Introdução: O que é HDR?

Nos últimos dois ou três anos, a abreviatura “HDR” pôde ser frequentemente encontrada no contexto de discussões sobre as características das telas de TV dos principais fabricantes. Esta tecnologia marca o “novo grande marco” na qualidade da imagem televisiva, também impulsionada pelo desenvolvimento das indústrias de filmes e videogames para consoles. A tecnologia HDR também está se tornando mais amplamente utilizada em monitores de desktop atualmente, e ouvimos cada vez mais sobre o suporte HDR nesta área, principalmente na CES 2017 em Las Vegas.

Achamos que é útil relembrar o que é a tecnologia HDR, o que ela nos oferece, como é implementada e o que os usuários precisam saber para selecionar conscientemente uma tela para o conteúdo apropriado que requer HDR. Aqui tentaremos nos concentrar mais nos monitores de computador, sem nos aprofundarmos na esfera da TV.

Simplificando, “High Dynamic Range” (HDR) descreve a capacidade de uma tela de transmitir grandes diferenças de brilho entre as partes claras e escuras das imagens. Para jogos e filmes, este é um benefício significativo, pois cria imagens mais realistas e ajuda a preservar os detalhes em cenas onde o contraste pode ser um fator limitante. Em uma tela de baixo contraste ou faixa dinâmica padrão (SDR) peças pequenas em cenas escuras será perdido - devido ao fato de que tons de cinza escuro aparecerão como pretos. Da mesma forma, em cenas de alto brilho, os detalhes podem ser perdidos à medida que os elementos brilhantes ficam brancos. Isso se torna um problema ao exibir cenas que contêm detalhes claros e escuros ao mesmo tempo. A NVIDIA formulou brevemente a base para o uso de HDR na forma de um princípio triplo: “As áreas claras da imagem devem permanecer brilhantes, as áreas escuras devem permanecer escuras e os detalhes devem ser visíveis em ambas.” Isso ajuda a criar uma imagem mais realista e “dinâmica” (daí o nome) em comparação com exibições de faixa padrão.

Em marketing, o termo HDR é frequentemente interpretado de forma mais ampla, significando não apenas aumentar o contraste entre as áreas claras e escuras de uma imagem, mas também melhorar a reprodução das cores à medida que a gama de cores aumenta. Também falaremos sobre isso mais tarde, mas do ponto de vista técnico, HDR significa principalmente aumentar o contraste entre as partes claras e escuras da imagem.

Renderizando imagens em HDR

Associado ao HDR está o termo HDRR (High Dynamic Range Rendering), que descreve o processo de construção de imagens (renderização) no qual o sistema computação gráfica aplica cálculos de brilho de pixel realizados em alta faixa dinâmica. Já falamos sobre a importância do contraste na introdução; A renderização HDR também é útil para manter o brilho natural enquanto transmite propriedades transparentes de materiais (como vidro) e fenômenos ópticos como reflexão e refração na tela. Na renderização SDR, elementos de fontes de luz muito brilhantes, como o sol, recebem um fator de brilho de 1,0 (branco). Ao transmitir a reflexão de tal fonte, o coeficiente de brilho deve ser menor ou igual a 1,0. No entanto, na renderização HDR, os elementos de fontes de luz muito brilhantes podem ter um fator de brilho superior a 1,0 para melhor transmissão seu brilho real. Isso permite reproduzir seus reflexos nas superfícies, correspondendo ao brilho natural de tais fontes de luz.

Um monitor de mesa típico com filme TN ou painel IPS pode fornecer realisticamente uma taxa de contraste na região de 800:1–1200:1, enquanto a taxa de contraste de um painel VA está normalmente na faixa de 2.000:1–5.000:1. O olho humano pode perceber imagens visuais com uma taxa de contraste muito alta de aproximadamente 1 milhão:1 (1.000.000:1). Quando a iluminação muda, a adaptação é alcançada por meio de reações adaptativas da íris, que levam algum tempo - como, por exemplo, ao passar da luz forte para a escuridão. A qualquer momento, o alcance do olho é muito menor – cerca de 10.000:1. No entanto, isto ainda é superior ao alcance da maioria dos monitores, incluindo painéis VA. É aqui que entra a tecnologia HDR – para expandir a faixa dinâmica da tela e fornecer maior contraste “vivo”.

Padrões de conteúdo e HDR10

Ainda existe uma área obscura no mercado HDR – padrões de conteúdo que garantem a compatibilidade entre a tela e o conteúdo reproduzido nela. Atualmente, existem dois padrões principais – HDR10 e Dolby Vision. Não entraremos em detalhes aqui e diremos apenas que o padrão Dolby Vision implica maior qualidade de imagem, pois suporta metadados dinâmicos (a capacidade de ajustar dinamicamente o conteúdo quadro a quadro) e um formato de cores de 12 bits. No entanto, envolve a utilização de tecnologia proprietária, que inclui uma taxa de licença adicional e também requer hardware adicional, pelo que os dispositivos que suportam este padrão são mais caros. Por outro lado, o padrão HDR10 suporta apenas metadados estáticos e um formato de cores de 10 bits, mas é aberto e, portanto, mais amplamente adotado. Por exemplo, a Microsoft e a Sony adotaram o padrão HDR10 para seus novos consoles de jogos. É também o padrão para discos Blu-ray Ultra HD.

Na verdade, apesar das diferenças nos padrões de conteúdo, os displays podem suportar múltiplos formatos com relativa facilidade. No mercado de TVs é bastante comum encontrar telas que suportam tanto Dolby Vision quanto HDR10, além de outros padrões menos comuns como Hybrid Log Gamma (HLG) e Advanced HDR.

A Samsung começou recentemente a promover ativamente o desenvolvimento do chamado padrão HDR10+, que contém uma série de melhorias destinadas a compensar as deficiências da versão anterior, como o suporte para metadados dinâmicos. Por sua vez, a Dolby Vision recentemente reorientou o seu padrão inteiramente em Programas, eliminando assim a complexidade do hardware adicional e o aumento adicional de preço associado.

Quando o tempo virá Para visualizar vários formatos de conteúdo HDR, você precisará de um monitor que suporte o padrão correspondente. Monitores compatíveis com HDR10 são muito comuns e o conteúdo HDR10 é amplamente suportado. Dolby Vision é menos comum, embora algumas TVs anunciem suporte ao padrão para quem deseja assistir conteúdo Dolby Vision. O mercado de monitores parece estar focado em HDR10 por enquanto, mas ainda veremos telas com suporte Dolby Vision anunciado. É só uma questão de tempo.

Maneiras de alcançar alta faixa dinâmica e melhorar o contraste

Você provavelmente conhece o termo Taxa de Contraste Dinâmico (DCR), que se refere a uma tecnologia que tem sido amplamente utilizada em monitores e telas de TV há muitos anos, embora recentemente tenha perdido parte de sua popularidade. O contraste dinâmico é baseado na capacidade da tela de aumentar ou diminuir todo o seu brilho - dependendo do conteúdo de uma cena específica - alterando o brilho da unidade de luz de fundo (BLU). Este “escurecimento geral” funciona da seguinte forma: em cenas mais claras o brilho da luz de fundo muda para um brilho mais alto, em cenas mais escuras muda para um brilho mais baixo. Às vezes, a luz de fundo pode até desligar completamente se a cena na tela estiver completamente preta. Claro, isso raramente acontece em conteúdo da vida real, mas pode ser alcançado especificamente em testes para determinar se pontos com níveis de preto ainda mais baixos podem ser reproduzidos - porque a tela está essencialmente desligada! Isso permite que os fabricantes definam valores de contraste dinâmico extremamente altos, que podem ser usados ​​para comparar a diferença entre o branco mais brilhante (com intensidade máxima de luz de fundo) e o preto mais escuro (com intensidade mínima de luz de fundo e, às vezes, até mesmo quando a luz de fundo está completamente desligada). Essa técnica se tornou muito difundida e agora já estamos vendo valores absurdos de DCR definidos pelos fabricantes de telas - da ordem de milhões para um. Na prática, mudar constantemente o brilho da luz de fundo pode distrair ou incomodar; muitas pessoas não gostam disso e simplesmente desativam essa opção. Na verdade, o brilho variável da luz de fundo não contribui muito para expandir a faixa dinâmica na percepção do contraste, pois quando o brilho de toda a tela muda rapidamente, o olho humano não tem tempo para se adaptar ao novo valor do geral brilho e a diferença entre áreas claras e escuras na mesma cena permanece a mesma.

Escurecimento local de borda

Recentemente, ao falar sobre possíveis formas de superar uma série de limitações em termos de contraste dos displays LCD, os fabricantes costumam usar o termo “escurecimento local”. O escurecimento local é usado para escurecer áreas "locais" da tela - áreas da tela que deveriam estar escuras são escurecidas, enquanto o brilho de outras áreas permanece inalterado. Isso ajuda a melhorar o contraste aparente e realçar detalhes em cenas escuras ou conteúdo com baixo brilho em geral.

Existir jeitos diferentes criando escurecimento local diminuindo a luz de fundo em várias áreas locais da tela. A abordagem mais simples e barata é usar o método de “escurecimento local na borda”. Todos os LEDs de retroiluminação usados ​​​​neste método estão localizados ao longo das bordas da tela e são divididos em grupos que controlam o brilho de determinadas áreas (zonas) da tela. Quanto mais zonas, melhor, pois o controle do conteúdo da tela se torna mais discreto. Em alguns casos, esse escurecimento local pode ter algum efeito positivo nos monitores DCR, mas na maioria das vezes não ajuda em nada. Às vezes, a imagem pode até piorar se a mudança geral no brilho for aplicada simultaneamente a grandes áreas da tela. Isto pode ser influenciado pela localização dos LEDs, por exemplo, se eles estão localizados ao redor do perímetro da tela ou apenas ao longo das bordas superior e inferior ou esquerda e direita. A tecnologia de dimerização local geralmente só é oferecida como uma opção quando há restrições de energia ou quando é necessário um formato mais fino, como em algumas TVs e especialmente em laptops. O escurecimento local de borda ainda é implementado na maioria dos monitores de desktop. Não é muito caro nem muito complicado para uso em massa e, o mais importante, fornece um nível de escurecimento local que permite promover com sucesso a tecnologia HDR. A iluminação de borda de 8 zonas em monitores de desktop ainda é bastante comum hoje. Por exemplo, o modelo Samsung C32HG70 usa exatamente esse tipo de luz de fundo para escurecimento local.

Escurecimento local da matriz

O escurecimento local pode ser criado de uma maneira mais otimizada - usando "escurecimento local de matriz" (Full-Array Local Dimming, FALD), onde, ao contrário dos circuitos de borda, LEDs de luz de fundo individuais localizados atrás do painel LCD formam uma matriz contínua. Em monitores de computador, a iluminação de borda é um método muito mais comum, mas em telas de televisão, os métodos de retroiluminação matricial tornaram-se mais comuns. Seria ideal que cada LED tivesse controle individual, mas na realidade a área total de retroiluminação das telas LCD é apenas dividida em “zonas” separadas, nas quais ocorre o escurecimento local. A maioria dos fabricantes não divulga quantas zonas são usadas em modelos específicos, mas geralmente o número de zonas está na casa das dezenas. Em algumas telas de TV de última geração, o número real de zonas é muito alto - 384. Cada zona cobre uma área específica da tela, embora imagens de objetos menores que o tamanho da zona (por exemplo, uma estrela contra o céu noturno) não se beneficiam do escurecimento local e podem aparecer um tanto silenciados na tela. Quanto mais zonas e menores forem seus tamanhos, melhor será o controle sobre o brilho do conteúdo da tela.

