مقايسه تلويزيون هاي HDR: فرمت Dolby Vision در برابر HDR-10

حوزه‌ي مربوط به تلويزيون‌ها با گذر زمان به‌طور سريعي متحول مي‌شود؛ به طوري كه تاكنون فناوري‌هاي مختلفي در ارتباط با اين حوزه معرفي شده است. هم‌اكنون در دنياي تلويزيون‌ها، فناوري 4K اولترا HD (UHD) با رزولوشن 2160p، جايگاه خود را به فناوري محدوده‌ي پويايي بالا (HDR) داده است. دليل اين امر، به خاطر فقدان جزئيات، كمبود پيكسل‌ها يا رزولوشن 1080p كه به‌طور معمول مسئله‌ي بزرگي با تلويزيون‌هاي چند سال پيش بوده، نيست. دليل اين جايگزيني به خاطر كنتراست پايين و رنگ‌هاي محو شده‌ي ناشي از باريك بودن و ذخيره‌ي انرژي بوده است. به‌علاوه نور پس‌زمينه‌ي LED نسبت به فناوري‌هاي گذشته در ارائه‌ي رنگ ناتوان شده است.

تقريبا هر متخصصي، فناوري HDR را از نزديك مشاهده كرده است. اين فناوري مي‌تواند در همه‌ي رزولوشن‌ها مورد استفاده قرار گيرد. اين فناوري نسبت به اضافه شدن ساده‌ي پيكسل‌ها، به‌طور قابل توجهي متقاعد كننده است. با اين حال، تركيب رزولوشن 2160p و فناوري HDR باعث به وجود آمدن تصاوير خارق‌العاده‌اي خواهد شد. متاسفانه اين فناوري باعث نزاع بين فرمت‌ها شده و متخصصان را سردرگم كرده است؛ به همين دليل در اين مقاله به معرفي HDR و مقايسه‌ي فرمت‌هاي Dolby Vision با HDR 10 در تلويزيون‌هاي سازگار با HDR خواهيم پرداخت.

اساسا HDR تفاوت ميان روشن‌ترين و تيره‌ترين نقاط يك تصوير بوده كه به‌عنوان دامنه‌ي پويايي روشنايي يا روشنايي نسبي شناخته مي‌شود. برخي بر اين باور هستند كه HDR به‌معناي اوج روشنايي نيست. تلويزيون‌هاي OLED به دليل بهره‌مندي از رنگ‌هاي سياه عميق، نيازي به توليد زياد ميزان روشنايي بر حسب نيت به منظور تاثيرگذاري بيشتر ندارند. به همين دليل تلويزيون‌هاي OLED در مقايسه با تلويزيون‌هاي LCD با نور پس‌زمينه‌ي LED و رنگ‌هاي سياه متمايل به خاكستري آن‌ها، باشكوه و اشباع شده به انديشه متخصصين مي‌رسند. هردو فناوري ميزان روشنايي مشابهي را توليد مي‌كنند اما OLED‌ها تقريبا رنگ سياه و تيرگي خالصي دارند. براي مشاهده‌ي تأثير فناوري HDR در تلويزيون‌هاي LED LCD، اوج روشنايي بايد به ميزان قابل توجهي افزايش داده شود.

احتمالا پيش از اين، با قابليت HDR در عكاسي آشنا هستيد. به طوري كه، امروزه يك گزينه‌ي HDR در بيشتر دوربين موبايل‌هاي هوشمند وجود دارد. عكس‌هاي HDR به وسيله‌ي ثبت دقيق يك عكس به تعداد مشخص با دامنه‌اي از ضريب f مختلف و سپس تركيب آن‌ها به وجود مي‌آيند. ضريب f نشان‌دهنده‌ي گشودگي دريچه‌ي ديافراگم بوده و هرچه اين ضريب بزرگ‌تر باشد، دريچه‌ي ديافراگم كوچك‌تر و بسته‌تر خواهد بود. ويديوهاي HDR هم تقريبا به همين شكل ايجاد مي‌شوند. تنها تفاوت موجود، پيچيده بودن و سختي ايجاد چنين ويديوهايي است؛ زيرا ثبت دامنه‌ي وسيعي از روشنايي به‌صورت پيوسته و بلادرنگ، نيازمند ميزان نسبتا زيادي از توانايي پردازش يا دوربين دوگانه است. اما ساخت انيميشن‌هاي HDR يا اعمال جلوه‌هاي ديجيتال HDR به‌سادگي حركت يك لغزنده در نرم‌افزارهاي گرافيكي و جلوه‌هاي ويژه مانند 3D MAX وAdobe Premiere  است.

