Расширенный динамический диапазон — технология, позволяющая фиксировать и воспроизводить детали как в ярких, так и в темных участках изображения, приближая результат к тому, что видит человеческий глаз.
Расширенный динамический диапазон (High Dynamic Range, HDR) — это набор технологий обработки, передачи и воспроизведения изображений, которые значительно расширяют диапазон яркости и цветовой гаммы по сравнению со стандартным динамическим диапазоном (SDR).
Человеческий глаз способен различать детали в широком спектре освещенности одновременно — от глубоких теней до ярких бликов. В то время как стандартный динамический диапазон ограничен яркостью от 0 до 100 нит (кд/м²), технология HDR расширяет эти границы до 1000 нит и выше. Это означает, что при просмотре HDR-контента вы видите больше деталей в затемненных сценах, не теряя информацию в ярко освещенных областях.
За данной технологией стоит простая, но мощная идея: увеличить количество информации об интенсивности света и цвете. Если стандартный формат кодирует каждый пиксель с помощью 8 бит на цветовой канал (что дает примерно 16,7 миллиона оттенков), то HDR использует 10-битную кодировку, обеспечивая более миллиарда вариантов цветов. Эта дополнительная информация позволяет устранить эффект «полосатости» (banding), когда переходы между градиентами выглядят резко и неестественно.
Происхождение технологии берет корни в профессиональной фотографии, где фотографы сталкивались с проблемой экспозиции. Когда сцена содержит объекты с очень разной освещенностью — например, затемненное помещение с окном на яркую улицу — традиционная камера не способна одновременно передать детали как внутри, так и за окном. Решение пришло в виде техники многокадрового снимка: фотограф делает несколько снимков с разной экспозицией, а затем объединяет их в обработке, сохраняя лучшие участки каждого кадра.
Сегодня HDR встречается повсюду: от смартфонов до кинотеатральных проекторов, от потоковых сервисов до видеоигр. На мобильных устройствах HDR-функция автоматически создает серию снимков при разных уровнях яркости, объединяя их в один файл с применением алгоритмов тональной компрессии. В видеоконтенте HDR реализуется через специальные стандарты и метаданные, которые сообщают дисплею, как оптимально отобразить каждый кадр.
Процесс тональной компрессии (Tone Mapping) — это вычислительный алгоритм, который преобразует широкий динамический диапазон HDR-изображения в узкий диапазон, способный отобразить стандартный монитор или телевизор. Алгоритм анализирует изображение в режиме реального времени, перераспределяя уровни теней, средних тонов и светлых участков в разных областях кадра, чтобы сохранить как детали, так и естественный вид.
Динамический диапазон определяется соотношением между наиболее яркой и наиболее темной точками изображения. Реальные сцены часто имеют соотношение яркости 1 000 000:1 и более, тогда как SDR может передать только около 100:1, а HDR — от 1000:1 до 10 000:1 и выше.
Основные различия между HDR и SDR включают не только яркость, но и глубину цвета. SDR использует цветовое пространство sRGB с относительно ограниченным охватом, в то время как HDR поддерживает расширенные цветовые пространства вроде DCI-P3 с покрытием около 90-95%, что позволяет воспроизводить более насыщенные и естественные цвета. Это означает, что красный цвет в HDR действительно выглядит более красным, зеленый — более зеленым, а синий — более синим, без потери деталей в соседних тонах.
Основные стандарты HDR на рынке имеют значительные различия и сложившиеся ниши применения. HDR10 — это открытый стандарт, разработанный консорциумом производителей (LG, Sony, Panasonic, Sharp и Vizio) в 2015 году. Он обеспечивает пиковую яркость до 1000 нит, использует 10-битную цветность и применяет статические метаданные, то есть один набор инструкций яркости и контрастности применяется ко всему видео. Это самый распространенный стандарт среди потребительских устройств и потоковых сервисов, включая Netflix на подписке Premium.
Dolby Vision, разработанный компанией Dolby Labs в 2012 году, представляет собой более продвинутую, но закрытую технологию. Он использует динамические метаданные, что позволяет регулировать яркость и цвет для каждого кадра или даже части кадра, обеспечивая большую точность воспроизведения. Dolby Vision поддерживает пиковую яркость до 10 000 нит (хотя современные телевизоры редко превышают 2000-3000 нит) и 12-битную цветность. Однако использование этого стандарта требует лицензионных платежей производителей, что замедляет его распространение.