A introdução generalizada da tecnologia de retroiluminação matricial encontra uma série de dificuldades. Em primeiro lugar, é muito mais caro do que a simples iluminação de borda, por isso você deve se preparar com antecedência para o alto preço de varejo dos monitores que suportam esta tecnologia. O sistema de iluminação matricial de 384 zonas contribui muito para os custos de produção, o que afeta inevitavelmente o preço de varejo. Em segundo lugar, a retroiluminação LED de matriz controlada requer um aumento no tamanho da tela em profundidade, então aqui veremos até um certo retrocesso em comparação com os perfis ultrafinos que já se tornaram familiares. Atualmente, apenas alguns monitores suportam a tecnologia FALD, da qual existem duas variedades: modelos 16:9 de 27 polegadas com 384 zonas de retroiluminação e modelos 21:9 ultralargos de 35 polegadas com 512 zonas de retroiluminação. A seguir iremos examiná-los com mais detalhes. Deve-se ter em mente que os monitores com tecnologia FALD são considerados os melhores até o momento em teoria, mas na prática podem se manifestar de forma diferente. A utilização da tecnologia FALD em monitores não significa por si só que estes serão necessariamente muito melhores, mas simplesmente implica o seu maior potencial se a tecnologia for implementada com sucesso.

Visualizando conteúdo HDR

Tela HDR e computador pessoal

Hoje em dia pode ser bastante difícil entender as portas de conexão que suportam HDR, e antes de comprar um monitor HDR moderno para o seu computador, há algumas coisas que você deve saber. Primeiro, você precisa ter certeza de que seu sistema operacional (SO) é compatível com HDR. Por exemplo, versões mais recentes O Windows 10 oferece suporte a HDR, mas muitos sistemas operacionais se comportarão de maneira um pouco diferente quando você conectar seu novo monitor ao computador. A imagem pode parecer opaca e desbotada como resultado da propagação das configurações HDR do sistema operacional para todos os outros conteúdos. Trabalhar com conteúdo HDR deveria, em teoria, correr bem (se você conseguiu isso, compartilhe sua experiência!) e deixar uma impressão agradável de alta faixa dinâmica e ampla gama de cores. Porém, na prática, o trabalho diário normal, mesmo com a opção HDR habilitada, dificilmente pode ser chamado de normal. O Windows impõe um limite de brilho da tela de não mais que 100 cd/m2 porque o brilho total da luz de fundo de 1.000 cd/m2 pode cegar ao trabalhar com conteúdo como documentos do Word ou Excel. Esta limitação tem impacto direto na percepção da imagem original, reduzindo o brilho e a saturação da cor. O sistema operacional também tenta combinar o conteúdo sRGB normal com o espaço de cores mais amplo de uma tela HDR, o que causa problemas adicionais. Infelizmente, no momento, o Windows nem sempre muda automaticamente para HDR e volta ao reconhecer o conteúdo correspondente, então este pode ser o caso quando você tem que ir para a seção de configurações e definir manualmente a opção desejada (configurações > exibição > HDR e Cor avançada > desligado/ligado). O Windows funciona melhor ao usar HDMI - o monitor parece alternar entre o conteúdo SDR e HDR corretamente quando conectado dessa forma e, com sorte, você não precisará ativar ou desativar a opção HDR nas configurações do Windows sempre que iniciar diferentes contente. Isso não é sinal de uma tela com defeito e talvez à medida que a tecnologia HDR amadurecer um pouco, obteremos suporte mais adequado do sistema operacional.

Compartilhar conteúdo de PC e HDR tem outro desafio: suporte a placas gráficas. Cartões mais recentes NVIDIA e AMD suportam HDR e ainda possuem as portas correspondentes: DisplayPort 1.4 ou HDMI 2.0a+. Se quiser a experiência HDR completa, você precisará de uma placa gráfica de primeira linha. Há também uma série de complexidades adicionais associadas à segurança e transmissão de vídeo ao vivo (você pode explorá-las mais detalhadamente, se desejar). Hoje existem placas de vídeo com suporte HDR à venda, mas é improvável que fiquem mais baratas em breve.

Uma última questão a considerar é o suporte para conteúdo HDR quando visualizado em um PC. Atualmente, os produtos de filme e vídeo HDR, incluindo aqueles oferecidos por serviços de streaming como Netflix, Amazon Prime e YouTube, não serão reproduzidos corretamente em PCs devido a uma série de problemas de segurança. Esses serviços transmitem conteúdo HDR usando seus aplicativos dedicados diretamente para TV HDR, onde hardware independente torna o controle muito mais fácil. Como tal, uma quantidade significativa de conteúdo HDR fornecido por estes serviços de streaming é atualmente difícil ou impossível de visualizar num computador pessoal. Felizmente, conectar um reprodutor Blu-ray Ultra HD externo ou um decodificador habilitado para HDR, como o Amazon Fire TV 4K, ao seu monitor simplifica as coisas, eliminando problemas de software e hardware, já que o suporte HDR está tecnicamente integrado a esses dispositivos.

Jogar em alta faixa dinâmica em um PC é um pouco mais fácil se você encontrar jogos que suportem HDR corretamente, seu sistema operacional for compatível com HDR e você tiver a placa gráfica apropriada. Os jogos para PC com suporte a HDR ainda são poucos e raros – mesmo que estejam no mercado de jogos de console, nem sempre têm uma versão HDR equivalente para PC. Obviamente, com o tempo haverá mais deles, mas por enquanto estão sendo criados em quantidades relativamente pequenas. No geral, esta é uma área bastante complexa de interação do PC com HDR no momento.

Tela HDR e dispositivos externos

Felizmente, com dispositivos externos a situação é mais simples. O sistema integrado de hardware e software do seu reprodutor Blu-ray Ultra HD ou decodificador (Amazon Fire TV 4K HDR, etc.) torna a vida mais fácil. Exibir conteúdo HDR na tela desses dispositivos é fácil: você só precisa da tela certa.

Também vale a pena considerar consoles de jogos que suportam HDR. Este segmento de mercado já está um tanto estabelecido e, graças ao design perfeito de software e hardware desses sistemas, você não terá que se preocupar com possíveis limitações do sistema operacional ou da placa gráfica ao reproduzir conteúdo HDR. O suporte HDR em consoles de jogos como PS4, PS4 Pro ou X Box One S é obtido quando eles são conectados a um monitor através da porta HDMI 2.0a.

Padrões e certificação HDR: segmento de TV

Embora o conteúdo HDR seja criado de acordo com padrões específicos, os próprios monitores HDR podem variar em recursos e suporte para diferentes aspectos da imagem. As telas de TV e, mais recentemente, os monitores de PC, são frequentemente comercializados como "HDR", mas diferem em suas especificações e nível de suporte à tecnologia HDR. A UHD Alliance foi formada para impedir o abuso do termo HDR, principalmente no mercado de TV, e para evitar a proliferação contínua de especificações e folhetos de marketing enganosos. Esta aliança é um consórcio que inclui fabricantes de televisão, desenvolvedores de tecnologia e estúdios que produzem programas de TV e filmes. Antes disso, não havia padrões claros para HDR e não havia especificações desenvolvidas pelos fabricantes de monitores para fornecer aos usuários informações sobre o nível de suporte a HDR. Em 4 de janeiro de 2016, a Ultra HD Alliance publicou os requisitos de certificação para uma “exibição HDR adequada”, com ênfase no segmento de TV, já que naquela época ainda não haviam aparecido no mercado monitores de computador com HDR. O documento formulou resumidamente as principais disposições do padrão para suporte HDR “correto”, bem como uma série de outros requisitos importantes obrigatórios para fabricantes que certificarão sua tela como “Ultra HD Premium”. A especificação Ultra HD Premium concentra-se no contraste e no desempenho das cores.

Contraste/Brilho/Profundidade do Preto

Existem duas opções de especificações – para monitores LCD e OLED respectivamente – que abordam diretamente os aspectos do HDR.

Opção 1. O brilho máximo é de 1.000 cd/m2 ou mais, o nível de preto é inferior a 0,05 cd/m2, resultando em uma taxa de contraste de 20.000:1. Esta especificação representa o padrão Ultra HD Alliance para monitores LCD.

Opção 2. O brilho máximo é superior a 540 cd/m2, o nível de preto é inferior a 0,0005 cd/m2, resultando em um valor de contraste de 1.080.000:1. Esta especificação corresponde ao padrão para displays OLED. A tecnologia OLED está atualmente lutando para melhorar o brilho máximo. No entanto, embora ainda não possa fornecer o mesmo alto brilho das telas LCD, a profundidade de preto muito maior permite que as telas OLED alcancem um contraste muito alto para satisfazer os requisitos de HDR.

Além dos aspectos relacionados ao HDR, o padrão Ultra HD Premium inclui uma série de outros requisitos importantes que são obrigatórios para uma certificação bem-sucedida:

Permissão– Um monitor designado como "Ultra HD Premium" deve fornecer uma resolução de pelo menos 3840 x 2160. Essa resolução é frequentemente chamada de "4K", mas oficialmente é uma resolução "Ultra HD" e "4K" é 4096 x 2160.

Profundidade de cor– O monitor deve aceitar e processar um sinal de cor de 10 bits para fornecer maior profundidade de cor. Isso implica a capacidade de processar um sinal com mais de 1 bilhão de cores. Você já deve ter ouvido falar de TVs com cores de 10 bits, ou melhor, “cores profundas”. Esse processamento do sinal de 10 bits permite que gradações de cores mais suaves sejam reproduzidas na tela, e como a tarefa não é mostrar toda a paleta de cores na TV, mas apenas processar o sinal de 10 bits, aumentando a cor profundidade não é um grande problema.

Gama de cores Um dos requisitos da certificação Ultra HD Alliance é que um monitor Ultra HD Premium forneça uma gama de cores mais ampla do que os padrões típicos de luz de fundo. A gama de cores da tela da TV deve cobrir o padrão sRGB/Rec. 709 (35% da gama de cores do olho humano), o que representa cerca de 80% do exigido pelas condições de certificação. Em termos de gama de cores, o display deverá atender ao padrão DCI-P3 (54% da gama de cores do olho humano), estabelecido para cinemas digitais. Este espaço de cores expandido permite uma gama mais ampla de cores – 25% mais que sRGB (ou seja, 125% sRGB). Na verdade, esse valor não é muito maior que a gama de cores Adobe RGB, que é de aproximadamente 117% sRGB. Além disso, é conhecido um espaço de cores ainda mais amplo (aproximadamente 76% da gama de cores do olho humano), chamado BT. 2020 e é uma meta ainda mais ambiciosa para os fabricantes de monitores no futuro. Atualmente, nenhum display de consumo possui uma gama de cores próxima a 90% BT. 2020, mas muitos formatos de conteúdo HDR, incluindo o HDR10 geralmente disponível, usam esse espaço de cores para se preparar para o futuro, que cabe aos desenvolvedores de exibição.

Opções de conexão– A TV requer uma interface HDMI 2.0. Este programa de certificação foi originalmente desenvolvido para o mercado de TV, mas no mercado de monitores de computador, DisplayPort também é uma opção comum, usada para suportar taxas de atualização mais altas (acima de 60 Hz). Portanto, não ficaríamos surpresos se o programa de certificação Ultra HD Premium fizesse alterações nos monitores para incluir DisplayPort na lista de interfaces suportadas.