براي درك بهتر تفاوت به كارگيري فناوري HDR و عدم به كارگيري آن، در اين مقاله چندين تصوير مقايسه‌اي HDR و غير HDR در كنار هم قرار داده شده كه به وسيله‌ي فناوري Dolby تهيه شده است. اگر در حال تماشاي اين تصاوير در نمايشگرهاي (WLED (White LED كه ارزان‌ارزش‌ترين صفحه‌نمايش موجود است هستيد، تأثير كاملي از فناوري HDR را درك نخواهيد كرد؛ اما باز هم مي‌توانيد تفاوت را احساس كنيد. به دليل قرار گرفتن لامپ‌هاي LED در لبه‌هاي كناري WLED‌، اين نمايشگرها داراي كنتراست و شفافيت كم‌تري نسبت به تلويزيون‌هاي با نور پس‌زمينه‌ي يكنواخت LED هستند. در حقيقت هردوي اين نمايشگرها داراي نور پس‌زمينه‌ي LED هستند اما نحوه‌ي قرارگيري آن‌ها با هم متفاوت است. اغلب تصاوير HDR واقعيت‌ها را به‌صورت اغراق‌آميزي نمايش مي‌دهند.

روشنايي نسبي بيشتر، تنها چيزي نيست كه نيازمند به كارگيري فناوري HDR است. همچنين، براي جلوگيري از ايجاد اثر مصنوعي تصاوير مانند عدم پيوستگي رنگ‌ها يا ارائه‌ي رنگ‌هاي اشتباه مربوط به گرافيك رايانه‌اي (Color banding) در محتواي HDR، به منظور داشتن تغيير حالت ملايم، بايد طيف بسيار گسترده‌تري از رنگ‌ها موجود بوده و جزئيات بيش‌تري در محيط‌هاي بسيار روشن و تيره فراهم شود. در حال حاضر اين حالت به‌عنوان محدوده‌ي رنگ وسيع (wide color gamut) شناخته شده و به‌معني عمق رنگ ۱۰ تا ۱۲ بيتي به ازاي هر رنگ است كه تقريبا ۱ ميليارد يا ۴ ميليارد رنگ مي‌شود. در ادامه مي‌توانيد يك تصوير اصل (Original) با عمق رنگ ۸ بيت و در زير آن همان تصوير را كه عمق رنگ آن به ۴ بيت تقليل پيدا كرده است، مشاهده كنيد. اين دو تصوير داراي وضوح پيكسلي يكساني هستند.

توجه داشته باشيد كه در تصوير دوم، حذف اطلاعات و وضوح رنگ باعث ايجاد چنين اثر مصنوعي شده است. در واقع، تفاوت ميان عمق رنگ ۸ بيت، ۱۰ بيت و ۱۲ بيت به برجستگي آنچه كه در تصاوير بالا مشاهده مي‌كنيد نيست؛ اما قابل‌توجه است.

دقيق بودن رنگ هم مهم است؛ اما اهميت آن به اندازه‌ي محدوده‌ي رنگ وسيع نيست. با وجود اينكه محدوده‌ي رنگ وسيع و دقت رنگ به‌طور اكيد براي HDR مورد نياز نيست، اما هردو مورد ياد شده، بخشي از تلاش بي‌پايان براي توليد محتواي رسانه‌اي كه مي‌تواند زندگي واقعي را به‌طور دقيق به تصوير بكشد هستند. همچنين با وجود اين دو مورد مي‌توان اقدام به توليد جلوه‌هاي ويژه‌ي چشمگيري كه برتر از نمونه‌ي موجود در دنياي واقعي است، كرد.

