ما درباره «تکنولوژی‌های نور پس زمینه صفحه نمایش» و «مقایسه پنل‌های IPS و VA و TN» صحبت کردیم، حالا می‌خوایم ببینیم HDR چیه. تکنولوژی HDR تاثیر بزرگی در صنعت صفحه نمایش داشت، حالا وقتشه بیشتر درباره این تکنولوژی بدونیم و ببینیم واقعا تاثیرگذاره یا صرفا دروغ تبلیغاتیه. با بنچفا برای پاسخ به سوال «HDR چیست؟» همراه باشید.
اما HDR چیست؟ HDR یا High Dynamic Range یا محدوده دینامیکی بالا، یکی از بزرگترین نقاط فروش در بازار صفحه نمایش شده. هدف HDR بازسازی رنگ تصاویر به نوعیه که بیش از پیش، شبیه تصاویری باشه که چشم‌های ما در دنیای بیرون می‌بینن.
HDR رابطه مستقیمی با کنتراست داره. Dynamic Range اشاره به تفاوت بین تاریک‌ترین نقطه و روشن‌ترین نقطه یک تصویر داره، که میشه گفت تعریف کنتراست هم همینه. صفحه نمایش‌هایی که کنتراست خیلی خوبی دارن، عملکرد خیلی خوبی هم در زمینه HDR دارن.
نکته مهم اینه که HDR و کنتراست به تنهایی در کیفیت تصویر یک مانیتور نقش ندارن. در ادامه پاسخ جامع‌تری رو درباره «HDR چیست؟» می‌خونید.
SDR چیست؟
قبل از اینکه به‌طور کامل بگیم HDR چیست؟ باید درباره SDR بدونید. SDR یا Standard Dynamic Range به محدوده دینامیکی میگن که ثابته و تغییری نداره. صفحه نمایش‌های قدیمی جوری طراحی می‌شدن که فضای رنگی sRGB رو پوشش بدن. پوشش کامل این فضای رنگ خوبه، اما مشکل اینجاست که این فضای رنگ جدیدی نیست و دیگه عمرش رو کرده. فضای رنگ sRGB صرفا ۳۳% از تمام رنگ‌های موجود در طبیعت رو نشون میده، که با توجه به استانداردهای امروزی به شدت پایینه. صفحه نمایش‌های SDR صرفا تصاویر رو با تمام رنگ‌هایی که می‌تونه نمایش بده پخش می‌کنه و همه چیز رو در فضای رنگ محدود sRGB جا میده. استاندارد SDR بر اساس صفحه نمایش‌های CRT طراحی شده بود؛ از زمانی که صفحه نمایش‌های CRT وارد بازار شدن زمان زیادی می‌گذره و از اون موقع پیشرفت‌های زیادی رو در این زمینه شاهد بودیم. به خاطر همینه که استاندارد SDR محدودیت‌های زیادی رو برای صفحه نمایش‌های امروزی به وجود میاره.
HDR چیست؟
HDR یا High Dynamic Range این قابلیت رو به صفحه نمایش‌ها میده که از فضای SDR فراتر برن و تصویر رو با جزئیات بیشتر، کنتراست بالاتر و دقت رنگ خیلی بالاتری به نمایش بذارن. HDR می‌تونه میزان نور تصویر رو هم تعریف کنه و محدود به میزان نور مانیتور نیست، که می‌تونه تاثیر زیادی روی روشنایی یک صحنه در طول یک ویدیو بشه.
البته اینطوری نیست که هر تصویری شما به یه صفحه نمایش HDR بدی برات آپسکیلش می‌کنه با کیفیت و دقت رنگ بالاتری به نمایش می‌ذاره. HDR این امکان رو برای صفحه نمایش به وجود میاره که سیگنال باکیفیت‌تری دریافت کنن، و با توجه به پنلی که دارن و خصوصیات‌شون، اون تصاویر رو به نمایش بذارن. هیچ دو صفحه نمایش HDR تصاویر شبیه به همی نشون نمیدن.
در واقع HDR صرفا یه سیگنال با یه لیست اطلاعات اضافه‌بر تصاویره که به صفحه نمایش اطلاعات نور و رنگ اضافه میده که هنگام نمایش تصویر اون اطلاعات رو اعمال کنه. این طرز کار این امکان رو به وجود میاره که تصاویر HDR روی صفحه نمایش‌های SDR هم قابل نمایش باشن و این صفحه نمایش‌ها عملا این سیگنال‌های اضافه رو نادیده می‌گیرن.
