будут распознаваться совместимыми HDR-телевизорами, существенно расширяя яркостный диапазон изображения.
Как сделать фото по технологии HDR (High Dynamic Range).
Всем привет!
Новичкам (таким, как я) эта статья, безусловно, будет интересна. Ну а профессионалов прошу быть чуточку снисходительными: ведь в любом деле когда-то мы все были новичками 🙂
Итак, HDR.
Что это такое, видно из следующих фото. Слева — лучшее фото, которое удалось сделать при обычных настройках фотокамеры, справа — фото, полученное по описываемой технологии HDR. Согласитесь, впечатляет? Контрастное небо, глубокая вода, никаких завалов, всё отлично.
Дело в том, что человек, смотря на предметы невооруженным глазом, прекрасно видит и то, что в тени и то, что освещено. Однако, если он попытается сфотографировать увиденное, то получит примерно такой результат:
На левом фото экспозамер производился по светлым участкам (и в результате в тени ничего не видно), а справа — по темным (и в результате светлые превратились в белые пятна).
Для преодоления этих ограничений как раз и используется технология HDR.
На практике это осуществляется так:
1. Делается несколько кадров (со штатива, с таймером / при помощи тросика — т.к. снимки должны быть полностью идентичными);
2. Снимки делаются с разной экспозицией, но с одинаковой диафрагмой.
3. Программно из полученных изображений компилируется одно фото, в котором используется лучший свет от каждого кадра. Лично я для компиляции использовал программу Photomatix Pro (найти в нэте и скачать, думаю, труда не составит). Кстати, при установке, Photomatix Pro спрашивает, устанавливать ли плагин к Lightroom, что приятно.
В результате получаются красивые изображения, максимально приближенные к картинке, которую видит человеческий глаз. При компиляции Photomatix Pro предлагает на выбор множество вариантов обработки.
В Интернете можно наткнуться на споры фотографов, вызванные тем, что некоторые считают эти фото «неестественными», поскольку конечный результат получается путем «искусственных» манипуляций в различных программах. Полагаю, что использование технологии HDR — дело сугубо личное. Кроме того, обработка из RAW в JPEG, уже не позволяет говорить о «естественности».
ПРАКТИКА.
Шаг 1. Почитайте руководство пользователя к фотоаппарату.
Этот шаг указывается в любом «списке советов», причем на первой строчке. Несомненно, чтение мануала — невеселое занятие, и его мало кто любит. Но изучение руководства к камере, с одновременными пробами того, что в нем написано — лучший способ узнать все возможности фотоаппарата. Профи советуют зачитать руководство до дыр, выучить его наизусть, и постоянно держать при себе, осваивая то, что там написано. Современные камеры — очень сложные приборы, с множеством настроек и функций, в связи с чем, привычным для всех методом «научного тыка» разобраться в них очень непросто. Придется достать толстую пыльную книжку и начать читать. Особое внимание рекомендуется уделить частично ручным режимам съемки — приоритету выдержки/диафрагмы, либо полностью ручному режиму.
Шаг 2. Изучите функцию «Брекетинг экспозиции»
Брекетинг (или вилка) в фотографии — это автоматическая съёмка нескольких кадров с разным значением некоего параметра. (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D1%80%D0%B5%D0%BA%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%B3)
В зеркалках Canon это называется Auto Exposure Bracketing (AEB), причем она имеется даже в камерах начального уровня, например в Canon EOS 1000D. А вот Nikon жадничает и не оснащает свои дешевые зеркалки данной функцией, самой доступной DSLR от Nikon, в которой есть брекетинг экспозиции, является D5000 (по русски называется «Брекетинг АЭ»), зато в Nikon D5100 есть не только брекетинг, но и автоматическая склейка двух снимков — то есть эта камера делает HDR одним нажатием кнопки!
Почему брекетинг важен? С помощью данной функции очень легко получить несколько кадров одной и тоже сцены с разной экспозицией, нажимая спуск всего один раз. В зависимости от возможностей фотоаппарата это может быть 3, 5, 7 или даже 9 кадров. Каждый из них будет отличаться от предыдущего на некоторую величину EV (exposure value, EV — единицы измерения экспозиции), которая задается в настройках.