برخي از تلويزيون‌هاي LED LCD برتر به‌علاوه‌ي تلويزيون‌هاي OLED چند سال اخير، داراي فناوري نمايشگري براي رندر كردن محتواي HDR به منظور داشتن نتيجه‌ي مناسب و معقول هستند. اما بيشتر تلويزيون‌هاي امسال داراي مدل‌هايي هستند كه قابليت HDR را به‌طور گسترده‌اي تبليغ مي‌كنند. اين تلويزيون‌ها شامل سري SUHD شركت سامسونگ، مدل‌هاي X800 و X900 سري D شركت سوني، جديدترين تلويزيون‌هاي LED و OLED شركت ال‌جي و سريP شركت Vizio است.

همچنين ممكن است با تلويزيون‌هايي مواجه شويد كه همراه‌با عبارت‌هايي مانند HDR enabled و HDR compatible يا مواردي از اين دست تبليغ مي‌شوند. مفهوم عبارت‌هاي ياد شده اين است كه تلويزيون مورد انديشه متخصصين فقط قادر به شناسايي و پردازش محتواي HDR است. اين قابليت حداقل مبنايي براي HDR است كه جايگزين صنعت فعلي شده است. عبارت‌هاي ياد شده، به‌معني برخورداري از اشباع رنگ، دقت رنگ، روشنايي يا كنتراست بالا براي درك بهتر محتواي HDR نبوده و فقط براي بازاريابي استفاده مي‌شود.

با وجود اينكه فناوري HDR هنوز كاملا آماده نيست اما يك استاندارد و گواهي براي تلويزيون‌هاي HDR به وسيله‌ي اتحاديه (UHD (Ultra High Definition توسعه داده شده است. اتحاديه UHD تقريبا شامل همه‌ي پخش‌كننده‌هاي عمده در صنعت تلويزيون است. پيش از اين يك استاندارد براي پخش‌كننده‌هاي Ultra Blu-ray وجود داشته است اما فقط از يكي از استانداردهاي ياد شده در اين مقاله همراهي مي‌كند. هنگامي كه HDR واقعي را مشاهده كنيد، چيزي را كه پديدار شده است به هيچ عنوان فراموش نخواهيد كرد.

حداقل مبنا براي HDR كه در اين مقاله به آن اشاره كرديم، SMPTE ST-2084 و SMPTE ST-2086 است كه محدوده‌ي رنگي و پروتكل‌هاي پايه‌اي را براي ارسال اطلاعات HDR به تلويزيون، پوشش مي‌دهد. كلمه‌ي SMPTE كوتاه شده‌ي عبارت Society for Motion Picture and Television Engineers و به‌معني انجمن مهندسان تصاوير متحرك و تلويزيون است. همچنين استاندارد ديگري تحت عنوان CTA-681 كه استانداردي براي پوشش دهي انتقال به وسيله‌ي HDMI 2.0a است هم به‌عنوان حداقل مبنا براي بهره‌مندي از HDR لازم است. CTA هم سرنام عبارت Consumer Technology Association و به‌معني انجمن فناوري مصرف‌كننده است. گاهي اوقات اين استاندارد به‌صورت CEA-681 هم مطرح مي‌شود. تركيب موارد ياد شده باعث به وجود آمدن فرمتي تحت عنوان HDR 10 شده است. در ادامه مي‌توانيد تصويري از تلويزيون SUHD سامسونگ را كه از HDR 10 همراهي مي‌كند، مشاهده كنيد.

توجه داشته باشيد كه وجود حرف“a” در HDMI 2.0 حتما لازم است. بسياري از تلويزيون‌هاي موجود كه داراي درگاه HDMI 2.0 هستند، مي‌توانند با دريافت به‌روزرساني و ارتقا فريم‌ور (firmware) از HDMI 2.0a بهره‌مند شوند. اما همان‌طور كه اشاره شد، تلويزيون مربوطه در اين حالت فقط قادر به رندر و پخش HDR 10 خواهد بود. بنابراين تصاوير نهايي داراي كيفيت بسيار چشم‌گيري نخواهد بود.

اگر عبارت HDR 1000 را به‌جاي HDR-10 در تبليغات مشاهده كرديد، اصلا تعجب نكنيد. هر دو عبارت مفهوم يكساني دارند؛ به طوري كه HDR 10 تقريبا يك استاندارد محسوب شده و HDR 1000 عبارتي است كه شركت‌هاي سوني و سامسونگ آن را ساخته است. در واقع شركت‌هاي ياد شده با استفاده از عبارت HDR 1000 قصد تبليغ ارائه‌ي طيف روشنايي نسبي به ميزان ۱۰۰۰ نيت (nit) در تلويزيون‌هاي HDR را دارند. ميزان تقريب ياد شده بستگي به تلويزيون دارد. دنياي تلويزيون، صنعتي است كه با اعداد و ارقام زيادي بازي كرده و به‌طور مداوم آن‌ها را جايگزين يكديگر مي‌كند.

