احتمالا تاکنون بارها در هنگام مطالعه مطالب در مورد دوربین گوشی‌های هوشمند یا تلویزیون‌ها به چیزی که اچ دی آر (HDR) نام دارد برخورد کرده‌اید. استفاده از این سیستم به قدری گسترده شده که تقریبا در هر وسیله پیشرفتهای با یک صفحه نمایش می‌توانید آن را ببینید. اما اچ دی آر چیست؟ این سیستم در تلویزیون، در گوشی تلفن همراه و حتی در دوربین شما وجود دارد. ولی آیا تمام این اچ دی آر‌ها بیانگر یک چیز هستند؟ وقتی که در یک مطلب در رابطه با واقعی بودن رنگ‌های سیاه و سفید صحبت می‌کنیم منظورمان چیست؟ منظور از محدوده رنگی یا همان گاموت چیست؟ در ادامه با دیجی رو همراه باشید تا پاسخ تمامی این سوالات را پیدا کنید.
محدوده دینامیکی
برای فهمیدن اچ دی آر یا همان محدوده دینامیکی بالا (High Dynamic Range) ابتدا باید مفهوم محدوده دینامیکی یا دامنه دینامیک را توضیح دهیم.
محدوده دینامیکی هرچیزی به معنی تفاوت بالاترین و پایینترین نقطه آن است. با اینکه این اصطلاح در وسایل و ابزارهای متفاوتی کاربرد دارد، اما در این مطلب محدوده دینامیکی نور را مورد بررسی قرار می‌دهیم.
محدوده دینامیکی در یک سیستم بصری به معنی تفاوت بالاترین و پایینترین میزان نوری است که آن وسیله می‌تواند شناسایی کند. هرچه این محدوده بزرگتر باشد جزئیات بیشتری در سیستم ذخیره می‌شود. هر سیستمی که دارای محدوده دینامیکی گسترده و وسیعی باشد در اصطلاح اچ دی آر «HDR» نامیده می‌شود.
چشم انسان محدوده دینامیکی بسیار گسترده‌ای دارد، ما با چشمهایمان می‌توانیم به هر منظره‌ای نگاه کنیم و اجسامی که در فضاهایی با نور زیاد و یا نور کم قرار دارند را بدون هیچ مشکلی ببینیم. البته هنگامی که در محیط‌های بسیار پر نور قرار داشته باشیم عنبیه چشم تنگ می‌شود و به همین دلیل اجسام موجود در قسمت‌های تاریکتر منظره محو به نظر می‌رسند. اگر چشم انسان محدوده دینامیکی گسترده تری داشت نیازی به تنگ شدن عنبیه در هنگام مشاهده مناظر بسیار پر نور نبود. به همین صورت در شب‌های تاریک نیز می‌توانستیم همانند حیواناتی مثل موش یا گربه محیط اطراف خود را به آسانی مشاهده کنیم.
حالا همین مطالب بالا را می‌توانیم در مورد دوربین‌ها بنویسیم. درست مثل چشم انسان، محدوده دینامیکی یک دوربین به معنی اختلاف بالاترین و پایینترین میزان نوری است که در هر لحظه می‌تواند شناسایی شود. دوربین‌هایی با محدوده دینامیکی بالا طبیعتا کیفیت بهتری داشته و به همین ترتیب گرانقیمت تر نیز هستند. اما دوربین‌های ارزان و کوچک، مثل دوربین‌های موجود در گوشی‌های هوشمند، محدوده دینامیکی بدتری دارند.
محدوده دینامیکی در دوربین‌ها نسبت به چشم انسان، عامل مهمتری است. ما می‌توانیم با چشم خود به یک جسم مشخص نگاه کنیم و در هر لحظه روی چیزی فوکوس کنیم. حتی در حالتی که به یک منظره وسیع نگاه می‌کنیم چشم ما روی وسط منظره فوکوس کرده و در صورتی که بخواهیم اجسام موجود در گوشه منظره را ببینیم می‌توانیم به آسانی چشم خود را بچرخانیم و روی محل مورد نظر تمرکز کنیم. اما در یک عکس پارامترهای دوربین برای ثبت قسمتی خاص از منظره تنظیم و ذخیره شده است و نمی‌توان آنها را پس از عکاسی تغییر داد و فوکوس را بر روی نقطه دیگری با نوردهی متفاوت انجام داد.
