Стандартът HDR е една от основните причини, поради които си заслужава да си купите нов телевизор. Изображенията са по-яки и по-цветни, детайлността е в пъти по-голяма - всичко благодарение на три взаимосвързани фактора: яркост, цветова гама и цветови обхват. Подобренията в картината в резултат на поддръжката на HDR на един екран могат да се видят и оценят както от професионалисти, така и от крайните потребители, които просто търсят най-доброто изживяване. Неслучайно high dynamic range вече може да се намери и в монитори, насочени към геймъри и професионалисти. А сега изследователи от френския институт Bcom са създали софтуер, който конвертира съществуващо съдържание от SDR (standart dynamic range, стандартен динамичен обхват) в HDR (висок динамичен обхват) видео. Софтуерът е способен да вземе почти всеки цветен видео продукт, създаден от човечеството през последните 80 години, и да разшири динамичния му обхват. Това ще рече подобрени яркост, контрастно съотношение и брой цветове, изобразени на екрана.

Софтуерът на Bcom създава псевдо-HDR съдържание от SDR източник, подходящо за телевизионно излъчване.

Сигурно обаче си мислите къде остава "детайлността" на HDR в този случай? Не можеш магически да създадеш повече детайл в изображение. Всъщност... можеш. Google вече са способни да извадят детайлна снимка на лице от пикселизирано начално изображение, но философски погледнато, това не е същата картина. По същата линия на разсъждение, макар да е съвсем нерелевантна по въпроса, можем да погледнем още няколко "дилеми". Когато филм е подготвен за излъчване по телевизията или попаднете на стрийм с нисък битрейт в Netflix, това същият филм, който филмографът е създал ли е? Или е нещо съвсем различно?

В крайна сметка това няма значение. Ако се поставим на мястото на телевизия, която има тонове SDR съдържание в архивите си и милиони потребители, които биха платили за специален HDR канал, със сигурност единствената дилема, която бихме имали пред себе си, е: технически възможно ли е да се конвертира или прехвърли SDR съдържание в HDR стандарт? И дали в крайна сметка въпросното съдържание би било приятно за гледане от потребителите? Запазването на оригиналния дух или картина, или поне опита за близост към оригинала, така както филмографът поначало е създал видеото, е само допълнителен бонус.

Но да преминем към въпроса. Как e възможно SDR съдържание да премине в HDR? Първата стъпка е свързана с нещо, наречено "разширение на тоналността".  

Примери за различни типове алгоритми за разширение на тоналността. Снимка: Bcom

Както със сигурност ви е известно, повечето модерни екрани идват с технологии, които осигуряват точна цветова репродукция. За целта се използва тон мапинг (tone mapping) и мапинг на цветовата грама. След това цветовете и яркостта на изображението биват променени, за да изглеждат реалистично на специфичния екран. Темата е добре позната и широко интегрирана в потребителска електроника, за разлика от разширението на тоналността, използвано в софтуера на Bcom. Последното е на практика съвсем нов начин за автоматизирано софтуерно цветово калибриране, което не е особено добре подплатено с изследвания и практични опити. Това, което със сигурност знаем по въпроса, е, че човешкото възприятие както за контраст, така и за цветова наситеност е тясно свързано с яркостта. Това са съответно т.нар. ефект на Стивънс и ефект на Хънт.

Тук теорията се свързва с практиката и стигаме до едно от основните подобрения в HDR дисплеите. Докато при конвенционалното SDR/HDTV съдържание и съответстващите SDR дисплеи максимумът на яркост е 100 нита, HDR-сертифицираните екрани често поддържат над 1000 нита. Оттук започва работата на изследователите на Bcom и SDR към HDR конвертирането им - първо те увеличават яркостта на SDR изображенията.

Човешкото възприятие за контраст и цветова наситеност е тясно свързано с яркостта.

Френските изследователи обаче не прилагат само едно и също тонално разширение към всяко SDR видео. Вместо това всяко SDR съдържание автоматично получава определен стил на осветяване или lighting style, който е математически определен от анализ на контраста и осветяването във всеки един кадър. Вариациите са пет (засега): dark key, low key, medium key, bright key и high key.

Примери за петте стила на осветяване. Снимка: Bcon

Различните тонални разширения са преминали през няколко различни теста с експерти и не-експерти, за да бъде намерено подходящото ниво на яркост. Твърде много яркост понякога довеждала до това HDR изображението да изглежда отмито в сравнение с SDR източника, особено по отношение на dark key и high key материалите, където нямало достатъчно количество цвят. Но за по-голямата част от съдържанието, където количеството цял било добро, добавянето на малко яркост се оказало правилно решение.

Изследователите от Bcom също така решили да приложат коригиращ цвета филтър след тоналното разширение, което преборило част от деколорациите, причинени от повишената яркост на изображението. Филтърът причинил леки изменения в оцветяването. Например цвят, който на SDR източника изглеждал като "светлосиньо" можел да изглежда повече като "пастелно синьо" след конверсията. Но яркостта, "с която не може да има компромиси", по думи на изследователите е запазена.

Финалните мапинг на софтуера се грижат за "по-маловажните" неща от техническа гледна точка. Да запазят духа, настроението и артистичния похват на монтажиста, режисьора и кинематографа. Тъмните зони да останат тъмни, светлите - да продължат да са светли, без да изгарят. А естетиките да останат непроменени.

Всичко звучи чудесно и софтуерът вече има зад гърба си демо материали, които демонстрират способностите му. Но колко реалистично е да мислим, че подобна технология би била интегрирана скоростно в телевизионното излъчване на различни канали по света? Е, оказва се, че няколко големи европейски дистрибутори вече са проявили интерес към технологията. Само че има едно голямо "НО", свързано с нея. В момента технологията на Bcom е способна да работи в реално време само на специално програмирано за нея FPGA (field-programmable gate array) базирано устройство или като обикновен софтуер, изискващ наистина мощен графичен процесор за обработката на изображението в реално време.

FPGA устройство, на което работи технологията на Bcom за прехвърляне на SDR съдържание в HDR.

Това ли е тв революцията на нашето време?

Докато новият софтуер стигне до разпространителите на съдържание и съответно до потребителските телевизори, Bcom има още работа за вършене. Следващата стъпка е да се оптимизира алгоритъмът, за да работи по по-ефективен начин. В момента отнема между три и 10 минути да се конвертира една минута SDR съдържание в HDR. Според Bcom основна причина за бавната скорост е недостатъчно доброто използване на изчислителната мощ на един процесор от софтуера. Освен с тази оптимизация, екипът развива и облачна услуга. Те обмислят и да развият отделна услуга, при която да лицензират вече конвертирано от тях съдържание на отделни телевизии.  

Дали това ще е голямата тв революция на нашето време? Съвсем скоро ще разберем.