اشكال استاندارد HDR 10 اين است كه افراد بسيار اندكي مخصوصا متخصصاني كه دستي بر توليد محتوا داشته و داراي وسواس فكري و عملي هستند، از آن رضايت دارند. Dolby Vision هم نوع ديگري از HDR است كه بدون شك تبليغ آن را مشاهده كرده‌ايد. Dolby Vision هم از حداقل مبناي ياد شده استفاده مي‌كند اما در چندين مورد فراتر از HDR 10 است.

اولين تفاوت عمده بين Dolby Vision و HDR 10، بهره‌مندي Dolby Vision از عمق رنگ ۱۲ بيتي به ازاي هر رنگ (قرمز، سبز، آبي) و استفاده از عمق رنگ ۱۰ بيت به ازاي هر رنگ در HDR 10 است. عدد ۱۰ موجود در نام فرمت HDR 10، اشاره به همين موضوع داشته و مطابق با آن مي‌توان HDR 12 را هم جايگزين Dolby Vision كرد. درحالي كه عمق رنگ ۲ بيت اضافي به ازاي هر رنگ نسبت به HDR 10 زياد مهم نيست اما همان‌طور كه در تصوير مربوط به كودكان نشان داده شد، وجود اين ۲ بيت نمايش جزئيات دقيق و حذف كامل اثرات مصنوعي مانند آسيب رنگ محيط مرئي را از بين مي‌برد كه مي‌تواند در برخي شرايط در عمق رنگ ۱۰ بيتي ظاهر شود. اين اثرات نامحسوس هستند اما حداقل در محتواي مبتني‌بر Dolby قابل تشخيص است.

دومين و قانع‌كننده‌ترين تفاوت حداقل براي توليد‌كنندگان محتوا، در مورد متاديتا است. فراداده (metadata)، داده‌اي اضافي است كه چگونگي نمايش محتواي HDR را تعيين كرده و در اختيار تلويزيون مي‌گذارد. Dolby Vision از متاديتاي پويا (dynamic) يا پيوسته براي تنظيم و تعديل سطوح رنگ و روشنايي (brightness) در هر صحنه يا حتي به‌صورت فرِيم به فرِيم استفاده مي‌كند. در حالي كه HDR 10 كه شركت شارپ آن را Open HDR مي‌نامد، از متاديتاي ايستا (Static) كه فقط يك‌بار در آغاز پخش ويدئو ارسال مي‌شود، بهره‌مند است.

مورد ياد شده، در زندگي واقعي به اين معني است كه Dolby Vision قادر به بهينه‌سازي منحصر‌به‌فرد صحنه‌هاي تاريكي شب، صحنه‌هاي روشني روز و هر چيزي بين آن‌ها است؛ درحالي كه HDR 10 فقط با همه‌ي مشخصات محتواي در حال پخش سازش مي‌كند. در ادامه مي‌توانيد رندرينگ تأمين شده به وسيله‌ي دالبي را كه تأثير فرمت Dolby Vision را نشان مي‌دهد، ملاحظه كنيد.

تفاوت ديگر ميان فرمت Dolby Vision و HDR 10، نياز نداشتن Dolby Vision به HDMI 2.0a است. به طوري كه فراداده‌ي پوياي Dolby Vision، به‌صورت پيوسته و به‌عنوان يك جريان كمكي از داخل گردش داده‌اي HDMI 2.0 موجود، ارسال مي‌شود. با اين حال، اين هم نيازمند رمزگشايي (decoding) بوده و مطابق با نتايج ما نمي‌تواند به وسيله‌ي ارتقا فريم‌ور (firmware) به تلويزيون افزوده شود. آخرين تفاوت مربوط به فرمت‌هاي ياد شده در مورد ميزان درخشندگي يا روشنايي آن‌ها برحسب واحد نيت است؛ به طوري كه تلويزيون‌هاي دالبي ويژن از حداكثر روشنايي ۱۰۰۰۰ نيت و تلويزيون‌هاي HDR 10 حداكثر از ۱۰۰۰ نيت درخشندگي همراهي مي‌كنند.