Если же в вашей камере нет функции брекетинга, то отчаиваться не стоит, Вы все равно сможете сделать HDR, просто нужно будет повозиться немного больше, изменяя экспозицию вручную (главное — в процессе изменения экспозиции не сдвинуть камеру).
Шаг 3. Установите камеру в режим приоритета диафрагмы.
Для Canon это режим Av, для Nikon — A. Для съемки HDR подходит только этот режим! Поскольку придется делать несколько снимков одной и той же сцены, то значение диафрагмы должно быть постоянным. Это нужно для того, чтобы в процессе съемки не менялась глубина резкости. Если Вы установите НЕ режим приоритета диафрагмы, а режим приоритета выдержки, то при каждом новом снимке камера будет держать неизменной выдержку, и для того, чтобы получать кадр темнее или светлее нормального, автоматика будет закрывать или открывать диафрагменное отверстие. Вследствие этого Вы получите совершенно разные снимки, которые будут отличаться не только яркостью цветов, но и резкостью элементов кадра, и совместить впоследствии не получится (хотя, ради эксперимента и художественного эффекта можно попробовать).
Можно еще использовать ручной режим (M — как для Canon, так и для Nikon), но этот режим — для более опытных фотографов. Итак, находясь в режиме приоритета диафрагмы, прежде всего нужно определиться, с каким диафрагменным числом Вы будете делать снимки (тут надо подумать о глубине резкости) и зафиксировать его.
Шаг 4. Установите режим экспозамера.
Экспозамер является одной из самых сложных функций камеры и обычно вызывает много вопросов у новичков. Если в двух словах, то измерение экспозиции — это определение правильного сочетания значений выдержки и диафрагмы. Камера анализирует свет, и по результатам анализа подбирает настройки.
Начинающим фотографам рекомендуется использовать оценочный (интегральный) режим (см. мануал :)). В большинстве случаев он будет прекрасно работать. Однако не стоит забывать и об остальных режимах, таких как точечный, многозонный, центрально взвешенный. Каждый из них пригодится вам в свое время, но сейчас поставьте оценочный.
Шаг 5. Настройте баланс белого.
Тем, кто не знаком с балансом белого (ББ), рекомендуется сначала прочитать немного теории. Баланс белого является очень важным параметром, пренебрегая которым можно легко испортить любой снимок («- Одним движением руки я могу испорить Ваш внешний вид. — Вы хирург?! — Нет, я фотограф»). К счастью, камеры сегодня становятся все умнее и умнее, и автоматического режима ББ в большинстве случаев бывает достаточно. Однако не всегда можно положиться на автоматику и не стоит сбрасывать со счетов возможность установить ББ вручную.
Для того, чтобы настроить баланс белого вручную, нужен какой-нибудь эталон белого цвета. Отлично подойдет лист бумаги. Тут на помощь вам придет инструкция к вашей фотокамере: для настройки ББ просто проделайте шаги, которые описаны в мануале.
Шаг 6. Определитесь с ISO.
Значение ISO, если говорить просто — это чувствительность вашего фотоаппарата к свету. Чем больше число, тем более чувствительна камера, тем меньше ей требуется света, чтобы сформировать правильное изображение. Начинающим, опять же, рекомендуют ознакомиться с теорией сразу по трем терминам — выдержка, диафрагма и число ISO.
Тут есть один очень важный момент. Чем выше значение ISO, тем ниже качество изображения. Чем выше ISO, тем больше шумов на картинке. Для обычной фотографии высокое число ISO — не есть хорошо, а для съемки HDR — это вообще огромная проблема. Производители фототехники, конечно, постоянно работают над этим и уже далеко продвинулись, но все же рекомендуется придерживаться правила: значение ISO нужно устанавливать как можно ниже. Лучшее значение — это 100 единиц.
Шаг 7. Запаситесь штативом.
Для того, чтобы кадры получались с разной экспозицией (при закрытой диафрагме и низких значениях ISO), фотокамера будет делать выдержку все дольше и дольше. В результате, появится так называемая «шевелёнка», то есть изображение будет смазываться. Но, как мы уже помним, при съемке HDR на всех фото композиция должна быть идентичной.
