مقایسه تلویزیون های HDR: فرمت Dolby Vision در برابر HDR-10

حوزه‌ی مربوط به تلویزیون‌ها با گذر زمان به‌طور سریعی متحول می‌شود؛ به طوری که تاکنون فناوری‌های مختلفی در ارتباط با این حوزه معرفی شده است. هم‌اکنون در دنیای تلویزیون‌ها، فناوری 4K اولترا HD (UHD) با رزولوشن 2160p، جایگاه خود را به فناوری محدوده‌ی پویایی بالا (HDR) داده است. دلیل این امر، به خاطر فقدان جزئیات، کمبود پیکسل‌ها یا رزولوشن 1080p که به‌طور معمول مسئله‌ی بزرگی با تلویزیون‌های چند سال پیش بوده، نیست. دلیل این جایگزینی به خاطر کنتراست پایین و رنگ‌های محو شده‌ی ناشی از باریک بودن و ذخیره‌ی انرژی بوده است. به‌علاوه نور پس‌زمینه‌ی LED نسبت به فناوری‌های گذشته در ارائه‌ی رنگ ناتوان شده است.

تقریبا هر کاربری، فناوری HDR را از نزدیک مشاهده کرده است. این فناوری می‌تواند در همه‌ی رزولوشن‌ها مورد استفاده قرار گیرد. این فناوری نسبت به اضافه شدن ساده‌ی پیکسل‌ها، به‌طور قابل توجهی متقاعد کننده است. با این حال، ترکیب رزولوشن 2160p و فناوری HDR باعث به وجود آمدن تصاویر خارق‌العاده‌ای خواهد شد. متاسفانه این فناوری باعث نزاع بین فرمت‌ها شده و کاربران را سردرگم کرده است؛ به همین دلیل در این مقاله به معرفی HDR و مقایسه‌ی فرمت‌های Dolby Vision با HDR 10 در تلویزیون‌های سازگار با HDR خواهیم پرداخت.

اساسا HDR تفاوت میان روشن‌ترین و تیره‌ترین نقاط یک تصویر بوده که به‌عنوان دامنه‌ی پویایی روشنایی یا روشنایی نسبی شناخته می‌شود. برخی بر این باور هستند که HDR به‌معنای اوج روشنایی نیست. تلویزیون‌های OLED به دلیل بهره‌مندی از رنگ‌های سیاه عمیق، نیازی به تولید زیاد میزان روشنایی بر حسب نیت به منظور تاثیرگذاری بیشتر ندارند. به همین دلیل تلویزیون‌های OLED در مقایسه با تلویزیون‌های LCD با نور پس‌زمینه‌ی LED و رنگ‌های سیاه متمایل به خاکستری آن‌ها، باشکوه و اشباع شده به نظر می‌رسند. هردو فناوری میزان روشنایی مشابهی را تولید می‌کنند اما OLED‌ها تقریبا رنگ سیاه و تیرگی خالصی دارند. برای مشاهده‌ی تأثیر فناوری HDR در تلویزیون‌های LED LCD، اوج روشنایی باید به میزان قابل توجهی افزایش داده شود.

احتمالا پیش از این، با قابلیت HDR در عکاسی آشنا هستید. به طوری که، امروزه یک گزینه‌ی HDR در بیشتر دوربین گوشی‌های هوشمند وجود دارد. عکس‌های HDR به وسیله‌ی ثبت دقیق یک عکس به تعداد مشخص با دامنه‌ای از ضریب f مختلف و سپس ترکیب آن‌ها به وجود می‌آیند. ضریب f نشان‌دهنده‌ی گشودگی دریچه‌ی دیافراگم بوده و هرچه این ضریب بزرگ‌تر باشد، دریچه‌ی دیافراگم کوچک‌تر و بسته‌تر خواهد بود. ویدیوهای HDR هم تقریبا به همین شکل ایجاد می‌شوند. تنها تفاوت موجود، پیچیده بودن و سختی ایجاد چنین ویدیوهایی است؛ زیرا ثبت دامنه‌ی وسیعی از روشنایی به‌صورت پیوسته و بلادرنگ، نیازمند میزان نسبتا زیادی از توانایی پردازش یا دوربین دوگانه است. اما ساخت انیمیشن‌های HDR یا اعمال جلوه‌های دیجیتال HDR به‌سادگی حرکت یک لغزنده در نرم‌افزارهای گرافیکی و جلوه‌های ویژه مانند 3D MAX وAdobe Premiere  است.