Os monitores oficialmente certificados para atender a esses requisitos podem ser equipados com o logotipo "Ultra HD Premium", especialmente desenvolvido para esse fim. Esteja ciente de que alguns monitores que não possuem este logotipo ainda são comercializados como monitores HDR. As especificações HDR são apenas parte do programa de certificação, portanto, uma tela pode suportar HDR, mas não atender a outros requisitos adicionais do Ultra HD Premium (como gama de cores). Se uma tela afirma suportar HDR, mas não possui o logotipo Ultra HD Premium, não está claro como ela atinge alta faixa dinâmica e se realmente atende aos requisitos mínimos que a Ultra HD Alliance estabeleceu para o próprio HDR. Nesses casos, você pode ter uma ideia dos benefícios do HDR, mas ela estará incompleta. Se a tela passou na certificação e recebeu o logotipo Ultra HD Premium, você pode ter certeza de que está assistindo “HDR completo” - pelo menos como este termo é entendido pelos desenvolvedores da especificação correspondente da Ultra HD Alliance.

Monitores com HDR – quais são os “certos”?

O mercado de TV já decidiu mais ou menos os requisitos para suporte HDR, e é muito bom que exista um padrão Ultra HD Premium para telas de TV. Mas qual monitor de computador HDR é o “certo”? Se você voltar um pouco, notará que mencionamos caminho alcançar alta faixa dinâmica (opção de dimerização local usada) como um aspecto importante. Por exemplo, você pode ter uma tela que atenda a todas as especificações Ultra HD Premium, mas tenha um pequeno número de zonas de escurecimento em um sistema com iluminação lateral. Formalmente, todos os requisitos são atendidos, mas a experiência real do HDR pode ser fraca. Por outro lado, você pode ter uma tela com uma implementação muito boa da tecnologia FALD, mas ainda não atender a todas as especificações Ultra HD Premium – por exemplo, é uma tela relativamente pequena que não oferece resolução Ultra HD completa. A tecnologia FALD oferece melhor controle de escurecimento local, resultando em uma experiência HDR geral que pode ser muito superior à do primeiro monitor que atende a todos os requisitos de certificação, mas possui um sistema de retroiluminação com escurecimento local de borda mais fraca. A segunda tela não pode ser classificada como uma tela HDR “adequada”, embora tenha um desempenho melhor na prática. A escolha e implementação de uma tecnologia específica de dimerização local num display é de grande importância.

Ao escolher uma TV com HDR, basta prestar atenção ao sistema de retroiluminação e à presença do logotipo Ultra HD Premium, sem excluir possíveis inconsistências entre as características especificadas na documentação e no padrão.

É possível transferir tudo isso para o mercado de monitores? Aqui novamente a situação é mais complicada. Primeiro, não achamos que a resolução Ultra HD 3840 x 2160 seja necessária para a maioria dos monitores. Para uma tela de TV de grande formato é muito mais importante, mas em um monitor de computador normal de 24-27" você não precisa desse tipo de resolução. A imagem será nítida e clara o suficiente sem ela, e a tela será capaz de lidar com conteúdo de resolução mais alta (por exemplo, formato Blu-ray Ultra HD), reduzindo a resolução sem perda perceptível de qualidade de imagem - é claro, se você olhar para a tela de uma distância um pouco maior do que o normal para visualizar conteúdo multimídia. Isso por si só já cria problemas com certificação Ultra HD Premium.

Outra questão controversa é o brilho máximo. O padrão Ultra HD Premium especifica um valor de 1000 cd/m2. Isso é bom para uma TV que você assiste a alguns metros de distância, mas e um monitor de computador, que geralmente fica a cerca de meio metro de distância? Um brilho de 1000 cd/m2 é necessário para garantir o máximo de detalhes em cenas claras, mas na verdade causa mais cansaço visual de perto. Isso justifica a redução da configuração de brilho máximo para monitores de computador e, embora alguns detalhes possam ser perdidos em efeitos de iluminação e cenas muito brilhantes (embora os detalhes ainda sejam muito melhores do que em SDR), você evitará problemas associados ao desconforto de alta luminosidade. brilho de perto. Não estamos dando recomendações claras a favor ou contra aqui, mas simplesmente indicando a área de possível desacordo.

Além disso, a especificação Ultra HD Premium atualmente não aborda a interface DisplayPort usual para PCs. Embora a tela deva ter uma porta HDMI 2.0a+, que é conveniente para conectar dispositivos externos, DisplayPort para conexão a um PC provavelmente precisará ser incluído na especificação. Em teoria, você poderia ter um monitor puramente de PC sem portas HDMI, mas com DP 1.4 para fornecer suporte HDR, e atualmente não seria compatível com Ultra HD Premium, que requer HDMI para conexões compatíveis com HDR.

Talvez seja necessário haver alguns programas de certificação alternativos para monitores HDR que levem em conta as questões discutidas aqui e ajudem a evitar a classificação em preto e branco de "não suporta Ultra HD Premium, então é uma tela HDR 'errada'" ". Acreditamos que tal argumentação não é totalmente correta.

Em nossa opinião, a capacidade atual de um monitor de computador suportar HDR é determinada pelos seguintes parâmetros (em ordem decrescente de importância):

1) Tecnologia de dimerização local– A tecnologia FALD é preferida e quanto mais zonas, melhor.

2) Contraste– 20.000:1 ou mais, como para TV.

3) Profundidade e gama de cores– o espaço de cores adicional faz uma diferença notável na percepção da imagem.

4) Brilho máximo– O brilho total de 1000 cd/m2 não é necessário e não será necessariamente o ideal. Ainda assim, é necessário um brilho acima dos habituais 300-350 cd/m2 para apreciar plenamente os benefícios do HDR em relação às telas SDR. No momento, levando em consideração as capacidades dos fabricantes de painéis, os valores máximos de brilho na região de 550-600 cd/m2 parecem ideais para uso generalizado.

5) Opções de conexão– Você precisará de HDMI 2.0a+ ou DisplayPort 1.4 para suportar HDR, e achamos que DP também deve ser considerado para certificação futura de monitores.

6) Permissão– para telas de computador relativamente pequenas, a resolução Ultra HD não é necessária.

HDR no mercado de monitores de computador

Já mencionamos no início que o termo HDR em relação aos monitores de computador tem começado a ser usado cada vez com mais frequência, inclusive em comunicados de imprensa sobre os próximos modelos. E ainda assim, os fabricantes de monitores estão apresentando uma miscelânea de especificações em um esforço para posicionar seus monitores como “HDR” – a nova palavra da moda neste mercado.

Aqui, por exemplo, está o modelo LG 32UD99 (veja a imagem acima), que afirma ter resolução Ultra HD, gama de cores DCI-P3 de 95% e suporte para o formato HDR10. No entanto, nem a folha de especificações nem os materiais de impressão dizem nada sobre a opção de dimerização local usada, e estamos supondo que haja iluminação de borda ali. Os valores de luminância mostrados - luminância média 350 cd/m2 e luminância máxima 550 cd/m2 - não atendem ao requisito de limite Ultra HD Premium - ou ao valor de luminância HDR10 completo de 1000 cd/m2. Isso é estranho, já que a LG designou especificamente o suporte HDR10 como um dos recursos de sua tela. Ou seja, neste caso, o HDR não é oferecido na íntegra e há uma série de dúvidas sobre como ficará na prática. A especificação do monitor LG usa o seguinte logotipo especial: "HDR para PC".

Ainda mais confusão surgiu com o termo HDR em relação ao monitor Dell S2718D. O comunicado de imprensa da Dell declarou como um resumo: "O monitor Dell HDR foi projetado para usuários de PC com especificações diferentes dos padrões de TV existentes para HDR. Revise as especificações cuidadosamente para obter mais detalhes." Aqui, pelo menos, eles não prometem aos usuários “suporte total a HDR”. Esta tela oferece apenas uma resolução de 2560 x 1440, um brilho de 400 cd/m2 e uma gama de cores de apenas 99% sRGB/Rec. 709. Nada é dito sobre a tecnologia de escurecimento local, e só podemos adivinhar o que eles oferecem para fornecer o chamado suporte HDR. Nenhuma das especificações chegava nem perto dos padrões de TV nos quais os fabricantes de monitores poderiam pelo menos se concentrar.

Em seguida vem o BenQ SW320 (veja também a figura acima) - uma tela especializada projetada para processamento profissional de fotos. Aqui a especificação, em termos do suporte declarado para HDR e alguns aspectos de desempenho, pelo menos parece estar orientada para os requisitos do padrão de TV: resolução Ultra HD, profundidade de cor de 10 bits e gama de cores 100% DCI-P3. O brilho declarado, no entanto, é de apenas 350 cd/m2, então novamente surgem questões sobre a qualidade resultante do suporte HDR.

Assim, existem atualmente muitos modelos no mercado de monitores de computador que afirmam ser “telas HDR” e uma série de especificações que não atendem a nenhum padrão único. Situação semelhante ocorreu no mercado de TVs quando surgiram as primeiras TVs com HDR, e esta foi uma das razões pelas quais a Ultra HD Alliance desenvolveu seu sistema de padronização e certificação. Mais cedo ou mais tarde, algo semelhante aconteceria no mercado de monitores de computador - emprestando ou adicionando ao padrão "Ultra HD Premium" ou qualquer outra coisa. Em particular, os dois principais fabricantes de placas gráficas parecem ter as suas próprias ideias em relação à certificação e padrões para HDR neste segmento. E no final do ano passado, a VESA introduziu o sistema de certificação “DisplayHDR”. Tudo isso será discutido mais adiante. Por enquanto, aconselhamos que você tenha cuidado ao ouvir o termo “HDR” em relação a monitores de computador, pois na verdade pode significar coisas muito diferentes. Tentaremos destacar as características de modelos específicos que serão anunciados como displays com suporte HDR em nossas notícias e análises.

Abordagem da NVIDIA e monitores de jogos HDR com tecnologia FALD

Em janeiro de 2017, a NVIDIA anunciou o desenvolvimento de uma nova geração de tecnologia G-sync. A tecnologia G-sync fornece suporte a taxa de atualização variável para ajudar a melhorar o desempenho dos jogos em placas gráficas e monitores compatíveis, ao mesmo tempo que evita problemas como tela rasgada e travada em jogos onde a taxa de quadros pode variar ao longo do jogo. A nova geração do G-sync também visa fornecer suporte HDR e é chamada de "G-sync HDR". Esta tecnologia foi desenvolvida pela NVIDIA em parceria com a AU Optronics, um dos maiores fabricantes de painéis de tela. Ao contrário das TVs HDR, os monitores G-sync HDR, que combinam os benefícios da G-sync com suporte para conteúdo HDR, foram projetados desde o início para evitar a maioria dos problemas de atraso de entrada que afetam as TVs HDR. Além disso, e talvez ainda mais importante em termos de suporte HDR, os novos monitores G-sync HDR incluirão um sistema de retroiluminação FALD para aproveitar ao máximo o escurecimento local e o próprio HDR. Pelo menos é o que dizem.