Чтобы избежать этой проблемы, необходимо использовать штатив. Сейчас существует огромное множество различных штативов, как по размерам, так и по устройству. Соответственно и по ценам очень большой разбег. При выборе рекомендуется ориентироваться именно на Ваши потребности. Штатив — вещь весьма полезная, и пригодится Вам не раз.
Шаг 8. Используйте таймер либо дистанционный пульт при съемке.
Даже если камера установлена на штативе, все равно в момент спуска затвора не исключены небольшие перемещения, поскольку для съемки Вы вынуждены нажимать на кнопку.
Перемещения камеры можно избежать, используя пульт. Но, во-первых, на него нужно тратить деньги, а, во-вторых, пульт будет еще одной вещью, которую нужно будет носить с собой. Поэтому, если вы хотите сэкономить деньги и место в сумке, то рекомендуется пользоваться встроенным таймером. Он есть практически в каждой камере. Для наших целей отлично подходит интервал в 2 секунды. При наличии функции брекетинга, установите таймер на 2 секунды, нажмите кнопку спуска и больше не трогайте камеру, через 2 секунды камера самостоятельно сделает 3 кадра (или больше: см. шаг 2).
Шаг 9. Выберите правильный объектив.
Технику HDR можно применять практически в любом жанре или тематике всякая техника. Однако, наиболее часто при помощи HDR фотографируются пейзажи и виды города. Соответственно, для этих жанров требуется соответствующее оборудование. В большинстве случаев лучшим вариантом будет широкоугольный объектив.
Ориентироваться нужно на цифру 28 мм ЭФР. Если в объективе можно установить это фокусное расстояние или меньшее, то у Вас — отличное стекло для пейзажей, а следовательно, и для HDR. Многие советуют объектив 24-70 мм.
Шаг 10. Используйте ручную фокусировку.
Автофокус — это одно из самых больших достижений в истории фотоиндустрии, но сейчас мы от него откажемся. В режиме ручной фокусировки установите точку фокуса на бесконечность и пока забудьте о ней. В этом случае в поле резкости попадет все, что есть в кадре, а это как раз то, что нужно при пейзаже. Само собой, это не истина в последней инстанции, но это — отличный способ «упростить себе жизнь» в начале экспериментов.
Шаг 11 (последний и необязательный). Купите пузырьковый уровень.
Вы наверное слышали такое выражение: «горизонт завален». Это значит, что при съемке, камера не находилась параллельно линии горизонта. Такие кадры легко исправить в графическом редакторе, но ведь этого можно и избежать. Дело в том, что при исправлении заваленных кадров теряется некоторая часть изображения, и иногда это очень важные пиксели. Кстати, некоторые штативы имеют встроенный уровень.
Основные источники, которые были использованы для этой статьи:
Как сделать HDR #3: Практика. Завершение настройки фотоаппарата. Избранное
На чем смотреть HLG?
Означает ли это, что сигнал в HLG можно будет просматривать на любом HDR-телевизоре? К сожалению, нет. HDR-аппарат должен уметь распознавать сигнал на основе логарифмической кривой, используемый HLG-системой. На момент публикации обзора таких моделей на рынке еще нет.
Однако самые именитые производители уже подтвердили, что их модели 2020 года будут поддерживать HLG – а Samsung и LG сообщили, что HDR-телевизоры 2020 года получат возможность поддержки HLG после обновления прошивки. Такое обновление уже актуально для некоторых 4K-моделей, и это отличная новость.
Другие компании также могут добавить поддержку HLG к прошлогодним моделям, но пока об этом не было объявлено.
Что касается проекторов, то поддержка HLG заявлена для 4K-модели Sony VPL-VW550ES, а выходящие вскоре проекторы JVC DLA-Z1, X9500, X7500 и X5500 будут снабжены ею уже после выпуска.
Кроме того, эту технологию будут поддерживать платформа Google Android TV версии 7.0, а также недавно анонсированное обновление стандарта HDMI 2.0b.
HDR10.