برای درک بهتر تفاوت به کارگیری فناوری HDR و عدم به کارگیری آن، در این مقاله چندین تصویر مقایسه‌ای HDR و غیر HDR در کنار هم قرار داده شده که به وسیله‌ی فناوری Dolby تهیه شده است. اگر در حال تماشای این تصاویر در نمایشگرهای (WLED (White LED که ارزان‌قیمت‌ترین صفحه‌نمایش موجود است هستید، تأثیر کاملی از فناوری HDR را درک نخواهید کرد؛ اما باز هم می‌توانید تفاوت را احساس کنید. به دلیل قرار گرفتن لامپ‌های LED در لبه‌های کناری WLED‌، این نمایشگرها دارای کنتراست و شفافیت کم‌تری نسبت به تلویزیون‌های با نور پس‌زمینه‌ی یکنواخت LED هستند. در حقیقت هردوی این نمایشگرها دارای نور پس‌زمینه‌ی LED هستند اما نحوه‌ی قرارگیری آن‌ها با هم متفاوت است. اغلب تصاویر HDR واقعیت‌ها را به‌صورت اغراق‌آمیزی نمایش می‌دهند.

روشنایی نسبی بیشتر، تنها چیزی نیست که نیازمند به کارگیری فناوری HDR است. همچنین، برای جلوگیری از ایجاد اثر مصنوعی تصاویر مانند عدم پیوستگی رنگ‌ها یا ارائه‌ی رنگ‌های اشتباه مربوط به گرافیک رایانه‌ای (Color banding) در محتوای HDR، به منظور داشتن تغییر حالت ملایم، باید طیف بسیار گسترده‌تری از رنگ‌ها موجود بوده و جزئیات بیش‌تری در محیط‌های بسیار روشن و تیره فراهم شود. در حال حاضر این حالت به‌عنوان محدوده‌ی رنگ وسیع (wide color gamut) شناخته شده و به‌معنی عمق رنگ ۱۰ تا ۱۲ بیتی به ازای هر رنگ است که تقریبا ۱ میلیارد یا ۴ میلیارد رنگ می‌شود. در ادامه می‌توانید یک تصویر اصل (Original) با عمق رنگ ۸ بیت و در زیر آن همان تصویر را که عمق رنگ آن به ۴ بیت تقلیل پیدا کرده است، مشاهده کنید. این دو تصویر دارای وضوح پیکسلی یکسانی هستند.

توجه داشته باشید که در تصویر دوم، حذف اطلاعات و وضوح رنگ باعث ایجاد چنین اثر مصنوعی شده است. در واقع، تفاوت میان عمق رنگ ۸ بیت، ۱۰ بیت و ۱۲ بیت به برجستگی آنچه که در تصاویر بالا مشاهده می‌کنید نیست؛ اما قابل‌توجه است.

دقیق بودن رنگ هم مهم است؛ اما اهمیت آن به اندازه‌ی محدوده‌ی رنگ وسیع نیست. با وجود اینکه محدوده‌ی رنگ وسیع و دقت رنگ به‌طور اکید برای HDR مورد نیاز نیست، اما هردو مورد یاد شده، بخشی از تلاش بی‌پایان برای تولید محتوای رسانه‌ای که می‌تواند زندگی واقعی را به‌طور دقیق به تصویر بکشد هستند. همچنین با وجود این دو مورد می‌توان اقدام به تولید جلوه‌های ویژه‌ی چشمگیری که برتر از نمونه‌ی موجود در دنیای واقعی است، کرد.