نکته دیگه اینه که استاندارد HDR نیاز داره که صفحه نمایش‌ها استاندارد طیف رنگی فراتر از sRGB رو پوشش بدن، چیزی مثل DCI-P3 و یا Rec. 2020.
مثال پایین رو که سایت RTINGS ارائه داده ببینید. در تصویر HDR، رنگ‌ها زنده‌ترن، جزئیات درون سایه‌ها بیشتره، و در کل تصویر بیشتر شبیه یه تصویر واقعیه. این به خاطر اینه که در تصویر HDR به sRGB محدود نیستیم و تصویر رنگ‌های خیلی بیشتری رو به نمایش می‌ذاره. البته تنها در حالتی تصاویر HDR رو اونطوری که باید باشه می‌بینید که صفحه نمایش HDR داشته باشید، در غیر این صورت تفاوت زیادی حس نمی‌کنید.
عمق رنگ در HDR
نکته دیگه‌ای که هست، اینه که برای نمایش تصاویر HDR، عمق رنگ ۸ بیت نیازه. عمق رنگ چیه؟ عمق رنگ به تعداد شیدهایی که هر پیکسل می‌تونه از هر رنگ اصلی نشون بده اشاره داره. مثلا مانیتور ۸ بیتی، توانایی نمایش ۲۸ یعنی ۲۵۶ شید از هر رنگ آبی، سبز یا قرمز که سه رنگ اصلی هستن رو دارن. در صفحه نمایش‌های ۱۰ بیتی این عدد به ۲۱۰ یعنی ۱۰۲۴ و در صفحه نمایش‌های ۱۲ بیتی این عدد به ۴۰۹۶ می‌رسه. صفحه نمایش‌های SDR معمولا ۶ یا ۸ بیت هستن، و مشکلی که هست اینه که ۸ بیت برای پشتیبانی از استانداردهای Rec. 2100 و DCI-P3 خیلی محدوده. استاندارد HDR نیاز به عمق رنگ ۱۰ یا ۱۲ بیت داره، که حالا ممکنه تولیدکننده‌ها پشتیبانی از این بیت ریت‌ها رو سخت افزاری یا نرم افزاری به صفحه نمایش اضافه کنن.
پشتیبانی از عمق بالا به دو دلیل مهمه؛ اولیش که واضحه، برای اینکه به رنگ‌های بیشتری دسترسی داشته باشیم، اما دومی اینه که ترنزیشن نرم‌تری بین رنگ‌ها داشته باشیم. یه گردینت رنگی از سبز به مشکی رو در نظر بگیرید، در صفحه نمایش ۸ بیت که صرفا ۲۵۶ شید از سبز قابل نمایشه، گردینت نرم و روونی تحویل نمی‌گیریم و شاهد تکه تکه شدن این گردینت هستیم. در صفحه نمایش‌های ۱۰ بیت این مشکل کاملا از بین میره، چون دیگه به ۲۵۶ شید از هر رنگ محدود نیستیم و رنگ‌های خیلی بیشتری داریم. این دو دلیل باعث شدن که استاندارد HDR به صفحه نمایش‌های ۱۰ یا ۱۲ بیت نیاز داشته باشه. البته صفحه نمایش‌های ۱۲ بیت خیلی دیگه جدیدن و با توجه به استانداردهای فعلی نیازی بهشون نیست. حتی صفحه نمایش Pro Display XDR که اپل روی سایتش به قیمت ۵۰۰۰ دلار به مردم بدبخت قالب می‌کنه هم عمق رنگ ۱۰ بیت داره.
مزایای تکنولوژی HDR در دستگاه‌ها
همونطور که گفتیم، به‌طور کلی تصاویر HDR می‌تونن تصاویر زنده‌تر و واقعی‌تری به نمایش بذارن. این موضوع در بازی و تماشای فیلم و سریال می‌تونه تاثیر زیادی داشته باشه. در تصاویر HDR نقاط روشن تصویر روشنایی بالاتری دارن و نقاط تاریک هم نور کمتری بازتاب میدن.