Também há sinais de que, juntamente com o suporte HDR, a NVIDIA está trabalhando para atender aos requisitos restantes do padrão Ultra HD Premium para monitores. Os monitores com G-sync HDR terão uma gama de cores muito próxima do DCI-P3. A largura de gama de cores necessária (~125% sRGB) será alcançada através do uso da tecnologia Quantum Dot recentemente desenvolvida. A tecnologia Quantum Dot Enhancement Film (QDEF) é usada para produzir cores mais profundas e ricas na tela. Usado pela primeira vez em TVs de última geração, o filme QDEF é revestido com pontos nanoscópicos que emitem luz de uma cor precisamente definida dependendo do tamanho do ponto, reproduzindo assim tons brilhantes, saturados e alternados em toda a gama de cores – do verde escuro ao vermelho para azul brilhante. Esta é uma maneira moderna e mais econômica de obter uma gama de cores mais ampla do que o sRGB, sem a necessidade de retroiluminação LED RGB totalmente discreta (e mais cara). Essa retroiluminação, que oferece uma ampla gama de cores, às vezes é encontrada apenas em telas profissionais, mas você verá a tecnologia Quantum Dot em muitas telas em qualquer segmento de mercado. Os monitores convencionais, multimídia e de jogos usarão massivamente a tecnologia Quantum Dot se esta for a escolha dos fabricantes. Depende também da escolha do painel da tela e do tipo de luz de fundo. A tecnologia Quantum Dot pode ser usada em telas com retroiluminação W-LED convencional para aumentar a gama de cores, bem como em telas com retroiluminação matricial, como as novas telas com suporte G-sync HDR. No entanto, o uso da tecnologia Quantum Dot não significa necessariamente suporte HDR. Você pode encontrar muitos monitores Quantum Dot que não oferecem HDR e não possuem luz de fundo de matriz. Esses monitores usam Quantum Dot simplesmente para aumentar a gama de cores e fornecer cores mais vibrantes e ricas que normalmente são bem-vindas em jogos e multimídia. Para monitores com HDR, a tecnologia Quantum Dot é um método para aumentar a gama de cores, inclusive para atender ao padrão Ultra HD Premium. Os monitores com tecnologia NVIDIA suportam HDR usando um sistema de luz de fundo de matriz para criar escurecimento local, enquanto usam a tecnologia Quantum Dot para expandir a gama de cores.

Em 2017, vários monitores foram anunciados com suporte para a tecnologia G-sync HDR, o primeiro deles foi o Asus ROG Swift PG27UQ. Este modelo usa retroiluminação FALD de 384 zonas e oferece resolução Ultra HD de 3840 x 2160, brilho máximo de 1000 cd/m2, gama de cores sRGB de 125% e outros recursos impressionantes, como taxa de atualização de 144 Hz (uma inovação em uma tela Ultra HD) . A concorrência vem dos modelos da Acer - Predator X27, e da AOC - AGON AG273UG. Todos esses modelos são de 27 polegadas e é interessante ver a implementação da tecnologia FALD para suporte HDR ideal. Essas exibições foram adiadas em 2017 e é improvável que cheguem no primeiro trimestre de 2018.

Também foram apresentadas duas telas tamanho maior: Acer Predator X35 e Asus ROG Swift PG35VQ são modelos ultralargos de 35 polegadas com 512 zonas de retroiluminação FALD. Esses monitores oferecem uma resolução de 3440 x 1440 (que tecnicamente não atende ao requisito de resolução Ultra HD de 3840 x 2160), mas afirmam ter um brilho máximo de 1000 cd/m2 e uma gama de cores de 90% DCI-P3.

É possível que a linha de monitores G-sync HDR da NVIDIA evolua para atender ao padrão "Ultra HD Premium" existente, mas conhecendo a NVIDIA, é fácil imaginar que eles possam introduzir seu próprio padrão "melhor" para certificar monitores com G-sync HDR apoiar. O documento oficial da NVIDIA afirma que “Uma tela HDR requer soluções técnicas sofisticadas que forneçam uma combinação de alto brilho, alto contraste, ampla gama de cores e alta taxa de atualização.” Os três primeiros requisitos são parte integrante das especificações do padrão Ultra HD Premium, e o último é uma adição da NVIDIA, aparentemente projetada para usar G-sync e estimular desenvolvimento adicional monitores com taxas de atualização altas (mais de 60 Hz). Por exemplo, os modelos de 27 polegadas acima mencionados têm uma taxa de atualização de 144 Hz, enquanto os modelos de 35 polegadas oferecem 200 Hz. Portanto, muito provavelmente, em vez do logotipo Ultra HD Premium, os monitores correspondentes terão o logotipo “NVIDIA G-sync HDR”. O tempo mostrará.

Uma observação especial do ponto de vista do uso de placas de vídeo: as GPUs NVIDIA com arquiteturas Maxwell e Pascal suportam o formato HDR10 via interfaces DisplayPort e HDMI, e a NVIDIA monitora e avalia continuamente novos formatos e padrões à medida que são disponibilizados.

Abordagem AMD e tecnologia FreeSync 2

No ano passado, a AMD anunciou seu mais recente desenvolvimento na tecnologia de taxa de atualização variável FreeSync, que vem sendo desenvolvida com sucesso desde 2015. Uma nova versão A tecnologia, chamada FreeSync 2, também diz respeito principalmente à taxa de atualização da tela, mas com suporte para alta faixa dinâmica (HDR). Ele não foi projetado como um substituto do FreeSync, mas como uma solução abrangente para o que a AMD e seus parceiros nos mercados de monitores e jogos podem fazer para aprimorar a experiência de jogos de última geração. O FreeSync 2 está mais focado no segmento de alto preço do mercado de jogos, o que se explica pelo custo de desenvolvimento desta tecnologia.

No centro do desenvolvimento está o suporte HDR. Como Brandon Chester afirmou repetidamente na Anandtech, o suporte de exibição para tecnologias Windows de última geração é, na melhor das hipóteses, caótico. HiDPI não funciona como esperado e não existe uma solução abrangente e consistente para suportar monitores com HDR e/ou gamas de cores maiores que sRGB. As atualizações mais recentes do Windows 10 ajudaram um pouco, mas não resolvem todos os problemas e obviamente não foram projetadas para jogadores com sistemas operacionais mais antigos. O Windows simplesmente não possui canais de suporte HDR adequados integrados, dificultando o uso de uma tela HDR com o Windows. Outro problema é que os monitores HDR podem ter atrasos de entrada adicionais criados pelos seus processadores internos.

O FreeSync 2 resolve esses problemas alterando todo o sistema de transferência de dados de exibição, o que deve eliminar problemas com o Windows e, se possível, aliviar o monitor. A tecnologia AMD FreeSync 2 é essencialmente uma otimização do sistema de transmissão de exibição para facilitar o suporte a HDR e ampla gama de cores, além de melhorar o desempenho da tela. Isso também ajuda a reduzir a latência, incluindo atraso de entrada adicional ao processar um sinal HDR. Você pode ler sobre detalhes técnicos e requisitos no site da Anandtech.

Como todas as placas AMD com FreeSync 1 (incluindo aquelas com arquitetura GCN 1.1 e mais recentes) já suportam HDR e taxa de atualização variável, o FreeSync 2 também funcionará nessas placas. Todas as GPUs que suportam FreeSync 1 serão capazes de suportar FreeSync 2. Você só precisará atualizar os drivers.

Embora presumamos que as especificações do FreeSync 2 estão apenas chegando ao estágio de certificação, já existem alguns monitores que suportam FreeSync 2. Por exemplo, o Samsung C32HG70 suporta AMD FreeSync e HDR. Este modelo usa iluminação de borda para criar escurecimento local e não atende às especificações Ultra HD Premium, sugerindo que a abordagem da AMD ao suporte HDR pode ser mais flexível.

Padrões DisplayHDR

Como já dissemos mais de uma vez, o padrão Ultra HD Premium HDR foi desenvolvido para telas de TV. E assim, no final de 2017, a VESA introduziu o seu novo sistema de certificação “DisplayHDR” – já para monitores de computador. Foi desenvolvido com a participação de mais de 20 empresas, incluindo AMD, NVIDIA, Samsung, Asus, AU Optronics, LG.Display, Dell, HP e LG, e representa "O primeiro padrão totalmente aberto na indústria de monitores de computador, definindo a qualidade de imagem HDR e os requisitos associados de brilho, gama de cores, profundidade de cor e tempo de resposta de brilho."

No primeiro lançamento do DisplayHDR versão 1.0, eles se concentraram em telas LCD, aparentemente deixando as questões de certificação HDR para OLED e outras tecnologias para o futuro. Para monitores LCD de computador, três níveis foram introduzidos no sistema de certificação DisplayHDR: baixo, médio e alto. A classificação VESA é a seguinte (citamos):

As características selecionadas como critérios de classificação também estão listadas no site da VESA na tabela a seguir:

Dado que a ideia de introduzir alguma uniformidade no mercado de monitores de computador com HDR nos parece muito viável, também manifestaremos a nossa opinião sobre este assunto. A principal preocupação é que os requisitos para monitores HDR básicos são muito baixos, o que pode encorajar alguns fabricantes a praticar marketing desleal e enganoso. Talvez tenha sido sob pressão deles que a VESA adotou padrões tão baixos que lhes permitiu entrar na onda e vender suas telas com certificação "HDR"? Já estamos ansiosos para ver uma série de telas certificadas “DisplayHDR 400” chegarem ao mercado, prometendo suporte a conteúdo HDR e desempenho correspondente. Um usuário mal informado pode levar isso ao pé da letra, quando na verdade, pelo que sabemos, o nível 400 desta classificação não oferece nada que, em termos de características técnicas e capacidades, aproxime a tela do verdadeiro HDR. . Não vemos como essas telas serão significativamente superiores à maioria das telas disponíveis antes do advento do HDR. Vamos explicar.

Se você observar os requisitos de nível DisplayHDR 400 do padrão, verá qualidade de imagem de 8 bits, mas os painéis IPS e VA de 27 "e superiores já atendem a esse requisito. Muitos painéis TN Film (na mesma faixa de tamanho) também têm 8- bit. bit. Para aumentar o contraste, o padrão oferece suporte apenas para tecnologia de escurecimento geral. Ele só funciona com o brilho de toda a tela dependendo do conteúdo de uma determinada cena, ou seja, esta é a conhecida tecnologia de contraste dinâmico (DCR). Sim, na prática, aumenta ligeiramente o contraste dinâmico, mas o DCR perdeu popularidade há muito tempo. Muitas pessoas não gostam e, o mais importante, essa tela não mostrará as vantagens reais do HDR em comparação com a imagem que um sistema de retroiluminação DCR pode fornecer. É escurecimento local com controle discreto A retroiluminação em pequenas áreas determina a capacidade da tela de reproduzir uma imagem HDR, o que a distingue das telas convencionais. E, francamente, não achamos que uma tela sem escurecimento local de uma forma ou de outra não deva ser comercializada como HDR. O requisito máximo de brilho é de apenas 400 cd/m2 – um valor que já foi alcançado em vários monitores que surgiram antes mesmo do HDR. Embora a maioria dos monitores hoje ofereçam níveis de brilho de 300-350 cd/m2, um pequeno aumento para 400 cd/m2 não faz uma diferença significativa. Isso não nos aproxima dos valores máximos de brilho em HDR10 e Dolby Vision (e outros). A tabela de especificações também lista os requisitos de contraste, que para essas telas devem ser de “pelo menos 955:1”… e já é alcançado na maioria dos painéis modernos. Embora o valor indicado na tabela para a característica “túnel” nos prometa um contraste de pelo menos 4000:1. Finalmente, em termos de gama de cores, o DisplayHDR 400 requer apenas 95% do espaço de cores ITU-R BT.709, ou seja, essencialmente 95% sRGB, que quase todos os monitores podem fornecer hoje.

