Як технологія HDR10+ від Samsung робить кольори по-справжньому живими

Компанія Samsung Electronics у своєму прагненні досконалої якості зображення досягла помітних проривів у телевізійних технологіях. Серед них – технологія HDR10+, новий відкритий стандарт для відео з високим динамічним діапазоном (HDR).

Компанія нещодавно отримала офіційну сертифікацію HDR10+ для своїх преміальних UHD та QLED телевізорів 2018 року, включаючи телевізори QLED 8K. Це свідчить про здатність таких дисплеїв показувати живі зображення, які відтворюють картинку такою, якою вона була задумана автором. Компанія Samsung також продовжує створювати партнерські відносини, завдяки яким споживачі отримують досвід перегляду преміум-класу.

Нещодавно представники Samsung Newsroom провели інтерв’ю з Йонг-Таег Кім, віце-президентом дослідницької лабораторії з цифрових медіа-рішень в Америці, та дізналися про те, що робить компанія для поширення цієї технології та надання доступу до найкращого HDR-контенту більшій кількості користувачів.

Що таке HDR10+?

Представлена в 2017 році технологія HDR10+ відтворює кольори з таким рівнем точності, якого раніше неможливо було досягти.

У більшості телевізорів існує неминучий розрив між динамічним діапазоном кольорів, який може відтворювати дисплей, і реальним кольором зображення. Традиційно, для того, щоб отримати HDR-зображення, телевізори з обмеженим динамічним діапазоном для посилення кольору зображень використовували процес, відомий як «тональне відображення». Однак, на відміну від попередніх версій технології HDR10, які використовували статичне тональне відображення, яке покращує колір рівномірно від сцени до сцени, технологія HDR10+ використовує динамічне тональне відображення, що дозволяє оптимізувати кожну сцену окремо.

Якщо коротко, то технологія дозволяє телевізорам зберігати задумані творцями сцени темними і створювати яскравіші моменти, додаючи відчуття глибини зображенню, що робить картинку більш реалістичною та захоплюючою. Використання цієї технології означає, що динамічні метадані контенту створюють оптимізовану криву тонального відображення на основі математичної концепції, відомої як крива Без’є. Кім пояснив: «Хоча концепція може бути дещо складною, результати є зрозумілими: оптимізація зображень створює контраст, який оживляє картинку завдяки математиці».

Як це було започатковано?

Все почалося із власної технології тонального відображення, розробленої лабораторією цифрових медіа-рішень ще в 2016 році.

Алгоритм тонального відображення є унікальним, оскільки він був першим у галузі алгоритмом, який автоматично оптимізував кольори в кожній сцені на екранах з обмеженим динамічним діапазоном. Спочатку команда планувала використовувати технологію як конкурентну перевагу якості зображення для майбутніх продуктів. Але пізніше цього року, коли ідея динамічного тонального відображення стала наступним кроком після технології HDR10, вона також стала предметом інтенсивних дебатів в Товаристві інженерів кіно і телебачення (SMPTE). Тому команда вирішила використовувати технологію для розробки нового промислового стандарту. Стандарту, який влаштовуватиме виробників пристроїв, студії та виробників мікросхем, і запропонує кожному з них свободу, необхідну для інновацій.

«На початку ми не ставили собі за мету створити галузевий стандарт», – пояснив Кім. «Це стало результатом того, що ми мали необхідну технологію в той час, коли вона була найбільш необхідною. Ми знали, що відкривши її для промисловості ми зможемо прискорити впровадження революційної інновації, яка б дійсно допомагала творцям передавати належним чином їх творчість».

Виклики на шляху

Незважаючи на оптимізм команди, створення нового стандарту спочатку кинуло нам виклик. Навіть із підтримкою штаб-квартири та керівництва, дехто в компанії скептично ставився до того, чи зможе Samsung створити конкурентний галузевий стандарт, який буде прийнятим студіями, виробниками мікросхем і виробниками пристроїв.

«Було важко прийняти таке рішення, але ми всі розуміли важливість створення нового стандарту», – сказав Кім. «Було багато дискусій, але всі дійшли згоди, коли зрозуміли, що, створюючи новий стандарт, ми також виконаємо свої обіцянки нашим споживачам. Якби індустрія покладалась  тільки на один стандарт, було б важко оновити попередні продукти HDR10».

Створення математичної кривої, яка може бути використана як основа для тонального відображення кожної сцени, а також з’ясування способу її параметризації в набір даних, який може служити універсальним дескриптором для представлення тонального відображення будь-якої сцени, стали найбільшими технологічними викликами. Нам не тільки потрібно було оптимізувати математичну криву під кожну можливу сцену, вона також мала бути достатньо гнучкою для таких цілей. Тому було важливо, щоб команда знайшла криву, яка б відповідала підходу студій до тонального відображення, тобто фрагментації.