برخی از تلویزیون‌های LED LCD برتر به‌علاوه‌ی تلویزیون‌های OLED چند سال اخیر، دارای فناوری نمایشگری برای رندر کردن محتوای HDR به منظور داشتن نتیجه‌ی مناسب و معقول هستند. اما بیشتر تلویزیون‌های امسال دارای مدل‌هایی هستند که قابلیت HDR را به‌طور گسترده‌ای تبلیغ می‌کنند. این تلویزیون‌ها شامل سری SUHD شرکت سامسونگ، مدل‌های X800 و X900 سری D شرکت سونی، جدیدترین تلویزیون‌های LED و OLED شرکت ال‌جی و سریP شرکت Vizio است.

همچنین ممکن است با تلویزیون‌هایی مواجه شوید که همراه‌با عبارت‌هایی مانند HDR enabled و HDR compatible یا مواردی از این دست تبلیغ می‌شوند. مفهوم عبارت‌های یاد شده این است که تلویزیون مورد نظر فقط قادر به شناسایی و پردازش محتوای HDR است. این قابلیت حداقل مبنایی برای HDR است که جایگزین صنعت فعلی شده است. عبارت‌های یاد شده، به‌معنی برخورداری از اشباع رنگ، دقت رنگ، روشنایی یا کنتراست بالا برای درک بهتر محتوای HDR نبوده و فقط برای بازاریابی استفاده می‌شود.

با وجود اینکه فناوری HDR هنوز کاملا آماده نیست اما یک استاندارد و گواهی برای تلویزیون‌های HDR به وسیله‌ی اتحادیه (UHD (Ultra High Definition توسعه داده شده است. اتحادیه UHD تقریبا شامل همه‌ی پخش‌کننده‌های عمده در صنعت تلویزیون است. پیش از این یک استاندارد برای پخش‌کننده‌های Ultra Blu-ray وجود داشته است اما فقط از یکی از استانداردهای یاد شده در این مقاله پشتیبانی می‌کند. هنگامی که HDR واقعی را مشاهده کنید، چیزی را که پدیدار شده است به هیچ عنوان فراموش نخواهید کرد.

حداقل مبنا برای HDR که در این مقاله به آن اشاره کردیم، SMPTE ST-2084 و SMPTE ST-2086 است که محدوده‌ی رنگی و پروتکل‌های پایه‌ای را برای ارسال اطلاعات HDR به تلویزیون، پوشش می‌دهد. کلمه‌ی SMPTE کوتاه شده‌ی عبارت Society for Motion Picture and Television Engineers و به‌معنی انجمن مهندسان تصاویر متحرک و تلویزیون است. همچنین استاندارد دیگری تحت عنوان CTA-681 که استانداردی برای پوشش دهی انتقال به وسیله‌ی HDMI 2.0a است هم به‌عنوان حداقل مبنا برای بهره‌مندی از HDR لازم است. CTA هم سرنام عبارت Consumer Technology Association و به‌معنی انجمن فناوری مصرف‌کننده است. گاهی اوقات این استاندارد به‌صورت CEA-681 هم مطرح می‌شود. ترکیب موارد یاد شده باعث به وجود آمدن فرمتی تحت عنوان HDR 10 شده است. در ادامه می‌توانید تصویری از تلویزیون SUHD سامسونگ را که از HDR 10 پشتیبانی می‌کند، مشاهده کنید.

توجه داشته باشید که وجود حرف“a” در HDMI 2.0 حتما لازم است. بسیاری از تلویزیون‌های موجود که دارای درگاه HDMI 2.0 هستند، می‌توانند با دریافت به‌روزرسانی و ارتقا فریم‌ور (firmware) از HDMI 2.0a بهره‌مند شوند. اما همان‌طور که اشاره شد، تلویزیون مربوطه در این حالت فقط قادر به رندر و پخش HDR 10 خواهد بود. بنابراین تصاویر نهایی دارای کیفیت بسیار چشم‌گیری نخواهد بود.

اگر عبارت HDR 1000 را به‌جای HDR-10 در تبلیغات مشاهده کردید، اصلا تعجب نکنید. هر دو عبارت مفهوم یکسانی دارند؛ به طوری که HDR 10 تقریبا یک استاندارد محسوب شده و HDR 1000 عبارتی است که شرکت‌های سونی و سامسونگ آن را ساخته است. در واقع شرکت‌های یاد شده با استفاده از عبارت HDR 1000 قصد تبلیغ ارائه‌ی طیف روشنایی نسبی به میزان ۱۰۰۰ نیت (nit) در تلویزیون‌های HDR را دارند. میزان تقریب یاد شده بستگی به تلویزیون دارد. دنیای تلویزیون، صنعتی است که با اعداد و ارقام زیادی بازی کرده و به‌طور مداوم آن‌ها را جایگزین یکدیگر می‌کند.