Agora você pode ver por que estamos preocupados com o padrão básico DisplayHDR 400 - ele pode resultar em abuso massivo da certificação HDR para monitores que parecem muito pouco (ou nada) diferentes dos modelos convencionais. Felizmente, os padrões DisplayHDR 600 e 1000 são mais adequados e já se enquadram no que chamaríamos de HDR bom ou adequado. O nível DisplayHDR 600 requer um brilho máximo de 600 cd/m2, o que é um avanço significativo em relação aos monitores convencionais e corresponde ao alto brilho do conteúdo HDR. Além disso, o nível 600 implica suporte para um sinal de cor de 10 bits (profundidade de cor – 8 bits + FRC), uma relação de contraste de 6000:1 e, o mais importante, o uso obrigatório de escurecimento local. A gama de cores exigida também foi aumentada para 90% DCI-P3, o que já se aproxima dos padrões de TV. Modelos como o Samsung C32HG70 se enquadram bem nesta categoria intermediária de monitores HDR.

O nível superior do DisplayHDR 1000 está muito próximo do padrão Ultra HD Premium TV. Requer brilho máximo de 1.000 cd/m2, taxa de contraste de 20.000:1, suporte para profundidade de cor de 10 bits (pelo menos 8 bits+FRC) e uma gama de cores de 90% DCI-P3. E novamente - a necessidade de usar dimerização local. Esperamos que a maioria dos modelos com este nível de brilho exija a tecnologia FALD, embora ela não esteja listada como um requisito específico neste programa de certificação. Outro ponto interessante: para os níveis 600 e 1000 é indicado o “tempo de resposta ao aumentar o brilho” (do preto para o branco). Esta característica não tem nada a ver com o tempo de resposta do pixel no sentido usual, mas determina a rapidez com que a luz de fundo responde ao passar de uma imagem preta para uma branca - ou seja, quanto tempo leva para passar do brilho mínimo de uma cena HDR escura ao brilho máximo de um ponto branco quando ele aparece. O curto tempo de resposta da luz de fundo garante que não haja atrasos irritantes ao escurecer ou clarear a imagem, bem como rastros borrados atrás de objetos em movimento. O padrão VESA DisplayHDR define o tempo de resposta de um limite de brilho de 10% até o brilho máximo. Para monitores HDR 600 e 1000, a VESA definiu um tempo de resposta máximo de 8 quadros, embora esperem que seja menor na maioria dos casos. Em uma tela de 60 Hz, 8 quadros equivalem a aproximadamente 133,33 ms, o que é muito mais rápido do que, por exemplo, o tempo de resposta semelhante do monitor Dell UP2718Q (cerca de 624 ms). Será interessante ver quantos monitores hoje atendem a esse requisito. Na frequência de 100 Hz, o tempo de resposta não deve ultrapassar 80 ms e em 144 Hz não deve ultrapassar 55,56 ms.

O padrão VESA não impõe requisitos especiais à resolução e proporção de uma tela HDR. Achamos que é uma boa ideia, dada a variedade de resoluções, tamanhos e formatos de monitores de computador. As características do sistema de áudio também ficaram em segundo plano, já que não têm relação com HDR. Além disso, a VESA tornou-se a primeira organização de padronização e certificação a desenvolver método aberto testes, que permitirão aos usuários testar a tela HDR sem ter que investir em equipamentos de laboratório caros. O teste DisplayHDR estará disponível no primeiro trimestre de 2018.

Em nossas próximas análises de monitores HDR, veremos seu desempenho em relação a diferentes padrões, bem como - assim que estiver disponível - novo software para testá-los.

Conclusão

Resumindo, a tecnologia HDR foi concebida para produzir imagens mais dinâmicas e é apoiada pelo facto de que as melhorias de contraste necessárias devem ser alcançadas dentro das restrições das tecnologias de painel de ecrã. Representa uma melhoria significativa no desempenho da tela e representa uma tendência progressiva na tecnologia de exibição. Existem várias maneiras de implementar suporte HDR usando controle de luz de fundo, algumas das quais são mais eficientes (o método de luz de fundo de matriz é o mais preferido). No mercado de TV, a tecnologia HDR vem se desenvolvendo há dois ou três anos, em grande parte devido ao surgimento grande quantidade jogos e filmes em formato HDR. Quando os fabricantes de TV falam sobre HDR, eles tendem a combinar alta faixa dinâmica com outras características da tela, nomeadamente alta resolução (normalmente Ultra HD 3840 x 2160) e ampla gama de cores (próxima de DCI-P3). Devido ao abuso do termo HDR no mercado de TV e ao surgimento de muitas especificações e padrões diferentes para telas de TV, a Ultra HD Alliance foi fundada para restaurar a ordem. Esta organização desenvolveu o programa de certificação "Ultra HD Premium", que definiu os requisitos de tela em termos de HDR, características de cor, resolução, etc. Esses requisitos se tornaram uma espécie de “padrão ouro” para TVs com HDR.

A tecnologia HDR chegou ao mercado de monitores de computador mais tarde. Em termos de visualização de conteúdo, usar HDR em um PC ainda é bastante difícil, mas conectar dispositivos externos, como reprodutores Blu-ray Ultra HD e consoles de jogos modernos, ao monitor torna as coisas muito mais fáceis. Em termos dos parâmetros do display em si, ao contrário do já consagrado mercado de TVs, não há total clareza na interpretação do termo HDR em relação a um monitor de computador, sendo oferecidas especificações completamente diferentes. Em uma palavra, ainda não há ordem. NVIDIA e AMD estão desenvolvendo suas próprias abordagens de padronização nesta área, e a tecnologia NVIDIA G-sync HDR, a julgar pelas especificações, é orientada para o padrão existente de TV Ultra HD Premium. Embora a VESA tenha introduzido o seu sistema de certificação DisplayHDR, muito provavelmente permaneceremos numa situação semelhante à vivida recentemente no mercado de TV durante algum tempo, quando também foram oferecidas diferentes especificações e interpretações, juntamente com uma (des)compreensão geral do termo HDR. Tudo isso existirá em paralelo com o padrão DisplayHDR com suas três categorias, o que dificilmente ajudará muito aqui. Tenha cuidado ao escolher um monitor – “HDR” nem sempre significa a mesma coisa.

Data de publicação: 25.06.2015

Três maneiras de expandir a faixa dinâmica

Na última lição, aprendemos o que é faixa dinâmica e como trabalhar com ela ao fotografar para preservar os detalhes nas áreas claras e escuras de uma foto.

Mas há cenas com uma diferença de brilho tão grande que a câmera simplesmente não consegue transmiti-las sem perdas. Existem várias maneiras de expandir a faixa dinâmica disponíveis para todos os fotógrafos. Com a ajuda deles, você pode mostrar todos os detalhes até mesmo do enredo mais contrastante.

1. Capacidades da câmera: tecnologias HDR e D-Lighting

Quando usar HDR e quando usar D-Lighting ativo?

Para fotografar todos os dias, bem como fotografar durante viagens, é mais conveniente usar “Active D-Lighting” enquanto caminha. Esta tecnologia é muito fácil de usar e não requer nenhuma habilidade especial do fotógrafo.

Se você fotografa assuntos estáticos (por exemplo, paisagens) e deseja obter a qualidade ideal sem fotografar no formato RAW, é aconselhável usar a tecnologia HDR. Porém, lembre-se que é aconselhável utilizar um tripé para trabalhar com ele.

Como você pode ver, ambas as tecnologias estão limitadas à filmagem no formato JPEG. Mas o que um fotógrafo avançado que deseja tirar imagens RAW deve fazer? Mais sobre isso mais tarde.

2. Filtros gradientes

Acho que todo mundo usava óculos de sol em que o vidro de cima era mais escuro do que de baixo - e a luz do sol não atingia os olhos e a estrada era claramente visível. Este mesmo princípio é usado por fotógrafos há muito tempo.

O que é mais frequentemente superexposto nas fotografias? Céu. Pode ser escurecido, deixando intacta a parte inferior mais escura da moldura.

Um filtro gradiente é um vidro que escurece gradualmente em direção a uma de suas bordas. Existem filtros gradientes coloridos, mas estaremos mais interessados ​​nos incolores (filtros gradientes de densidade neutra - Graduated Neutral Density, GND).

Os filtros gradientes possuem várias características importantes. O principal é o formulário de liberação.

• Rosqueado. São filtros gradientes do tipo usual para fotógrafos (em moldura redonda), que são aparafusados ​​​​na lente. São relativamente baratos, mas não muito práticos. Afinal, para que um filtro gradiente funcione, sua parte escura deve coincidir claramente com a borda inferior do céu da foto. E está localizado de forma diferente em diferentes fotografias: às vezes é muito, às vezes apenas uma faixa permanece no topo do quadro. Não podemos alterar a posição do gradiente nesse filtro. E podemos ajustar a composição da moldura para caber no filtro ou recusar o uso deste dispositivo.
• Sistema. Esses filtros são peças retangulares de plástico óptico (muito raramente de vidro) que são inseridas em um suporte especial. Existem vários tamanhos padrão de filtros e vários sistemas para montá-los (Cokin, Lee, SinghRay). Muito pode ser dito sobre filtros de sistema e suas aplicações, mas agora daremos apenas uma breve visão geral de suas capacidades.

A principal vantagem dos filtros de sistema é a flexibilidade de operação e uma ampla seleção de acessórios. Esse filtro pode ser instalado em qualquer posição, alterando arbitrariamente a área de escurecimento do quadro. Desta forma podemos utilizá-los em qualquer composição de moldura. Esses filtros também diferem na natureza do gradiente. Os principais tipos são suave, duro e reverso. Diferentes tipos de gradiente são usados ​​ao fotografar cenas diferentes.

Independentemente da forma de liberação, os filtros gradientes diferem no grau de escurecimento (densidade). O princípio é o mesmo dos filtros cinza neutro convencionais: quanto mais denso (mais escuro) for esse filtro, mais escurecimento ele pode produzir. O maximalismo é inapropriado aqui - o quadro perderá sua naturalidade se você escurecer demais o céu. O filtro ideal, talvez, seria o ND4, que escurece em 2 pontos de exposição.

Quais são as vantagens dos filtros gradientes?

• Quando usados ​​​​corretamente, proporcionam o resultado mais natural e agradável à vista (sem processar ou colar molduras).
• Podem ser utilizados com qualquer equipamento fotográfico – digital ou filme – independentemente das suas características e funções. A única limitação é que o filtro deve ter tamanho adequado para a lente.
• Os filtros gradientes são úteis não apenas ao fotografar paisagens. Eles podem ser usados ​​com o mesmo sucesso, por exemplo, ao fotografar um retrato da natureza.

Mas eles também têm muitas desvantagens:

• Instalar um filtro em sua câmera leva tempo. E a instalação de filtros do sistema requer uma certa habilidade. Contanto que você aparafuse os filtros na câmera e os posicione da maneira desejada, sua história pode “ir embora”.
• Você precisa carregar filtros com você. Portanto, eles podem ser perdidos ou quebrados. Os filtros do sistema podem ser bastante volumosos. Você não vai conseguir esquecer o HDR e o Active D-Lighting em casa e eles não ocupam espaço.
• Bons filtros gradientes, especialmente os de sistema, custam muito dinheiro. Nem todos podem pagar por eles.

Resumindo, deve-se dizer que os filtros gradientes serão úteis, em primeiro lugar, para fotógrafos e profissionais avançados. Esses filtros são usados ​​​​para fotografar com precisão a partir de um tripé. É improvável que sejam usados ​​em reportagens e fotografias de viagens.