Створення нового стандарту

Після декількох місяців досліджень і багаторазового моделювання, команда, яку очолював доктор Лі Тао, нарешті зупинилася на математичній кривій, яка була достатньо гнучкою.

Ідея полягала в тому, щоб імітувати спосіб студій редагувати сцени. Крива Без’є виявилася ідеальним вибором для відтворення фрагментації. Це означало, що завдяки їй наміри творців були б передані більш точно. Однак, перш ніж використовувати криву як базу для створення динамічних метаданих за допомогою математичної оптимізації, команда повинна була її змінити. Саме в цей момент з’явилася інноваційна ідея підвищити її гнучкість, перетворивши двовимірну криву на одновимірний набір даних.

З такою підвищеною гнучкістю з’явилася можливість створювати оптимізовані криві тонального відображення для кожної сцени. Поєднавши це з алгоритмом, який автоматично перетворює кожну криву в метадані, команда створила потужний інструмент, що дозволяє телевізорам Samsung запропонувати споживачам насправді вражаючий ефект зануренням.

Як майстер-шеф, який ділиться цінним рецептом, Кім пояснив потенціал технології змінити досвід сприйняття контенту споживачами. «Уявіть собі кулінарний шедевр, який перетворився на рецепт звичайної домашньої кухні», – сказав Кім. «Уявіть собі, що рецепт настільки точний, що кожен може використати його, щоб створити майже ідеальне блюдо. Тепер уявіть собі інструмент, який записує цей рецепт автоматично замість шеф-кухаря для всіх типів страв. Нарешті, уявіть, що коли купуються інгредієнти, рецепт стає доступним для всіх».

«Компанія Samsung не тільки створила стандарт для написання «рецепту», але й інструмент», – продовжив Кім. «Але для того, щоб це сталося, нам потрібно, щоб «шеф-кухарі» (студії), «продуктові магазини» (постачальники контенту) і домашні «кухарі» (виробники пристроїв і мікросхем) працювали разом».

Зростаюча екосистема

З моменту свого офіційного запуску минулого року, технологія HDR10+ швидко поширювалася завдяки рішенням компанії Samsung та її партнерів (1) зробити технологію доступною для виробників мікросхем і телевізорів безкоштовно і (2) зробити HDR10+ платформу та метадані безкоштовними для контент-компаній, а також для виробників програвачів UHD Blu-ray та телевізійних приставок.

В результаті ми стали свідками створення сильної екосистеми технології HDR10+, яка зробила можливою революцію домашніх розваг. Для того, щоб забезпечити захоплюючі, реалістичні візуальні ефекти в домівках більшої кількості споживачів, компанія Samsung наполегливо працювала над створенням партнерських відносин в рамках екосистеми HDR10+, які охоплюють світи кіно, програмного забезпечення та виробництва пристроїв та прискорюють широке впровадження технології.

Як пояснив Кім, платформа HDR10+ була розроблена з метою бути впровадженою без істотних економічних або технологічних перешкод. «Щоб впровадити технологію HDR10+ ми співпрацюємо з третіми сторонами розробниками програмного забезпечення, серед яких Colorfront і Blackmagic Design, а також з компаніями, які працюють з системами кодування», – розповів Кім. «Ми продемонстрували якість роботи технології HDR10+ і наголосили на економічних аспектах її впровадження. У порівнянні з технологією HDR10 або іншими конкурентами, впровадження технології HDR10+ для створення контенту не несе в собі додаткових витрат, а також витрат на додаткове обладнання для HDR10+ дисплеїв. Нова платформа сумісна із вже існуючими пристроями з технологією HDR10».

Компанія Samsung встановила партнерські відносини з виробниками пристроїв, мікросхем і проекторів, завдяки яким більша кількість споживачів отримає доступ до реалістичної якості зображення HDR10+. Яскравими прикладами є компанії V-Silicon (раніше Sigma Designs) і TP Vision. Компанія також налагодила та розширила партнерські відносини з провідними кіностудіями та провайдерами контенту, включаючи Amazon Prime Video та Warner Bros.

Кім зазначив, що з більшою кількістю телевізорів з технологією HDR10+, виробники SoCs (системи на кристалі) і AVR, а також виробники проекторів скоро приєднаються до використання цієї технології, і все більше і більше HDR10+ контенту стане доступним. Тому офіційна HDR10+ сертифікація є важливою віхою, яка являє собою початок нової ери якості зображення.

«Впровадження логотипу сертифікації HDR10+ є основою для створення ринку телевізорів надвисокої якості», – сказав Кім. «Використовуючи наші передові технології та досвід, ми продовжуватимемо розширювати цінні партнерські відносини, зберігаючи при цьому зобов’язання надавати споживачам найкращий HDR-контент».