HDR10+ — это компромиссное решение, разработанное Samsung и Amazon в 2017 году. Подобно Dolby Vision, он поддерживает динамические метаданные и пиковую яркость до 10 000 нит, но остается открытым и бесплатным для производителей. Это делает HDR10+ привлекательной альтернативой, особенно для Samsung, которая активно продвигает этот стандарт. По состоянию на 2025 год Netflix добавила поддержку HDR10+ на совместимые телевизоры Samsung 2024-2025 годов, что позволяет более чем 300 миллионам пользователей сервиса наслаждаться контентом с улучшенным динамическим диапазоном.
HLG (Hybrid Log-Gamma) — это третий основной стандарт, разработанный совместно BBC и японской ассоциацией NHK. В отличие от HDR10 и Dolby Vision, которые ориентированы на видео по требованию и кинотеатральное использование, HLG предназначен для эфирного и кабельного телевидения. Его ключевое преимущество заключается в совместимости со стандартным SDR: один сигнал одновременно передается на HDR-совместимые и обычные телевизоры, адаптируясь к возможностям каждого устройства. HLG использует логарифмическую функцию передачи и не требует лицензионных платежей.
DisplayHDR — это стандарт сертификации, разработанный ассоциацией VESA (Video Electronics Standards Association), который классифицирует компьютерные мониторы и ноутбуки по способности воспроизводить HDR. Стандарт включает несколько уровней: DisplayHDR 400, 500, 600, 1000, 1400, а также варианты True Black (400, 500, 600), оптимизированные для OLED и microLED-дисплеев. Каждый уровень задает минимальные требования не просто по яркости, но по комплексу параметров: пиковая яркость, локальное затемнение, цветовой охват, глубина цвета и время нарастания яркости. Например, DisplayHDR True Black 600 требует пиковую яркость 600 кд/м², уровень черного всего 0,0005 кд/м² (самое низкое значение, измеримое стандартным колориметром) и четырехкратное сокращение времени нарастания яркости по сравнению с DisplayHDR 1000.
В контексте видеоигр HDR получил широкое распространение на консолях нового поколения. Xbox Series X и S, а также PlayStation 5 поддерживают HDR-игры, когда контент, разработанный с использованием HDR, может отображаться на совместимых дисплеях. Для включения HDR на PS5 требуется перейти в меню настроек видеовыхода и выбрать опцию «Когда поддерживается» или «Всегда включено», после чего пройти встроенную калибровку яркости. На Xbox Series X процесс упрощен, так как VRR (переменная частота обновления) и HDR включаются автоматически при подключении к совместимому телевизору. Игры вроде Horizon Forbidden West, Resident Evil Village и Marvel's Spider-Man демонстрируют, как HDR может преобразить кинематографическое восприятие игрового мира, добавив глубину и реалистичность.
Требования для воспроизведения HDR-контента включают не только поддержку стандарта дисплеем, но и совокупность технических характеристик. Минимум необходимо разрешение 4K (3840x2160 пикселей), поддержка цветового охвата DCI-P3 на уровне минимум 90%, 10-битная глубина цвета и пиковая яркость не менее 400-600 нит для базовых моделей, хотя для полноценного HDR рекомендуется минимум 1000 нит.
HDRI (High Dynamic Range Images) в 3D-графике используются как карты окружения для реалистичного освещения сцен. Такие изображения содержат информацию об освещенности в каждом направлении пространства, позволяя 3D-рендереру создать естественное освещение без использования традиционных источников света. Это широко применяется в архитектурной визуализации, кино и видеоигровой индустрии.
Будущее HDR продолжает развиваться. Samsung представила HDR10+ Advanced — следующее поколение стандарта, которое использует расширенные динамические метаданные, интеллектуальные алгоритмы жанрового распознавания и систему HDR10+ Intelligent FRC для управления движением. На рынке виртуальной реальности Meta Quest 3 и более новые устройства начинают интегрировать поддержку HDR, хотя полноценная реализация HDR в VR остается областью активных исследований и разработок.
HDR — это комплексная технология, которая преобразует способ, которым вы видите и создаете изображения на цифровых устройствах. Через повышение битовой глубины, расширение цветовых пространств и использование динамических метаданных, HDR приносит просмотр, фотографию и видеоигры ближе к тому, что видит человеческий глаз. Независимо от того, смотрите ли вы фильм на Netflix, играете в современную видеоигру или редактируете фотографии — HDR уже здесь и продолжает переопределять стандарты качества медиаконтента.