3. Bracketing de exposição e processamento em um computador

Os dois métodos anteriores de expansão da faixa dinâmica relacionados ao processo fotográfico são usados ​​​​diretamente ao fotografar.

O método que descreveremos abaixo é usado ao processar quadros. É adequado para quem está familiarizado com o processamento de imagens de computador. No entanto, este método também requer algumas etapas preparatórias.

Bracketing de exposição. Este é o disparo sequencial de vários quadros com diferentes exposições. Uma série de quadros pode ser usada de diferentes maneiras no futuro. Tendo quadros com brilho diferente, podemos simplesmente selecionar a imagem com brilho ideal e trabalhar com ela, ou unir uma imagem HDR a partir de uma série de imagens.

Nem todas as câmeras possuem bracketing automático de exposição (a Nikon D3300 mais acessível não possui). No entanto, qualquer câmera permitirá tirar três fotos com exposições diferentes.

O bracketing de exposição envolve fotografar quadros em uma etapa de exposição específica. O primeiro quadro da série é tirado com a exposição definida pelo fotógrafo, e os quadros subsequentes com compensação de exposição positiva e negativa.

Uma série de fotos tiradas com bracketing de exposição. Etapa 2 EV:

Normalmente, ao fazer o bracketing da exposição, a velocidade do obturador é ajustada, pois o ajuste da abertura causará uma alteração na profundidade de campo e o ISO causará o aparecimento de ruído desnecessário. No entanto, em alguns dispositivos você pode selecionar o parâmetro pelo qual o bracketing será executado de forma independente.

A etapa de bracketing é medida nas etapas de exposição já familiares. Quanto maior o passo, mais os quadros diferirão em brilho. Ao fotografar cenas muito contrastantes, faz sentido usar um passo de 2 EV, menos contrastantes - 1 EV.

Expanda a faixa dinâmica com correções RAW de disparo único. Via de regra, se os detalhes nas áreas claras do quadro forem preservados, ao processar o arquivo RAW é bem possível clarear as áreas escuras, ampliando assim a faixa dinâmica. Um dos nossos materiais da série “Como foi filmado” é dedicado a esse método.

Faixa dinâmica-- esta é a relação entre o valor máximo permitido do valor medido (brilho para cada canal) e o valor mínimo (nível de ruído). Na fotografia, a faixa dinâmica é geralmente medida em unidades de exposição (passo, parada, EV), ou seja, logaritmo de base 2, com menos frequência - o logaritmo decimal (denotado pela letra D). 1EV = 0,3D. Ocasionalmente também é utilizada uma designação linear, por exemplo 1:1000, que é igual a 3D ou quase 10EV.

A característica "faixa dinâmica" também é usada para formatos de arquivo usados ​​para registrar fotografias. Neste caso, é atribuído pelos autores um formato de arquivo específico, de acordo com as finalidades para as quais esse formato será utilizado. Por exemplo, DD

O termo "faixa dinâmica" às vezes é errado chame qualquer proporção de brilho em uma fotografia:

• a proporção entre o brilho dos objetos mais claros e mais escuros na fotografia
• a proporção máxima de brilho das cores branca e preta no monitor/papel fotográfico (o termo correto em inglês é taxa de contraste)
• gama de densidades ópticas de filme
• outras opções ainda mais exóticas

A faixa dinâmica das câmeras digitais modernas no início de 2008 varia de 7 a 8 EV para câmeras compactas a 10 a 12 EV para câmeras digitais SLR (veja testes de câmeras modernas em http://dpreview.com). Ao mesmo tempo, é preciso lembrar que a matriz transmite objetos fotográficos com qualidades diferentes, os detalhes nas sombras são distorcidos pelo ruído e nos realces são transmitidos muito bem. O DD máximo de DSLRs está disponível apenas ao fotografar em RAW; ao converter para JPEG, a câmera corta detalhes, reduzindo o alcance para 7,5-8,5EV (dependendo das configurações de contraste da câmera).

A faixa dinâmica dos arquivos e matrizes das câmeras é frequentemente confundida com o número de bits usados ​​para registrar informações, mas não há conexão direta entre essas quantidades. Portanto, por exemplo, o DD do Radiance HDR (32 bits por pixel) é maior que o RGB de 16 bits (fotolatitude), o que mostra a faixa de brilho que o filme pode transmitir sem distorção, com contraste igual (a faixa de brilho do a parte linear da curva característica do filme). O DD completo do filme é geralmente um pouco mais largo que a latitude da foto e é visível no gráfico da curva característica do filme.

A latitude fotográfica de um slide é de 5-6EV, um negativo profissional é de cerca de 9EV, um negativo amador é de 10EV, um filme é de até 14EV.

Expansão da faixa dinâmica

A faixa dinâmica das câmeras e filmes modernos não é suficiente para transmitir qualquer cena do mundo circundante. Isso é especialmente perceptível ao fotografar em um slide ou em uma câmera digital compacta, que muitas vezes não consegue transmitir nem mesmo uma paisagem diurna brilhante na Rússia central se houver objetos nas sombras (e a faixa de brilho de uma cena noturna com iluminação artificial e sombras profundas pode alcançar até 20EV). Este problema pode ser resolvido de duas maneiras:

• aumentando a faixa dinâmica das câmeras (câmeras de vídeo para sistemas de vigilância têm uma faixa dinâmica visivelmente maior do que as câmeras estáticas, mas isso é conseguido deteriorando outras características da câmera; a cada ano novos modelos de câmeras profissionais são lançados com melhores características, enquanto sua dinâmica alcance está crescendo lentamente)
• combinando imagens tiradas em diferentes exposições (tecnologia HDR em fotografia), resultando em uma única imagem contendo todos os detalhes de todas as imagens originais, tanto nas sombras extremas quanto nos realces máximos.

Arquivo:HDRIexample.jpg

Fotografia HDRi e três fotografias das quais foi compilada

Ambos os caminhos exigem a solução de dois problemas:

• Selecionar um formato de arquivo no qual você possa gravar uma imagem com uma faixa de brilho estendida (arquivos sRGB normais de 8 bits não são adequados para isso). Hoje, os formatos mais populares são Radiance HDR, Open EXR, bem como Microsoft HD Photo, Adobe Photoshop PSD, arquivos RAW de câmeras digitais SLR com grande faixa dinâmica.
• Exibir uma fotografia com uma ampla faixa de brilho em monitores e papéis fotográficos que possuem uma faixa máxima de brilho (taxa de contraste) significativamente menor. Este problema pode ser resolvido usando um dos dois métodos:
  • mapeamento de tons, que reduz uma grande variedade de luminâncias em uma pequena faixa de papel, monitor ou arquivo sRGB de 8 bits, reduzindo o contraste de toda a imagem, uniformemente para todos os pixels da imagem;
  • mapeamento de tom (mapeamento de tom), que produz uma mudança não linear no brilho do pixel em diferentes quantidades para Áreas diferentes imagem, mantendo (ou mesmo aumentando) o contraste original, mas as sombras podem parecer anormalmente claras e halos podem aparecer na foto nas bordas de áreas com diferentes alterações de brilho.

O mapeamento de tons também pode ser usado para processar imagens com uma pequena faixa de brilho para aumentar o contraste local.

Devido à capacidade do mapeamento de tons de produzir imagens “fantásticas” no estilo de jogos de computador, e à apresentação em massa dessas fotos com o sinal “HDR” (mesmo obtidas a partir de uma única imagem com uma pequena faixa de brilho), a maioria dos profissionais fotógrafos e amadores experientes desenvolveram uma forte aversão à expansão dinâmica da faixa de tecnologia devido ao equívoco de que ela é necessária para obter tais imagens (o exemplo acima mostra o uso de métodos HDR para obter uma imagem realista normal).

Veja também

Ligações

• Definições de conceitos básicos:
  • TSB, artigo “latitude fotográfica”
  • Gorokhov P. K. “Dicionário explicativo de rádio eletrônica. Termos básicos" - M.: Rus. idioma, 1993
• Latitude fotográfica de filmes e câmeras DD
  • http://www.kodak.com/global/en/professional/support/techPubs/e4035/e4035.jhtml?id=0.2.26.14.7.16.12.4&lc=en
• Formatos de arquivo:

Fundação Wikimedia. 2010.

Veja o que é “alcance dinâmico em fotografia” em outros dicionários:

Faixa dinâmica: Faixa dinâmica (técnica) é uma característica de um dispositivo ou sistema projetado para converter, transmitir ou armazenar uma determinada quantidade (potência, força, tensão, pressão sonora, representando o logaritmo ... ... Wikipedia

Faixa dinâmica é uma característica de um dispositivo ou sistema projetado para converter, transmitir ou armazenar uma determinada quantidade (potência, força, tensão, pressão sonora, etc.), representando o logaritmo da razão entre máximo e ... ... Wikipedia

Este termo tem outros significados, consulte Faixa dinâmica. A faixa dinâmica é uma característica de um dispositivo ou sistema projetado para converter, transmitir ou armazenar uma determinada quantidade (potência, força, tensão, som... ... Wikipedia

A latitude fotográfica é uma característica do material fotossensível (filme fotográfico, tubo transmissor de televisão, matriz) na fotografia, televisão e cinema. Determina a capacidade de um material fotossensível de transmitir brilho corretamente... ... Wikipedia

Contraste no sentido mais geral, qualquer diferença significativa ou perceptível (por exemplo, “A Rússia é um país de contrastes...”, “contraste de impressões”, “contraste do sabor dos bolinhos e do caldo ao seu redor”), não necessariamente medido quantitativamente. Grau de contraste... Wikipedia

Para melhorar este artigo, é desejável?: Encontre e organize na forma de notas de rodapé links para fontes confiáveis ​​​​que confirmam o que está escrito ... Wikipedia

Este termo tem outros significados, veja HDR. High Dynamic Range Imaging, HDRI ou simplesmente HDR é um nome geral para tecnologias de imagem e vídeo cuja faixa de brilho excede as capacidades das tecnologias padrão. Mais frequentemente... ... Wikipédia

Este artigo deve ser Wikiificado. Formate-o de acordo com as regras de formatação de artigos... Wikipedia

A Wikipédia não... Wikipédia

- (lat. redactus colocado em ordem) alteração da imagem original usando métodos clássicos ou digitais. Também pode ser referido pelo termo retoque, retoque (retocador francês para pintar, corrigir). O objetivo da edição... ... Wikipedia

Função DWDR representa recurso de alta faixa dinâmica A. É usado em câmeras CCTV modernas para melhorar a qualidade da imagem. Isso se aplica a vídeos em preto e branco e coloridos. Usando esta opção, o proprietário do sistema poderá ver aqueles detalhes que de outra forma permaneceriam “nos bastidores”. Por exemplo, mesmo com iluminação insuficiente, ele poderá ver tanto a parte do objeto que está na luz quanto a que está na sombra.

Normalmente as câmeras “cortam” o excesso, e as áreas escuras ficam completamente pretas, e você só consegue ver algo onde incide mais luz. Utilizar outras funções para melhorar a qualidade da imagem não permite torná-la mais contrastante, transmitindo todos os tons de cores (e não apenas preto, branco e cinza).

Por exemplo:

Ao aumentar o tempo de disposição, será possível examinar melhor cada fragmento, mas esta opção é inaceitável se for necessário fotografar objetos em movimento;

Processar a imagem para realçar as áreas escuras irá torná-las mais brilhantes, mas ao mesmo tempo destacará as áreas que já estavam claramente visíveis.