HDR 10 – самый распространенный формат HDR на данный момент. Самый широкий охват устройствами на рынке – от игровых консолей и смартфонов, до телевизоров. Этому факту есть простое объяснение – это «начальный» формат, его спецификация требует минимальных характеристик со стороны аппаратной части устройств, а самое важное – это открытая платформа, использование ее в своих устройствах не предполагает плату за единицу техники.
Начальный – не значит плохой. Используемые метаданные – статические, цветовой сигнал не меняется от кадра к кадру. Поддержка формата HDR 10 в устройствах характеризует повышенную возможность в передаче светлых и темных тонов, увеличение градаций оттенков вплоть до 1024 уровней, что позволит телевизору, соответствующему требованиям стандарта к яркости и передаче цвета (глубине цвета – 10 бит), передавать до одного миллиарда оттенков в апогее в цветовом охвате DCI-P3. Большинство телевизоров и мониторов эпохи Full HD/HD (под эту категорию можно отнести все устройства отображения до 2020 года), соответствующие рекомендации BT.709 и использующие весьма ограниченный цветовой охват sRGB, не способны отобразить более 16.7 млн оттенков. Сопоставьте 1 миллиард и 16.7 млн. А теперь попробуйте представить, насколько больше оттенков могут увидеть глазки при просмотре HDR контента на идеально подходящем дисплее.
Технология HDR – очень юная, как и ее форматы, в спецификации которых заложено ожидание будущего развития рынка устройств и их характеристик. С эволюцией устройств и контента будет развиваться и опыт (увеличиваться польза) от использования технологии. Так, у формата HDR 10 присутствует «потолок» развития в виде следующих спецификаций:
- Использование расширенного цветового спектра DCI-P3.
- Максимальная глубина цвета на компонент 10 бит.
- Максимальная яркость устройств 4000 Нит (кд2/м2).
Учитывая, что максимальная яркость телевизоров на момент написания статьи составляет 1000 Нит, а поддержкой глубиной цвета в 10 бит могут похвастаться только старшие серии телевизоров 2017 года выпуска, которые отличает приличный ценник – можно смело сказать, что устройства упрутся в потолок развития формата еще не скоро.
Лично считаю наиболее актуальным именно этот формат в настоящее время, хоть он и не способен подарить самый яркий опыт: на момент написания статьи контента в формате HDR10 уже достаточно много – число фильмов в HDR качестве в сервисах онлайн просмотра стремительно растет, а разработчики многих современных AAA игр по умолчанию закладывают поддержку этого формата в свои проекты. Современные игровые приставки – Sony PS4 и Xbox One так же поддерживают именно этот формат. При наличии соответствующего телевизора (в идеале – 8 серии и выше, так как в них значительно увеличено возможности цветопередачи) можно наслаждаться играми в HDR качестве.
Повысит ли HLG качество изображения?
Главный стимул к внедрению нового формата – это возможность организации телетрансляций в 4K HDR, что позволит получать на совместимых системах картинку более высокого качества. Однако вопросы по поводу того, насколько хорошо будет смотреться контент в HLG, пока остаются без ответа.
В частности, многие деморолики с HLG включали контент с разрешением ниже 4K Ultra HD – нередко даже в «обычном» Full HD.
Некоторые комментаторы полагают, что подход HLG приведет к менее убедительному качеству воспроизведения HDR по сравнению с другими HDR-форматами – и, более того, даже качество SDR может пострадать.
Сравнение HDR10 и Dolby Vision на одном телевизоре
Если использовать «теоретический» «Dolby-дисплей», способный воспроизводить пик яркости в 10000 кд/м2 и полную насыщенность цвета стандарта BT.2020 – вы увидите огромную разницу между действующим стандартом HDR10 и полностью реализованным Dolby Vision. Однако в реальности, видимые различия в современных телевизорах вы, возможно, не заметите. Итак, полная реализация стандарта Dolby Vision намечается только в перспективе.
Благодаря тому, что компания LG выпустила телевизор LG OLED55B6V, поддерживающий оба сравниваемых нами формата, мы имеем возможность сравнить качество изображения на одной платформе, что послужит хорошей основой «чистоты эксперимента». Для тестирования был взят один из фильмов «Безумный Макс» («Mad Max – Fury Road») на Blu-ray диске (в формате HDR10) и через потоковый сервис VUDU (в формате Dolby Vision).