خبر خوب براي مصرف‌كنندگان توانايي هم‌زيستي فرمت Dolby Vision با HDR 10 است. تلويزيون‌هاي Dolby Vision قادر به بهره‌برداري فراداده‌ي پويا بوده اما فناوري HDR 10 مي‌تواند بدون بهره‌مندي از آن و به‌سادگي به وسيله‌ي تلويزيون داراي Dolby Vision پردازش شود. با وجود اينكه فرمت Dolby Vision براي هنرمندان، توليدكنندگان محتوا، خانه‌هاي رمزگشايي، سازندگان فيلم و ديگران رايگان است اما سازندگان تلويزيون‌ها بايد براي پياده‌سازي آن هزينه كنند. همين عامل، اصلي‌ترين مانع موجود بر سر راه استفاده از فرمت Dolby Vision در تلويزيون‌ها محسوب مي‌شود. در صورتي كه تقاضاي كافي از سوي انواع توليد‌كنندگان محتوا و متخصصان مرتبط با گرافيك وجود داشته باشد، مي‌توان در مورد ماندگاري فرمت Dolby Vision اميدوار بود.

توجه داشته باشيد كه انجمن SMPTE كه شركت دالبي هم عضو آن است، در انديشه متخصصين دارد چيزي شبيه به Dolby Vision را به واسطه‌ي استاندارد ST-2094 ارائه دهد. به‌علاوه، شركت CTA در حال كار روي CEA-861-G (پروفايل تلويزيون ديجيتال براي استفاده در رابط‌هاي ديجيتال پرسرعت غيرفشرده) به منظور افرودن همراهي از فراداده‌ي پويا به HDMI است.

اگرچه ما فقط درباره‌ي فرمت‌هاي شناخته شده‌ي Dolby Vision و HDR 10 صحبت كرديم، اما بايد اظهار كنيم كه علاوه‌بر فرمت‌هاي ياد شده، حداقل دو فرمت ديگر HDR كه به وسيله‌ي شركت‌هاي BBC، NHK ،Philips و Technicolor توسعه داده شده هم، وجود دارد.

اگر به‌دنبال دريافت محتواي رسانه‌اي HDR همراه‌با رزولوشن 2160p هستيد، كمبود پهناي باند مانع بسيار بزرگي بر سر راه شما خواهد بود. استريم محتواي HDR با رزولوشن 2160p و كيفيت كامل آن از طريق اينترنت، نيازمند پهناي باند بسيار زيادي براي انتقال داده‌هاي بزرگ است كه بسياري از متخصصان به آن دسترسي ندارند. با اين حال مي‌توان از رزولوشن‌هاي پايين‌تري مانند 720p يا 1080p به‌علاوه‌ي كاهش نرخ بيت (bit rate) محتواي رسانه‌اي استفاده كرد؛ اما بهره‌برداري كافي را از تلويزيون‌هاي جديد نخواهد كرد. در تصوير زير مي‌توانيد پخش‌كننده‌ي بلوري اولترا HD مدل UBD-K8500 شركت سامسونگ را مشاهده كنيد.

اگر در ميزان پهناي باند محدوديت داشته يا از راهكارهاي منسوخ شده و قديمي استفاده مي‌كنيد، مي‌توانيد از پخش‌كننده‌ي بلوري اولترا HD موجود كه گزينه‌اي گران‌ارزش محسوب مي‌شود، براي پخش محتواي HDR استفاده كنيد. تنها پخش‌كننده‌ي سازگار با فناوري HDR كه در هنگام نگارش اين مقاله به فروش مي‌رسد، UBD-K8500 چهارصد دلاري شركت سامسونگ است. با اين حال پخش‌كننده‌ي DMP-UB900 هفتصد دلاري شركت پاناسونيك هم وجود دارد كه درحال حاضر فقط از آن رونمايي شده است. دستگاه پخش‌كننده‌ي UBD-K8500، داراي بسياري از قابليت‌هاي استريم بوده اما متاسفانه فقط از HDR 10 همراهي مي‌كند. اينكه با وجود بسياري از قابليت‌هاي استريم و ارزش ۴۰۰ دلاري، شركت سامسونگ نتوانسته از عهده‌ي استطاعت هزينه‌ي دالبي ويژن بربيايد، كمي عجيب به انديشه متخصصين مي‌رسد. همچنين در مورد پخش‌كننده‌ي بلوري شركت پاناسونيك هم با وجود ارزش سرسام‌آور آن، چيزي درباره‌ي وجود يا نبود همراهي از فرمت دالبي ويژن مطرح نشده است.