Ao descrever a tecnologia DWDR, a capacidade das câmeras de trabalhar com imagens é medida em decibéis. A melhor opção é quando você consegue ver com igual clareza o que está acontecendo no lado iluminado (da rua) e no lado oposto, localizado na sombra. Portanto, para câmeras de segurança de rua, esse parâmetro é ainda mais importante que a clareza.

Um indicador de 2 a 3 ou mais megapixels não indica de forma alguma boa fotossensibilidade ou alto contraste da imagem. Uma câmera como essa só pode se beneficiar com boa iluminação, mas à noite ou nas sombras ela não terá um bom desempenho.

Tipos de WDR

O que é isso - respondemos DWDR. Mas é necessário descrever as diferenças entre as duas formas comuns de implementação desta função:

WDR ou RealWDR é uma tecnologia baseada em métodos de hardware;

DWDR ou DigitalWDR é uma tecnologia baseada em métodos de software.

As câmeras WDR usam varredura dupla (às vezes quádrupla) do assunto. Ou seja, a foto é tirada primeiro com exposição normal, permitindo ver os detalhes do lado iluminado. Em seguida, o disparo é feito com maior exposição - a área iluminada é iluminada e a sombra fica mais clara. Na terceira etapa, os dois frames se sobrepõem, formando a imagem que o operador verá.

Se a câmera usar DWDR (geralmente sistemas IP), todas as ações ocorrerão exclusivamente por meio de programas de processamento de imagem. Eles próprios determinam quais áreas precisam ser mais brilhantes, mais contrastantes e não tocam naquelas que já estão claramente visíveis. Esta abordagem proporciona maiores retornos, mas também requer energia adicional do sistema.

Dependente da Resolução

O que DWDR significa para um sistema de vigilância? no objeto? Em primeiro lugar, esta é a capacidade de realizar observações sob quaisquer condições de iluminação (dentro de limites razoáveis). Portanto, ao comprar uma câmera, você precisa observar não apenas sua resolução e ângulo de visão, mas também outros parâmetros.

EM últimos anos o custo dos equipamentos com essa função está caindo de preço, mas ainda há uma diferença entre ele e as câmeras de vídeo “simples”. Se você estiver comprando equipamentos do segmento de preço inferior ou médio, provavelmente terá que sacrificar a resolução ou opções adicionais.

Nem sempre você precisa de uma imagem de vários megapixels, mas o DWDR também não é necessário em todos os lugares. Só podemos aconselhar partir de tarefas específicas para um objeto específico e escolher equipamentos com base nisso.

Com este artigo iniciamos uma série de publicações sobre uma direção muito interessante na fotografia: High Dynamic Range (HDR) - fotografias com alta faixa dinâmica. Vamos começar, é claro, com o básico: vamos descobrir o que são imagens HDR e como fotografá-las corretamente, levando em consideração as capacidades limitadas de nossas câmeras, monitores, impressoras, etc.

Vamos começar com a definição básica de Faixa Dinâmica.

Faixa dinâmica determinado pela proporção de elementos escuros e claros que são importantes para a percepção da sua foto (medida pelo nível de brilho).

Este não é um intervalo absoluto, pois depende muito das suas preferências pessoais e dos resultados que deseja alcançar.

Por exemplo, existem muitas fotografias maravilhosas com sombras muito ricas, sem nenhum detalhe; neste caso, podemos dizer que tal fotografia mostra apenas a parte inferior da faixa dinâmica da cena.

• DD da cena sendo filmada
• Câmeras DD
• Dispositivo de saída de imagem DD (monitor, impressora, etc.)
• DD da visão humana

Durante a fotografia, o DD se transforma duas vezes:

• DD da cena que está sendo filmada > DD do dispositivo de captura de imagem (aqui nos referimos à câmera)
• DD do dispositivo de captura de imagens > DD do dispositivo de saída de imagens (monitor, impressão de fotos, etc.)

Deve-se lembrar que qualquer detalhe perdido durante a etapa de captura da imagem nunca poderá ser restaurado posteriormente (veremos isso com mais detalhes um pouco mais tarde). Mas, no final das contas, a única coisa importante é que a imagem resultante, exibida no monitor ou impressa em papel, agrade aos seus olhos.

Tipos de faixa dinâmica

Faixa dinâmica da cena

Quais são alguns dos detalhes mais claros e mais escuros de uma cena que você deseja capturar? A resposta a esta pergunta depende inteiramente da sua decisão criativa. Provavelmente, a melhor maneira de aprender isso é observar alguns quadros como referência.

Por exemplo, na foto acima, queríamos capturar detalhes tanto em ambientes internos quanto externos.

Nesta foto, também queremos mostrar detalhes nas áreas claras e escuras. Porém, neste caso, os detalhes nos realces são mais importantes para nós do que os detalhes nas sombras. O fato é que as áreas iluminadas, via de regra, ficam piores quando impressas (muitas vezes podem parecer papel branco comum no qual a foto é impressa).

Em cenas como esta, a faixa dinâmica (contraste) pode chegar a 1:30.000 ou mais - especialmente se você estiver filmando em sala escura com janelas pelas quais entra luz brilhante.

Em última análise, a fotografia HDR nessas condições é a melhor opção para obter uma foto que agrade aos seus olhos.

Faixa dinâmica da câmera

Se nossas câmeras fossem capazes de capturar a alta faixa dinâmica de uma cena em uma única foto, não precisaríamos das técnicas descritas neste e nos artigos subsequentes sobre HDR. Infelizmente, a dura realidade é que a faixa dinâmica das câmeras é significativamente menor do que em muitas das cenas que elas são usadas para capturar.

Como é determinada a faixa dinâmica de uma câmera?

O DD de uma câmera é medido desde as partes mais brilhantes do quadro até os detalhes de sombra acima do nível de ruído.

A chave para determinar a faixa dinâmica de uma câmera é medi-la desde os detalhes visíveis do realce (não necessariamente e nem sempre branco puro) até os detalhes das sombras que são claramente visíveis e não se perdem em meio a muito ruído.

• Uma câmera DSLR moderna padrão pode cobrir uma faixa de 7 a 10 pontos (variando de 1:128 a 1:1000). Mas você não deve ser excessivamente otimista e confiar apenas nos números. Algumas fotografias, apesar da presença de uma quantidade impressionante de ruído, ficam ótimas em grande formato, enquanto outras perdem a atratividade. Tudo depende da sua percepção. E, claro, o tamanho de impressão ou exibição da sua foto também importa
• O filme de transparência pode cobrir uma faixa de 6 a 7 pontos
• A faixa dinâmica do filme negativo é de cerca de 10 a 12 pontos
• O recurso de recuperação de destaque em alguns conversores RAW pode ajudá-lo a ganhar até +1 ponto a mais.

Recentemente, as tecnologias usadas em DSLRs avançaram muito, mas ainda não se deve esperar milagres. Não existem muitas câmeras no mercado que possam capturar uma faixa dinâmica ampla (em comparação com outras câmeras). Um exemplo marcante é o Fuji FinePixS5 (atualmente fora de produção), cuja matriz possuía fotocélulas de duas camadas, o que possibilitou aumentar em 2 pontos o DD disponível no S5.

Faixa dinâmica do dispositivo de saída de imagem

De todos os estágios da fotografia digital, a saída de imagem normalmente exibe a faixa dinâmica mais baixa.

• A faixa dinâmica estática dos monitores modernos varia de 1:300 a 1:1000
• A faixa dinâmica dos monitores HDR pode chegar a 1:30.000 (visualizar uma imagem em tal monitor pode causar desconforto perceptível aos olhos)
• A faixa dinâmica de impressão de fotos na maioria das revistas brilhantes é de cerca de 1:200
• A faixa dinâmica de uma impressão fotográfica em papel fosco de alta qualidade não excede 1:100

Você pode perguntar razoavelmente: por que tentar capturar uma grande faixa dinâmica ao fotografar se o DD dos dispositivos de saída de imagem é tão limitado? A resposta é a compressão de faixa dinâmica (como você verá mais tarde, o mapeamento de tons também está relacionado a isso).

Aspectos importantes da visão humana

Ao mostrar seu trabalho a outras pessoas, será útil aprender alguns aspectos básicos de como o olho humano percebe o mundo que nos rodeia.

A visão humana funciona de maneira diferente das nossas câmeras. Todos sabemos que os nossos olhos se adaptam à luz: no escuro as pupilas dilatam-se e na luz forte contraem-se. Normalmente, esse processo leva muito tempo (não é nada instantâneo). Graças a isso, sem treinamento especial, nossos olhos podem percorrer uma faixa dinâmica de 10 pontos, e em geral temos acesso a uma faixa de cerca de 24 pontos.

Contraste

Todos os detalhes acessíveis à nossa visão não se baseiam na saturação absoluta do tom, mas nos contrastes dos contornos da imagem. Os olhos humanos são muito sensíveis até mesmo às menores mudanças de contraste. É por isso que o conceito de contraste é tão importante.

Contraste geral

O contraste geral é determinado pela diferença de brilho entre os elementos mais escuros e mais claros da imagem como um todo. Ferramentas como Curvas e Níveis apenas alteram o contraste geral, pois tratam todos os pixels com o mesmo nível de brilho da mesma forma.

Em contraste geral, existem três áreas principais:

• Meios-tons
• luz

A combinação de contrastes nestas três áreas determina o contraste geral. Isso significa que se você aumentar o contraste de tons médios (o que é muito comum), perderá o contraste geral de realce/sombra em qualquer método de saída que dependa do contraste geral (como a impressão em papel brilhante).

Os tons médios tendem a representar o assunto principal da foto. Se você reduzir o contraste na área de meio-tom, sua imagem parecerá desbotada. Por outro lado, se você aumentar o contraste dos meios-tons, as sombras e os realces ficarão menos contrastantes. Como você verá abaixo, alterar o contraste local pode melhorar a aparência geral da sua foto.

Contraste local

O exemplo a seguir ajudará você a compreender o conceito de contraste local.

Os círculos localizados frente a frente em cada uma das linhas têm níveis de brilho absolutamente idênticos. Mas o círculo superior direito parece muito mais brilhante que o da esquerda. Por que? Nossos olhos veem a diferença entre ele e o fundo ao seu redor. O da direita parece mais brilhante em um fundo cinza escuro, em comparação com o mesmo círculo colocado em um fundo mais claro. Para os dois círculos abaixo, o oposto é verdadeiro.

Aos nossos olhos, o brilho absoluto tem menos interesse do que a sua relação com o brilho dos objetos próximos.

Ferramentas como FillLight e Sharpening no Lightroom e Shadows/Highlights no Photoshop são locais e não afetam todos os pixels no mesmo nível de brilho.

Dodge e Burn são ferramentas clássicas para alterar o contraste local de uma imagem. Dodge & Burn ainda é um dos métodos ideais para aprimoramento de imagem, porque nossos próprios olhos, naturalmente, podem avaliar muito bem como uma determinada fotografia ficará aos olhos de um observador externo.

HDR: Controle de faixa dinâmica

Voltemos mais uma vez à questão: por que desperdiçar esforço e filmar cenas com faixa dinâmica maior que o DD da sua câmera ou impressora? A resposta é que podemos pegar um quadro com alta faixa dinâmica e depois enviá-lo por meio de um dispositivo com faixa dinâmica mais baixa. Qual é o objetivo? A questão é que durante esse processo você não perderá nenhuma informação sobre os detalhes da imagem.