В настройках телевизора режимы воспроизведения в обоих случаях оставались по умолчанию, а именно: HDR10 Bright и Dolby Vision Bright. Другие параметры не изменялись. При воспроизведении фильма из разных источников яркость и контрастность изображения примерно на одинаковом уровне. Основные отличия сводятся к балансу белого и акцентам цветового пространства.
Обе тестируемые версии фильма выглядят великолепно, и лучше чем стандартные версии (без поддержки HDR) на Blu-ray дисках, особенно в тех местах, где есть пики яркости и необходима точность воспроизведения цвета.
Создалось впечатление, что версия Dolby Vision выглядит лучше, хотя для неопытного глаза или случайного взгляда, HDR10 и Dolby Vision могут показаться идентичными.
Образец фильма в формате Dolby Visionот сервиса VUDU выглядит более впечатляющим благодаря улучшенному цветовому охвату, из-за чего кожа человека, элементы пейзажа и другие объекты видеосъемки становятся реалистичными.
Какой контент в HLG уже доступен?
Уверенно говорить о потенциальном качестве изображения в формате HLG пока сложно по той простой причине, что готового контента в HLG еще нет в наличии.
Живые трансляции в HLG демонстрировались на технологических выставках и пресс-показах уже несколько месяцев, и к декабрю 2016 года, когда компания BBC представила клип Planet Earth II в формате 4K для iPlayer и пообещала сделать его доступным в HLG, стало казаться, что этот формат обретает почву.
Однако при ближайшем рассмотрении оказалось, что клип в 4K закодирован в SDR, а не в HDR. Так что HLG-контента для сравнения по-прежнему нет.
Работа HDR 10
Если, к примеру, взять изображение человека, находящегося на светлом фоне, то обычный экран будет показывать слишком засвеченное изображение и потеряет все детали. А вот устройство с технологией HDR 10 выдаст четкую и детализированную картинку.
Однако имеется несколько претензий. Первая заключается в том, что на смартфон не получится смотреть под одним углом, а значит, изменится и освещение. Вторая подразумевает наличие автоматической регулировки яркости на смартфоне. Но производители заявляют, что все это учитывается искусственным интеллектом, и картинка всегда будет радовать глаза. Нельзя не сказать и про то, что технология сильно расходует заряд аккумулятора, но по факту любой человек ставит свой телефон на зарядку каждый вечер.
Глубина цвета
Глубина цвета, известная также как битовая глубина — это количество битов, используемое для отображения цвета отдельного пикселя. Одно и то же изображение или кадр с различной глубиной цвета выглядят различно, поскольку количество цветов в пикселе зависит от глубины цвета.
Количество битов в изображении включает в себя набор битов на канал для каждого типа цвета в пикселе. Количество цветовых каналов в пикселе зависит от используемого цветового пространства. Например, цветовые каналы в цветовом пространстве RGBA — красный ( R), зеленый (G), синий (B) и альфа (A). Каждый дополнительный бит удваивает количество информации, которое мы можем хранить для каждого цвета. В 8-битном изображении общее количество доступных цветов пикселя равняется 256. В Таблице 1 показано возможное количество доступных цветов для каждой соответствующей глубины цвета.
| Глубина канала | Оттенков на канал на пиксель | Общее количество возможных оттенков |
| 8-бит | 256 | 16.78 миллионов |
| 10-бит | 1024 | 1.07 миллиарда |
| 12-бит | 4096 | 68.68 миллиардов |
Большинство мониторов и телевизоров способны отображать лишь 8-битный контент, 10-битные изображения в них преобразуются в 8-битные. Однако преимущества 10-битной глубины имеют место уже сейчас:
- при обработке изображений или видео после съемки
- при использовании High Dynamic Range (HDR) мониторов или камер.
Если контент снят с глубиной 10 бит, важно не потерять ее при дальнейшей обработке, поскольку это может привести к снижению резкости, контраста и других важных характеристик. В том случае, если редактируется 8-битный контент, это также может привести к уменьшению глубины и вызвать эффект цветовых полос.