توجه داشته باشيد كه دالبي ويژن بخشي از خصوصيات وابسته به ديسك بلوري بوده اما الزامي نيست. صدور گواهينامه UHD Premium به وسيله‌ي انجمن UHD، همراهي از دالبي ويژن را تعيين نكرده است. هيچ كدام از دستگاه‌هاي پخش‌كننده‌ي بلوري اولترا HD عنوان شده از فرمت دالبي ويژن همراهي نمي‌كنند.

بسياري از افراد بدون هيچ استدلالي و صرفا با توجه به برترين تلويزيون‌هاي موجود در بازار، اقدام به خريد تلويزيون‌هاي HDR مي‌كنند. اما هنگام پخش محتواي HD‌آر واقعي كه مي‌تواند HDR 10 يا Dolby Vision باشد، خيز بسيار بزرگي در تجربه‌ي نمايش و مشاهده‌ي محتواي چندرسانه‌اي برداشته خواهد شد. هم‌اكنون محدوده‌ي پويايي استاندارد (SDR) كه تا همين اواخر همه‌ي محتواي ديجيتال براساس آن توليد مي‌شد، در مقايسه كم‌رنگ شده است.

خوشبختانه هر دستگاهي كه از فرمت Dolby Vision همراهي كند، از HDR 10 هم همراهي خواهد كرد. به‌علاوه، HDR 10 به‌عنوان استاندارد مبنا، به احتمال زياد بايد براي مدت زمان بسيار طولاني همراهي شود. بنابراين هيچ مجالي براي واگذاري آن به فناوري ديگر وجود ندارد. همان‌طور كه در تصوير زير مشاهده مي‌كنيد، جزئيات بازتاب نور كه در تصوير داراي محدوده‌ي پويايي استاندارد از بين رفته، با وجود فناوري HDR دوباره پديدار شده است. همچنين، در تصوير HDR بافت‌هاي ظريف هم قابل مشاهده هستند.

با وجود رايزني وسيع با متخصص كارشناسان صنعت و سؤال از شركت‌هاي مختلف مرتبط با اين حوزه، نمي‌توان در مورد همراهي همه‌ي تلويزيون‌هاي HDR خريداري شده‌ي كنوني از فرمت‌هاي دالبي ويژن يا HD‌آر ۱۰ اظهارانديشه متخصصين كرد. به احتمال بسيار زياد، فراداده‌ي پويا بخشي از استاندارد HDR خواهد شد اما شايد اين فرمت، دالبي ويژني كه امروز وجود دارد، نباشد.

با توجه به موارد ياد شده، نمي‌توان فرصت خريد تلويزيون دالبي ويژن را از دست داد. اما در صورتي كه خواستار HDR 10 باشيد، مي‌توانيد از تلويزيون‌هاي سازگار با فرمت دالبي ويژن صرف‌انديشه متخصصين كنيد. فعلا اظهارانديشه متخصصين در مورد استاندارد نهايي خيلي زود است.

اما در صورتي كه هم‌اكنون نيازي به ارتقا يا جايگزيني تلويزيون خود نداريد، بهتر است كمي صبور باشيد تا فناوري HDR در طول يك سال آينده يا اندكي بيشتر، كاملا فراگير شود. با اين حال، اگر نيازمند يك تلويزيون جديد هستيد، به‌طور حتم HDR بهترين گزينه‌ي انتخابي خواهد بود. اين فناوري بهترين پيشرفتي است كه در طول تحول تلويزيون‌ها رخ داده است. هم‌اكنون اين فناوري فقط در برترين تلويزيون‌هاي LED كه در چندين سال اخير به ميزان قابل توجهي بهينه‌سازي شده است، وجود دارد.

آيا فرمت Dolby Vision جايگزين HDR 10 خواهد شد؟ لطفا هم انديشي ها خود را در بخش انديشه متخصصينات وب‌سايت به اشتراك بگذاريد.