É claro que o problema de filmar cenas com alta faixa dinâmica pode ser resolvido de outras maneiras:

• Por exemplo, alguns fotógrafos simplesmente esperam pelo tempo nublado e não fotografam quando o DD da cena é muito alto
• Use flash de preenchimento (este método não é aplicável para fotografia de paisagem)

Mas durante uma viagem longa (ou não tão longa), você precisa ter o máximo de oportunidades fotográficas, então você e eu precisamos encontrar soluções mais eficazes.

Além disso, a iluminação ambiente pode depender de mais do que apenas o clima. Para entender melhor isso, vejamos alguns exemplos novamente.

A foto acima é bastante escura, mas, apesar disso, captura uma faixa dinâmica de luz incrivelmente ampla (5 quadros foram tirados em incrementos de 2 pontos).

Nesta foto, a luz que vem das janelas à direita era bastante forte em comparação com a sala escura (não havia fontes de luz artificial).

Portanto, seu primeiro objetivo é capturar toda a faixa dinâmica da cena na câmera sem perder nenhum dado.

Exibição de faixa dinâmica. Cena de baixo DD

Vamos, segundo a tradição, primeiro dar uma olhada no esquema para fotografar uma cena com DD baixo:

Neste caso, usando uma câmera, podemos cobrir a faixa dinâmica da cena em 1 quadro. Uma pequena perda de detalhes de sombra geralmente não é um problema significativo.

O processo de mapeamento na etapa: câmera - dispositivo de saída é realizado principalmente por meio de curvas tonais (geralmente comprimindo realces e sombras). Aqui estão as principais ferramentas usadas para isso:

• Ao converter RAW: Exibe a tonalidade linear da câmera através de curvas de tons
• Ferramentas do Photoshop: curvas e níveis
• Ferramentas Dodge e Burn no Lightroom e Photoshop

Nota: Durante os dias de fotografia cinematográfica. Os negativos foram ampliados e impressos em diversos tipos de papel (ou universais). A diferença entre as classes de papel fotográfico era o contraste que podiam produzir. Este é um método clássico de mapeamento de tons. O mapeamento de tons pode parecer algo novo, mas está longe disso. Afinal, somente nos primórdios da fotografia o esquema de exibição de imagens se parecia com: uma cena - um dispositivo de saída de imagem. Desde então, a sequência permaneceu inalterada:

Cena > Captura de imagem > Saída de imagem

Exibição de faixa dinâmica. Cena com DD mais alto

Agora vamos considerar uma situação em que estamos filmando uma cena com maior faixa dinâmica:

Aqui está um exemplo do que você pode obter como resultado:

Como podemos ver, a câmera só consegue capturar parte da faixa dinâmica da cena. Observamos anteriormente que a perda de detalhes nos realces raramente é aceitável. Isso significa que precisamos alterar a exposição para proteger a área de realce da perda de detalhes (é claro, sem prestar atenção aos realces especulares, como os reflexos). Como resultado obtemos o seguinte:

Agora temos uma perda significativa de detalhes na área de sombra. Talvez em alguns casos isso possa parecer esteticamente agradável, mas não quando você deseja exibir detalhes mais escuros na foto.

Abaixo está um exemplo de como uma foto pode ficar ao reduzir a exposição para preservar os detalhes nos realces:

Capture alta faixa dinâmica com bracketing de exposição.

Então, como você pode capturar toda a faixa dinâmica com sua câmera? Nesse caso, a solução seria Exposure Bracketing: fotografar vários quadros com mudanças sequenciais no nível de exposição (EV) para que essas exposições se sobreponham parcialmente:

No processo de criação de uma fotografia HDR, você captura diversas exposições diferentes, mas relacionadas, que abrangem toda a faixa dinâmica da cena. Em geral, as exposições diferem em 1-2 pontos (EV). Isso significa que o número necessário de exposições é determinado da seguinte forma:

• A cena DD que queremos capturar
• DD disponível para captura de câmera em 1 quadro

Cada exposição subsequente pode aumentar em 1-2 pontos (dependendo do bracketing escolhido).

Agora vamos descobrir o que você pode fazer com as fotos resultantes em diferentes exposições. Na verdade, existem muitas opções:

• Combine-os manualmente em uma imagem HDR (Photoshop)
• Combine-os em uma imagem HDR automaticamente usando a Mistura Automática de Exposição (Fusion)
• Crie uma imagem HDR em software especializado de processamento HDR

Mesclagem manual

Costurar manualmente fotos em diferentes exposições (usando essencialmente uma técnica de fotomontagem) é quase tão antiga quanto a arte da fotografia. Embora o Photoshop torne esse processo mais fácil hoje em dia, ainda pode ser bastante tedioso. Tendo opções alternativas, é improvável que você recorra à mesclagem manual de imagens.

Mistura automática de exposição (também chamada de Fusion)

Neste caso, o software fará tudo por você (por exemplo, ao usar o Fusion no Photomatix). O programa passa pelo processo de combinar frames com diferentes exposições e gera o arquivo de imagem final.

Usar o Fusion geralmente dá muito belas imagens, que parecem mais “naturais”:

Criação de imagens HDR

Qualquer processo de criação de HDR envolve duas etapas:

• Criação de imagens HDR
• Conversão de tons de uma imagem HDR em uma imagem padrão de 16 bits

Ao criar imagens HDR, você está essencialmente perseguindo o mesmo objetivo, mas de uma maneira diferente: você não obtém a imagem final imediatamente, mas sim captura vários quadros em exposições diferentes e depois os combina em uma imagem HDR. .

Novidade na fotografia (que não funciona mais sem um computador): imagens HDR de ponto flutuante de 32 bits, permitindo uma faixa dinâmica virtualmente infinita de valores tonais.

Durante o processo de criação da imagem HDR, o programa varre todas as faixas tonais resultantes do bracketing e gera uma nova imagem digital que inclui a faixa tonal combinada de todas as exposições.

Nota: Quando algo novo sai, sempre haverá pessoas que afirmam que não é mais novidade e que já faziam isso antes de nascerem. Mas vamos pontuar todos os i's: o método de criação de uma imagem HDR descrito aqui é bastante novo, pois requer um computador para ser usado. E a cada ano os resultados obtidos com este método ficam cada vez melhores.

Então, voltando à questão: por que criar imagens de alta faixa dinâmica se a faixa dinâmica dos dispositivos de saída é tão limitada?

A resposta está no mapeamento de tons, o processo de conversão de valores tonais de ampla faixa dinâmica em uma faixa dinâmica mais estreita de dispositivos de saída de imagem.

É por isso que o mapeamento de tons é a etapa mais importante e desafiadora na criação de uma imagem HDR para fotógrafos. Afinal, pode haver muitas opções de mapeamento tonal da mesma imagem HDR.

Falando em imagens HDR, não podemos deixar de mencionar que elas podem ser salvas em diversos formatos:

• EXR (extensão de arquivo: .exr, ampla gama de cores e reprodução precisa de cores, DD cerca de 30 pontos)
• Radiance (extensão de arquivo: .hdr, gama de cores menos ampla, DD enorme)
• BEF (formato proprietário UnifiedColour destinado a obter maior qualidade)
• TIFF de 32 bits (arquivos muito grandes devido à baixa taxa de compactação, portanto raramente usados ​​na prática)

Para criar imagens HDR, você precisará de um software que suporte a criação e processamento de HDR. Esses programas incluem:

• Photoshop CS5 e posterior
• HDRsoft no Photomatix
• Exposição ou Expresso HDR da Unified Color
• Nik Software HDR Efex Pro 1.0 e anterior

Infelizmente, todos os programas listados acima geram imagens HDR diferentes, que podem ser diferentes (falaremos mais sobre esses aspectos posteriormente):

• Cor (matiz e saturação)
• Tonalidade
• Ao suavizar
• Processamento de ruído
• Processando aberrações cromáticas
• Nível anti-ghosting

Noções básicas de mapeamento de tons

Tal como acontece com uma cena de faixa dinâmica baixa, ao exibir uma cena de faixa dinâmica alta, devemos compactar o DD da cena na saída DD:

Qual é a diferença entre o exemplo considerado e o exemplo de uma cena com baixa faixa dinâmica? Como você pode ver, desta vez o mapeamento de tons é mais alto, então o método clássico com curvas de tons não funciona mais. Como sempre, vamos recorrer à forma mais acessível de mostrar os princípios básicos do mapeamento de tons - considere um exemplo:

Para demonstrar os princípios do mapeamento de tons, usaremos a ferramenta HDR Expose do Unified Color, pois ela permite realizar diversas operações em uma imagem de maneira modular.

Abaixo você pode ver um exemplo de geração de uma imagem HDR sem fazer nenhuma alteração:

Como você pode ver, as sombras estão bastante escuras e os realces estão superexpostos. Vamos dar uma olhada no que o histograma HDR Expose nos mostra:

Com as sombras, como podemos ver, nem tudo é tão ruim, mas os realces são cortados em cerca de 2 pontos.

Primeiro, vamos ver como 2 pontos de compensação de exposição podem melhorar uma imagem:

Como você pode ver, a área destacada parece muito melhor, mas no geral a imagem parece muito escura.

O que precisamos nesta situação é uma combinação de compensação de exposição e redução geral de contraste.

Agora o contraste geral está bom. Os detalhes nas áreas de realces e sombras não são perdidos. Mas infelizmente a imagem parece bastante plana.

Na época pré-HDR, esse problema poderia ter sido resolvido usando uma curva S na ferramenta Curvas:

No entanto, criar uma boa curva S levará algum tempo e, se você cometer um erro, poderá facilmente levar a perdas nos realces e nas sombras.

Portanto, as ferramentas de mapeamento de tons oferecem outro caminho: melhorar o contraste local.

Na versão resultante, os detalhes nos realces são preservados, as sombras não são cortadas e o nivelamento da imagem desaparece. Mas esta ainda não é a versão final.

Para dar uma aparência finalizada à foto, otimize a imagem no Photoshop CS5:

• Vamos ajustar a saturação
• Otimizando o contraste com DOPContrastPlus V2
• Aumente a nitidez usando DOPOptimalSharp

A principal diferença entre todas as ferramentas HDR são os algoritmos que elas usam para reduzir o contraste (por exemplo, algoritmos para determinar onde terminam as configurações globais e começam as locais).

Não existem algoritmos certos ou errados: tudo depende das suas preferências e do seu estilo fotográfico.

Todas as principais ferramentas HDR do mercado também permitem controlar outros parâmetros: detalhes, saturação, equilíbrio de branco, remoção de ruído, sombras/realces, curvas (abordaremos a maioria desses aspectos em detalhes posteriormente).

Faixa dinâmica e HDR. Resumo.

O método de expansão da faixa dinâmica que uma câmera pode capturar é bastante antigo, pois as limitações das câmeras são conhecidas há muito tempo.

A composição de imagens manual ou automática oferece maneiras muito poderosas de converter a ampla faixa dinâmica de uma cena em uma faixa dinâmica acessível ao seu dispositivo de saída (monitor, impressora, etc.).

Criar imagens mescladas manualmente pode ser muito difícil e demorado: o método Dodge & Burn é sem dúvida indispensável para criar uma impressão de imagem de qualidade, mas requer muita prática e diligência.

A geração automática de imagens HDR é uma nova maneira de superar um problema antigo. Mas, ao fazer isso, os algoritmos de mapeamento de tons enfrentam o problema de comprimir a alta faixa dinâmica na faixa dinâmica de uma imagem que podemos visualizar em um monitor ou impressa.

Diferentes métodos de mapeamento de tons podem produzir resultados muito diferentes, e a escolha do método que produz o resultado desejado depende inteiramente do fotógrafo – ou seja, você.