در کنار این، HDR کنتراست تصویر رو به شدت افزایش میده. یک صفحه نمایش VA به طور میانگین کنتراست ۳۰۰۰:۱ تا ۳۵۰۰:۱ داره، اما با اضافه شدن HDR می‌بینیم که این کنتراست در همون صفحه نمایش به ۱۰۰۰۰۰۰:۱ می‌تونه افزایش پیدا کنه. این جامپ خیلی بزرگیه، که بخشی از اون به خاطر اینه که HDR حداکثر نور صفحه نمایش رو هم افزایش میده. صفحه نمایش Samsung Odyssey Ark روشنایی ۷۰۰ کاندلا برمترمربع در تست‌های RTINGS در تصاویر SDR داشته، که در تصاویر HDR به ۹۰۰ کاندلا بر متر مربع می‌رسه. دلیلش مدیریت بهتر کنتراست و محدوده‌های نوریه؛ با سیگنال‌های HDR، نقاط تیره تاریک‌تر و نقاط روشن روشن‌تر میشن.
در نتیجه HDR، روشنایی نورها مثل چراغ و خورشید در تصاویر بیشتر میشه، انعکاس نور طبیعی‌تر و بیشتر میشه، جزئیات موجود در تصویر هم بیشتر میشه و سایه‌ها و بخش‌های دیگه طبیعی‌تر میشن.
اینجا خود صفحه نمایش هم خیلی مهمه. خیلی از تلویزیون‌ها و مانیتورها از استاندارد HDR10 پشتیبانی می‌کنن، اما تعداد کمی از اون‌ها می‌تونن تصاویر HDR رو به خوبی هندل کنن. در تصاویر پایین، می‌بینید که تلویزیون Samsung QN90A QLED تونسته به خوبی نور تصویر رو تنظیم کنه و روشنایی رو تا ۱۸۰۰ کاندلا بر متر مربع بالا ببره و کنتراست رو به ۲۶۵۳۴:۱ رسونده. تلویزیون TCL 4 Series/S446 2021 QLED که یه تلویزیون پایین رده محسوب میشه، با اینکه از HDR پشتیبانی می‌کنه، تصویر رو به خوبی هندل نکرده و روشنایی تنها ۲۲۸ کاندلا بر متر مربع و کنتراست ۱۲۵۳:۱ بوده، که عملا بدتر از یه پنل VA بدون HDR بوده.
نکته دیگه‌ای هم که هست اینه که پشتیبانی از طیف رنگی وسیعی مثل DCI-P3 و Rec. 2020 باعث نمیشه صفحه نمایش از HDR هم پشتیبانی کنه. برعکس هم همینطوره، یعنی پشتیبانی از HDR باعث نمیشه صفحه نمایش طیف رنگی وسیعی رو نشون بده و ممکنه حتی در طیف رنگی sRGB هم مشکل داشته باشه. این به کیفیت ساخت و شرکت سازنده مربوطه، و همچنین گواهی‌های مختلفی که برای HDR وجود داره.
استانداردهای HDR
همونطور که در پاسخ HDR چیست؟ گفتیم، HDR در واقع یه سیگنال اضافه بر تصویره که اطلاعات اضافه رو به صفحه نمایش میده تا روی تصویر اعمال کنه. حالا برای اینکه این سیگنال چطور توسط صفحه نمایش بر تصویر اعمال میشه، روش‌های مختلفی داره. خود سیگنال هم می‌تونه دینامیک یا استاتیک باشه.
سیگنال‌های استاتیک یا Static Metadata، سیگنال‌هایی هستن که یکبار تعریف میشن و در طول تمام تصویر یا ویدیویی که اجرا میشه ثابتن. اینطوری میزان نور و شفافیت در طول ویدیو تغییری نمی‌کنه و ثابته.
سیگنال‌های دینامیک یا Dynamic Metadata، سیگنال‌هایی هستن که بر اساس سکانس‌ها تعریف میشن. این طوری با توجه به سکانسی که به نمایش گذاشته شده، نور کل صفحه یا بخش‌هایی بالا و پایین میره و باعث میشه جزئیات واضح‌تر به نمایش گذاشته بشن. قطعا سیگنال دینامیک نسبت به سیگنال استاتیک بهتره و تصویر بهتری به نمایش می‌ذاره، اما همچنان استاتیک هم نسبت به تصویر SDR کیفیت بالاتری داره.
حالا بر اساس نوع متادیتا و چند فاکتور دیگه، چند استاندارد HDR وجود داره که تولیدکننده‌ها اون‌ها رو در صفحه نمایش‌هاشون قرار میدن.
استاندارد HDR10 چیست؟
حالا که می‌دونید «HDR چیست؟» باید درباره استانداردهای اون صحبت کنیم. استاندارد HDR10 اولین استاندارد HDR بود که در سال ۲۰۱۵ عرضه شد و حق استفاده از اون آزاده و شرکت‌ها می‌تونن این استاندارد رو بدون مشکل به محصولات خودشون اضافه کنن. نام گذاری این استاندارد از اینکه صفحه نمایش‌های ۱۰ بیتی از اون پشتیبانی می‌کنن گرفته شده.
