Как Samsung Electronics развивает стандарт HDR10+

Стремление компании Samsung Electronics к идеальному качеству изображения стало причиной появления множества инноваций в области телевизионных технологий, в частности, активного развития HDR10+ – нового открытого стандарта видео с расширенным динамическим диапазоном (high dynamic range – HDR).

Недавно QLED и Premium UHD-телевизоры Samsung 2018 года прошли сертификацию по стандарту HDR 10+ и получили соответствующий официальный логотип – подтверждение того, что контент отображается на этих устройствах максимально реалистично, именно так, как задумывали авторы.

Не многие знают, что такое HDR10+ и в чем его отличие от HDR. На ключевые вопросы по этой теме отвечает Ён Тэк Ким (Yeong-Taeg Kim), вице-президент лаборатории цифровых медиарешений в Samsung Research America.

Что такое HDR10+?

Экраны большинства телевизоров не способны в полной мере воспроизводить весь диапазон цветов отображаемого контента. Как правило, чтобы приблизиться к качеству HDR, в телевизорах с ограниченным динамическим диапазоном использовался процесс усиления цвета изображения, известный как «тональное отображение». Однако, в отличие от предыдущих версий технологии HDR10, в которых использовалось статическое отображение тонов и усиление цвета было одинаковым для каждой сцены, HDR10+ использует динамическое отображение тонов, что позволяет оптимизировать каждую сцену по отдельности.

Новая технология позволяет отобразить все детали как в темных сценах, так и в ярких, придавая изображению дополнительную глубину и делая контент более реалистичным и захватывающим. Это возможно благодаря встроенным в контент динамическим метаданным, которые создают оптимизированную кривую отображения тонов на основе математической концепции, известной как кривая Безье.

Как всё начиналось

В основе HDR10+ лежит технология тонального отображения, разработанная лабораторией цифровых медиарешений Samsung еще в 2016 году.

Этот aлгоритм, применявшийся на экранах с ограниченным динамическим диапазоном, впервые в отрасли позволил автоматически оптимизировать цвета в каждой сцене. А спустя несколько месяцев динамическое тональное отображение (следующая ступень развития HDR10) стала главной темой для обсуждения в Обществе кинематографических технологий (Society of Motion Picture & Television Engineers, SMPTE). Существующий алгоритм стал основой для новой технологии и появился новый отраслевой стандарт. Стандарт, который удовлетворяет потребностям как производителей устройств и микропроцессоров, так и киностудий, и предоставляет им свободу для внедрения новых технологий.

Сложности

Команде необходимо было создать жизнеспособный отраслевой стандарт, который подошел бы и для студий, и для производителей чипов и телевизоров.

После месяцев исследований и многочисленных симуляций, разработчики Samsung нашла решение для того, чтобы справиться с задачей. Идея заключалась в том, чтобы сымитировать то, как студии редактируют сцены: кривая должна быть фрагментированной. Кривая Безье оказалась для этого идеальным вариантом. Однако, прежде чем использовать ее в качестве основы для создания динамических метаданных посредством математической оптимизации, команде было необходимо сначала изменить ее. Именно в этот момент у них появилась инновационная идея повысить ее гибкость путем преобразования двумерной кривой в одномерный набор данных.

Благодаря повышенной гибкости появилась возможность создания оптимизированных кривых тонального отображения для каждой сцены. Сочетая эту технологию с алгоритмом, автоматически преобразующим каждую кривую в метаданные, команда создала мощный инструмент, который позволит телевизорам Samsung обеспечивать зрителям ощущение полного погружения при просмотре контента.

Чтобы объяснить весь потенциал технологии для изменения того, как пользователи воспринимают контент, представьте себе кулинарный шедевр от знаменитого шеф-повара, превращенный в рецепт для обычной домашней кухни. Рецепт настолько точный, что любой может использовать его для создания практически идеального блюда. А теперь представьте инструмент, который записывает этот рецепт автоматически, вместо самого повара, и подходит для разных блюд. Наконец, представьте, что этот рецепт доступен всем, кто покупает нужные ингредиенты.

Samsung создала не только стандарт для написания «рецепта», но и инструмент для его записи, но для того, чтобы «идеальное блюдо» стало реальностью, шеф-повара (студии), магазины (контент-провайдеры) и те, кто готовит дома (производители устройств и микропроцессоров) должны работать вместе.

Расширение экосистемы

С момента официального запуска в 2017 году экосистема HDR10+ была значительно расширена усилиями Samsung и партнёров компании, чтобы, во-первых, сделать технологию бесплатной для производителей полупроводников и телевизоров, а, во-вторых, создать платформу и метаданные для HDR10+, которыми смогут свободно и бесплатно пользоваться компании-производители контента, UHD Blu-ray-проигрывателей и цифровых телеприставок STB (Set-Top-Box).

Таким образом, на рынке развивается устойчивая экосистема HDR10+, способная кардинально улучшить опыт взаимодействия с домашним развлекательным центром. Чтобы обеспечить максимально реалистичное отображение контента на телевизорах, Samsung усиленно развивает сотрудничество в сфере HDR10+ с компаниями из различных сегментов рынка (кинематографа, производителями программного обеспечения и техники), это способствует ускорению широкого внедрения этой технологии.

Платформа HDR10+ разработана таким образом, чтобы ее можно было внедрить без значительных экономических или технологических препятствий. Для интеграции HDR10+ Samsung сотрудничала со сторонними производителями программного обеспечения, в том числе с Colorfront и Blackmagic Design, с компаниями-разработчиками систем кодирования (encoding-system companies). По сравнению с HDR10 или другими конкурентами, при внедрении поддержки формата HDR10+ отсутствуют какие-либо дополнительные затраты так же, как и расходы для аппаратного обеспечения HDR10+ дисплеев. Новые контент-платформы по умолчанию совместимы с устройствами, поддерживающими технологию HDR10.

Samsung начала сотрудничать с производителями техники, полупроводников и проекторов, чтобы пользователи могли наслаждаться высочайшим, максимально реалистичным качеством изображения в формате HDR10+. Среди партнеров компании такие эксперты отрасли как V-Silicon (ранее –Sigma Designs) и TP Vision. Samsung работает с ведущими киностудиями и поставщиками контента, в том числе с ivi, крупнейшим российским онлайн-кинотеатром, Amazon Prime Video и Warner Bros.

Присоединение к проекту большего числа производителей телевизоров с поддержкой формата HDR10+, микрокомпьютеров (System-on-a-Chip, SoC), домашних кинотеатров и проекторов, а также появление все большего количества контента в формате HDR10+ и официальная сертификация HDR10+ являются началом новой эры качества изображения.