مشکل استاندارد HDR 10 این است که افراد بسیار اندکی مخصوصا کاربرانی که دستی بر تولید محتوا داشته و دارای وسواس فکری و عملی هستند، از آن رضایت دارند. Dolby Vision هم نوع دیگری از HDR است که بدون شک تبلیغ آن را مشاهده کرده‌اید. Dolby Vision هم از حداقل مبنای یاد شده استفاده می‌کند اما در چندین مورد فراتر از HDR 10 است.

اولین تفاوت عمده بین Dolby Vision و HDR 10، بهره‌مندی Dolby Vision از عمق رنگ ۱۲ بیتی به ازای هر رنگ (قرمز، سبز، آبی) و استفاده از عمق رنگ ۱۰ بیت به ازای هر رنگ در HDR 10 است. عدد ۱۰ موجود در نام فرمت HDR 10، اشاره به همین موضوع داشته و مطابق با آن می‌توان HDR 12 را هم جایگزین Dolby Vision کرد. درحالی که عمق رنگ ۲ بیت اضافی به ازای هر رنگ نسبت به HDR 10 زیاد مهم نیست اما همان‌طور که در تصویر مربوط به کودکان نشان داده شد، وجود این ۲ بیت نمایش جزئیات دقیق و حذف کامل اثرات مصنوعی مانند آسیب رنگ محیط مرئی را از بین می‌برد که می‌تواند در برخی شرایط در عمق رنگ ۱۰ بیتی ظاهر شود. این اثرات نامحسوس هستند اما حداقل در محتوای مبتنی‌بر Dolby قابل تشخیص است.

دومین و قانع‌کننده‌ترین تفاوت حداقل برای تولید‌کنندگان محتوا، در مورد متادیتا است. فراداده (metadata)، داده‌ای اضافی است که چگونگی نمایش محتوای HDR را تعیین کرده و در اختیار تلویزیون می‌گذارد. Dolby Vision از متادیتای پویا (dynamic) یا پیوسته برای تنظیم و تعدیل سطوح رنگ و روشنایی (brightness) در هر صحنه یا حتی به‌صورت فرِیم به فرِیم استفاده می‌کند. در حالی که HDR 10 که شرکت شارپ آن را Open HDR می‌نامد، از متادیتای ایستا (Static) که فقط یک‌بار در آغاز پخش ویدئو ارسال می‌شود، بهره‌مند است.

مورد یاد شده، در زندگی واقعی به این معنی است که Dolby Vision قادر به بهینه‌سازی منحصر‌به‌فرد صحنه‌های تاریکی شب، صحنه‌های روشنی روز و هر چیزی بین آن‌ها است؛ درحالی که HDR 10 فقط با همه‌ی مشخصات محتوای در حال پخش سازش می‌کند. در ادامه می‌توانید رندرینگ تأمین شده به وسیله‌ی دالبی را که تأثیر فرمت Dolby Vision را نشان می‌دهد، ملاحظه کنید.

تفاوت دیگر میان فرمت Dolby Vision و HDR 10، نیاز نداشتن Dolby Vision به HDMI 2.0a است. به طوری که فراداده‌ی پویای Dolby Vision، به‌صورت پیوسته و به‌عنوان یک جریان کمکی از داخل گردش داده‌ای HDMI 2.0 موجود، ارسال می‌شود. با این حال، این هم نیازمند رمزگشایی (decoding) بوده و مطابق با نتایج ما نمی‌تواند به وسیله‌ی ارتقا فریم‌ور (firmware) به تلویزیون افزوده شود. آخرین تفاوت مربوط به فرمت‌های یاد شده در مورد میزان درخشندگی یا روشنایی آن‌ها برحسب واحد نیت است؛ به طوری که تلویزیون‌های دالبی ویژن از حداکثر روشنایی ۱۰۰۰۰ نیت و تلویزیون‌های HDR 10 حداکثر از ۱۰۰۰ نیت درخشندگی پشتیبانی می‌کنند.