استاندارد HDR10 از متادیتای استاتیک برای ویدیو پشتیبانی می‌کنه و سکانس به سکانس اطلاعات رو تغییر نمیده. این باعث میشه که تولیدکننده‌های صفحه نمایش به استفاده از اون علاقه نشون بدن، اما تولیدکننده‌های محتوا علاقه‌ای به اون ندارن.
استاندارد HDR10+ چیست؟
استاندارد HDR10+ رو سامسونگ در سال ۲۰۱۷ معرفی کرد و حق استفاده از اون برای تولیدکنندگان محتوا آزاده، اما تولیدکنندگان صفحه نمایش باید تا ۱۰ هزار دلار در سال برای لایسنس و حق استفاده از اون به سامسونگ پول بدن.
استاندارد HDR10+ از متادیتای استاتیک و دینامیک پشتیبانی می‌کنه که دست تولیدکنندگان ویدیو رو از این نظر باز می‌ذاره. عمق رنگ پشتیبانی شده توسط این استاندارد هم ۱۰ بیته، که با توجه به اینکه خیلی از صفحه نمایش‌های امروزی در عمق رنگ ۱۰ بیت هم مشکل دارن، فعلا نیازی به نگرانی درباره این موضوع نیست، اما در آینده که صفحه نمایش‌های ۱۲ بیت بیشتر میشن، این استاندارد دیگه قابل استفاده نخواهد بود.
HDR10+ Adaptive هم بخشی از این استاندارده. این استاندارد با استفاده از سنسورهای مخصوصی که در صفحه نمایش هستن با اندازه گیری نور محیط، نور صفحه نمایش رو بالا و پایین میبره که می‌تونه به واضح بودن تصویر کمک زیادی بکنه. البته این سنسورها تنها در تلویزیون‌های بالارده استفاده میشن و کمتر صفحه نمایشی هست که این سنسورها رو داشته باشه.
استاندارد Dolby Vision چیست؟
این استاندارد رو همونطور که اسمش مشخصه، شرکت Dolby معرفی کرده. این استاندارد هم پولیه و تولیدکنندگان صفحه نمایش باید برای لایسنس اون پول بدن، اما اطلاعاتی درباره اینکه تولیدکنندگان محتوا هم باید پول بدن یا نه در دسترس نیست.
بزرگترین برتری استاندارد Dobly Vision اینه که علاوه بر عمق رنگ ۱۰ بیت، از عمق رنگ ۱۲ بیت هم پشتیبانی می‌کنه که باعث میشه در طولانی مدت و در سال‌های آینده استاندارد قابل اعتمادی باشه.
Dolby Vision از متادیتای استاتیک و دینامیک پشتیبانی می‌کنه اما اکثر مزیت‌هاش در استفاده از متادیتای دینامیکه. این استاندارد این امکان رو میده که استودیوها بتونن برای هر سکانس یا حتی هر فریم شرایط نورپردازی متفاوتی تعریف کنن که آزادی عمل زیادی به اون‌ها میده. این استاندارد همیشه هم داره ارتقا پیدا می‌کنه و بهتر میشه.
استاندارد HLG چیست؟
Hybrid Log Gamma (HLG) استانداردیه که با در نظر گرفتن محدودیت‌های شبکه‌های تلویزیونی، مثل شبکه‌های صدا و سیما، با کمک BBC و NHK طراحی شد. بر خلاف باقی استانداردها، HLG از متادیتا استفاده نمی‌کنه، چون شبکه‌های تلویزیونی مثل سرویس‌های استریم با کمک اینترنت تصاویر رو پخش نمی‌کنن و یکپارچگی سیگنال خیلی مهمه. HLG به جای متادیتا، اطلاعات اضافی گاما و نور و کروهای لوگاریتمی که در تصاویر نهادینه میشن به صفحه نمایش برای نمایش تصاویر HDR استفاده می‌کنه.
آیا HDR باعث بهتر شدن تجربه بازی میشه؟
همه چی درباره HDR خوب و اوکیه تا زمانی که به بحث HDR می‌رسیم. در زمینه عملکرد HDR در بازی دو جبهه کاملا متفاوت وجود داره؛ کنسول‌های بازی و تلویزیون‌ها که اکثرا از Dolby Vision پشتیبانی می‌کنن و با استفاده از HDR شاهد پیشرفت عملکرد خیلی خوبی در زمینه تصویر و نورپردازی هستیم؛ از طرفی هم پیسی و هزاران قطعه مختلف و کلی مانیتور که اکثرا صرفا از HDR10 پشتیبانی می‌کنن، ویندوز هم که کلا در این زمینه داغونه.