خبر خوب برای مصرف‌کنندگان توانایی هم‌زیستی فرمت Dolby Vision با HDR 10 است. تلویزیون‌های Dolby Vision قادر به بهره‌برداری فراداده‌ی پویا بوده اما فناوری HDR 10 می‌تواند بدون بهره‌مندی از آن و به‌سادگی به وسیله‌ی تلویزیون دارای Dolby Vision پردازش شود. با وجود اینکه فرمت Dolby Vision برای هنرمندان، تولیدکنندگان محتوا، خانه‌های رمزگشایی، سازندگان فیلم و دیگران رایگان است اما سازندگان تلویزیون‌ها باید برای پیاده‌سازی آن هزینه کنند. همین عامل، اصلی‌ترین مانع موجود بر سر راه استفاده از فرمت Dolby Vision در تلویزیون‌ها محسوب می‌شود. در صورتی که تقاضای کافی از سوی انواع تولید‌کنندگان محتوا و کاربران مرتبط با گرافیک وجود داشته باشد، می‌توان در مورد ماندگاری فرمت Dolby Vision امیدوار بود.

توجه داشته باشید که انجمن SMPTE که شرکت دالبی هم عضو آن است، در نظر دارد چیزی شبیه به Dolby Vision را به واسطه‌ی استاندارد ST-2094 ارائه دهد. به‌علاوه، شرکت CTA در حال کار روی CEA-861-G (پروفایل تلویزیون دیجیتال برای استفاده در رابط‌های دیجیتال پرسرعت غیرفشرده) به منظور افرودن پشتیبانی از فراداده‌ی پویا به HDMI است.

اگرچه ما فقط درباره‌ی فرمت‌های شناخته شده‌ی Dolby Vision و HDR 10 صحبت کردیم، اما باید اظهار کنیم که علاوه‌بر فرمت‌های یاد شده، حداقل دو فرمت دیگر HDR که به وسیله‌ی شرکت‌های BBC، NHK ،Philips و Technicolor توسعه داده شده هم، وجود دارد.

اگر به‌دنبال دریافت محتوای رسانه‌ای HDR همراه‌با رزولوشن 2160p هستید، کمبود پهنای باند مانع بسیار بزرگی بر سر راه شما خواهد بود. استریم محتوای HDR با رزولوشن 2160p و کیفیت کامل آن از طریق اینترنت، نیازمند پهنای باند بسیار زیادی برای انتقال داده‌های بزرگ است که بسیاری از کاربران به آن دسترسی ندارند. با این حال می‌توان از رزولوشن‌های پایین‌تری مانند 720p یا 1080p به‌علاوه‌ی کاهش نرخ بیت (bit rate) محتوای رسانه‌ای استفاده کرد؛ اما بهره‌برداری کافی را از تلویزیون‌های جدید نخواهد کرد. در تصویر زیر می‌توانید پخش‌کننده‌ی بلوری اولترا HD مدل UBD-K8500 شرکت سامسونگ را مشاهده کنید.

اگر در میزان پهنای باند محدودیت داشته یا از راهکارهای منسوخ شده و قدیمی استفاده می‌کنید، می‌توانید از پخش‌کننده‌ی بلوری اولترا HD موجود که گزینه‌ای گران‌قیمت محسوب می‌شود، برای پخش محتوای HDR استفاده کنید. تنها پخش‌کننده‌ی سازگار با فناوری HDR که در هنگام نگارش این مقاله به فروش می‌رسد، UBD-K8500 چهارصد دلاری شرکت سامسونگ است. با این حال پخش‌کننده‌ی DMP-UB900 هفتصد دلاری شرکت پاناسونیک هم وجود دارد که درحال حاضر فقط از آن رونمایی شده است. دستگاه پخش‌کننده‌ی UBD-K8500، دارای بسیاری از قابلیت‌های استریم بوده اما متاسفانه فقط از HDR 10 پشتیبانی می‌کند. اینکه با وجود بسیاری از قابلیت‌های استریم و قیمت ۴۰۰ دلاری، شرکت سامسونگ نتوانسته از عهده‌ی استطاعت هزینه‌ی دالبی ویژن بربیاید، کمی عجیب به نظر می‌رسد. همچنین در مورد پخش‌کننده‌ی بلوری شرکت پاناسونیک هم با وجود قیمت سرسام‌آور آن، چیزی درباره‌ی وجود یا نبود پشتیبانی از فرمت دالبی ویژن مطرح نشده است.

توجه داشته باشید که دالبی ویژن بخشی از خصوصیات وابسته به دیسک بلوری بوده اما الزامی نیست. صدور گواهینامه UHD Premium به وسیله‌ی انجمن UHD، پشتیبانی از دالبی ویژن را تعیین نکرده است. هیچ کدام از دستگاه‌های پخش‌کننده‌ی بلوری اولترا HD عنوان شده از فرمت دالبی ویژن پشتیبانی نمی‌کنند.

بسیاری از افراد بدون هیچ استدلالی و صرفا با توجه به برترین تلویزیون‌های موجود در بازار، اقدام به خرید تلویزیون‌های HDR می‌کنند. اما هنگام پخش محتوای HD‌آر واقعی که می‌تواند HDR 10 یا Dolby Vision باشد، خیز بسیار بزرگی در تجربه‌ی نمایش و مشاهده‌ی محتوای چندرسانه‌ای برداشته خواهد شد. هم‌اکنون محدوده‌ی پویایی استاندارد (SDR) که تا همین اواخر همه‌ی محتوای دیجیتال براساس آن تولید می‌شد، در مقایسه کم‌رنگ شده است.

خوشبختانه هر دستگاهی که از فرمت Dolby Vision پشتیبانی کند، از HDR 10 هم پشتیبانی خواهد کرد. به‌علاوه، HDR 10 به‌عنوان استاندارد مبنا، به احتمال زیاد باید برای مدت زمان بسیار طولانی پشتیبانی شود. بنابراین هیچ مجالی برای واگذاری آن به فناوری دیگر وجود ندارد. همان‌طور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید، جزئیات بازتاب نور که در تصویر دارای محدوده‌ی پویایی استاندارد از بین رفته، با وجود فناوری HDR دوباره پدیدار شده است. همچنین، در تصویر HDR بافت‌های ظریف هم قابل مشاهده هستند.

با وجود رایزنی وسیع با کارشناسان صنعت و سؤال از شرکت‌های مختلف مرتبط با این حوزه، نمی‌توان در مورد پشتیبانی همه‌ی تلویزیون‌های HDR خریداری شده‌ی کنونی از فرمت‌های دالبی ویژن یا HD‌آر ۱۰ اظهارنظر کرد. به احتمال بسیار زیاد، فراداده‌ی پویا بخشی از استاندارد HDR خواهد شد اما شاید این فرمت، دالبی ویژنی که امروز وجود دارد، نباشد.

با توجه به موارد یاد شده، نمی‌توان فرصت خرید تلویزیون دالبی ویژن را از دست داد. اما در صورتی که خواستار HDR 10 باشید، می‌توانید از تلویزیون‌های سازگار با فرمت دالبی ویژن صرف‌نظر کنید. فعلا اظهارنظر در مورد استاندارد نهایی خیلی زود است.

اما در صورتی که هم‌اکنون نیازی به ارتقا یا جایگزینی تلویزیون خود ندارید، بهتر است کمی صبور باشید تا فناوری HDR در طول یک سال آینده یا اندکی بیشتر، کاملا فراگیر شود. با این حال، اگر نیازمند یک تلویزیون جدید هستید، به‌طور حتم HDR بهترین گزینه‌ی انتخابی خواهد بود. این فناوری بهترین پیشرفتی است که در طول تحول تلویزیون‌ها رخ داده است. هم‌اکنون این فناوری فقط در برترین تلویزیون‌های LED که در چندین سال اخیر به میزان قابل توجهی بهینه‌سازی شده است، وجود دارد.

آیا فرمت Dolby Vision جایگزین HDR 10 خواهد شد؟ لطفا نظرات خود را در بخش دیدگاه وب‌سایت به اشتراک بگذارید.