کنسول‌های بازی تعداد کمی دارن و چند ساله که از Dolby Vision پشتیبانی می‌کنن، که از متادیتای دینامیک استفاده می‌کنه. سونی و مایکروسافت هم در کنار ابزارهایی که در اختیار بازیسازها می‌ذارن، بهشون نرم افزارهای لازم برای استفاده از ظرفیت‌های کنسول برای کیفیت رنگ و نور بالاتر رو میده. تلویزیون‌های سونی و LG که بخش زیادی از بازار تلویزیون رو تشکیل میدن، اکثرا از Dolby Vision پشتیبانی می‌کنن. این باعث میشه کنسول‌ها بتونن عملکرد HDR خیلی خوبی داشته باشن.
دنیای HDR پیسی کاملا برعکسه؛ ویندوز از HDR10 و HDR10+ و Dolby Vision پشتیبانی می‌کنه، اما این به هیچ وجه کافی نیست. تنها تعداد کمی مانیتور از Dolby Vision پشتیبانی می‌کنن، مثل Apple Pro Display XDR، اون‌ها هم هیچکدوم مانیتور گیمینگ نیستن. اکثر مانیتورها صرفا از HDR10 پشتیبانی می‌کنن که از متادیتای استاتیک استفاده می‌کنه و اصلا کیفیت خوبی نداره. مانیتورهای بالارده سامسونگ از HDR10+ پشتیبانی می‌کنن، اما قیمت اون‌ها هم خیلی بالاست. حتی اگه یه مانیتور HDR10+ تهیه کنید هم باز کیفیت خوب تصاویر HDR قطعی نیست.
مشکل اصلی خود ویندوز و بازی‌هان. بازیسازها برای عملکرد خوب HDR در کنسول‌ها نیاز به صرف زمان کمی دارن، چون زمینه تکنولوژی رو سونی و مایکروسافت آماده کردن. برای ویندوز بازیسازها باید خودشون کلی ترکیب سخت افزاری و کلی ترفند نرم افزاری انجام بدن و کلی تست کنن تا نهایتا کیفیت خوبی در HDR داشته باشن. هیچ بازیسازی حاضر به انجام این کار نیست!
در کنار این، ابزارهای کالیبره مانیتور ویندوز و کالیبره رنگ برای مانیتورهای HDRه. ویندوز حتی ابزار مناسب برای تماشای تصاویر HDR نداره، چه برسه زمینه لازم برای بازی‌ها.
در نهایت، اگه تلویزیون خوبی داشته باشید، در برخی بازی‌ها در کنسول‌های بازی، می‌تونید با استفاده از HDR تجربه خیلی خوبی داشته باشید. در پیسی حتی اگه تلویزیون خوبی هم داشته باشید به خاطر مشکلات ویندوز و بهینه نبودن خیلی از بازی‌ها برای پشتیبانی از HDR، باز هم در خیلی از زمینه‌ها نمیشه شاهد عملکرد خوبی بود.
کلام آخر: به HDR اهمیت بدیم یا نه؟
به طور کلی HDR ویژگی باحالیه، اما نه همیشه و نه به حدی که پیشرفت بزرگی محسوب شه. صفحه نمایش‌های HDR باکیفیت که طیف رنگ بالایی رو به نمایش بذارن انتخاب خیلی خوبی هستن، اما متاسفانه این تکنولوژی هم به یه حیله مارکتینگ تبدیل شده و همونطور که دیدیم، همه صفحه نمایش‌های HDR کیفیت لازم رو ندارن و به طور کلی، عملکرد خوبی ارائه نمیدن.
در این مطلب به به پاسخ سوال HDR چیست؟ پرداختیم، اینکه یه صفحه نمایش بتونه طیف وسیعی از رنگ‌ها رو نشون بده می‌تونه تاثیر بزرگ‌تری روی تجربه شما داشته باشه تا اینکه یه عملکرد متوسط در HDR داشته باشه. فاکتورهای دیگه‌ای هم هستن، که نسبت به HDR اولویت بالاتری دارن.
HDR برای شما چقدر اهمیت داره؟ صفحه نمایش الانتون ازش پشتیبانی می‌کنه یا نه؟
آقا دمتون گرم مقاله کاملی بود.
Kinslee Allen