به همین دلیل داشتن محدوده دینامیکی بالا نکته مهمی در دوربین‌ها به شمار می‌رود. یک سیستم عکاسی خوب باید این توانایی را داشته باشد تا نوردهی نقاط تاریک و روشن موجود در منظره را به خوبی انجام دهد. یک سنسور خوب عکاسی می‌تواند جزئیات صحنه در نقاط تاریک و روشن منظره را تا حد قابل قبولی ثبت کند. تمامی این اطلاعات مربوط به نور در عکسهای با فرمت راو یا خام یا RAW ذخیره می‌شوند و می‌توان پس از عکاسی با دستکاری پارامترهای نوری وضوح جزئیات موجود در نقاط پر نور و کم نور را افزایش داد.
با اینحال این روش محدودیت‌هایی داشته و یک دوربین تنها می‌تواند حجم مشخصی از اطلاعات را در یک بار عکاسی ذخیره کند. به همین دلیل از سیستمی به نام Tone Mapping کمک گرفته می‌شود.
حالت اچ دی آر در گوشی چه معنایی دارد؟
همه ما با این گزینه در اپلیکیشن دوربین گوشی برخورد داشته‌ایم. امروزه تقریبا همه گوشی‌های هوشمند دارای حالت اچ دی آر هستند و اکثر کاربران نیز آن را در حالت اتوماتیک قرار می‌دهند.
اچ دی آر «HDR» در حقیقت نام متفاوتی برای تکنولوژی‌ای به نام Tone Mapping است. این تکنولوژی تصویری ایجاد می‌کند که در آن جزئیات در قسمت‌های تاریک و روشن منظره تا جای ممکن قابل تشخیص باشند. این کار با استفاده از پردازش یک عکس با کیفیت بالا و یا با ترکیب چندین عکس از یک منظره که با نوردهی‌های متفاوت گرفته شده انجام می‌پذیرد. در این حالت پس از تصویربرداری با یک تنظیم مشخص که معمولا با بالاترین درجه باز بودن دریچه دیافراگم همراه است انجام می‌پذیرد، دوربین چندین عکس دیگر با درجه‌های پایینتری از دریچه دیافراگم می‌گیرد. به این ترتیب تعدادی تصویر وجود دارد که در برخی از آنها (با دریچه دیافراگم باز) جزئیات در نقاط تاریک به خوبی مشخص است و در برخی دیگر (با دریجه دیافراگم بسته تر) جزئیات در محل‌های روشن تا حد زیادی ثبت شده‌اند. در ادامه نیز این عکسها با یکدیگر ترکیب می‌شوند تا بهترین جزئیات در هر نقطه از منظره قابل مشاهده باشد.
دوربین‌های هوشمند ما این کارها را در مدت زمان بسیار کوتاهی انجام می‌دهند. آنها پس از فشردن دکمه شاتر توسط کاربر چندین عکس با نوردهی‌های متفاوت می‌گیرند و سپس آنها را با یکدیگر ترکیب کرده و تصویری با حالت اچ دی آر ارائه می‌دهند. برخی از عکاسان نیز ترجیح می‌دهند تا از منظره مورد نظر یک عکس بگیرند و با روشن کردن سایه‌ها و کم کردن نور در قسمت‌های دیگر به تصویری مشابه دست پیدا کنند. با اینحال هیچ کدام از این روش‌ها در واقع اچ دی آر نیستند.
با اینکه این عکسها دارای جزئیات زیادی در قسمت‌های تاریک و پر نور هستند، اما همانطور که توضیح دادیم این جزئیات به صورت مصنوعی به عکس اضافه شده‌اند. همچنین به این دلیل که اکثر ما فاقد مانیتورها و صفحه نمایش‌هایی با محدوده دینامیکی بالا هستیم باید از راهی استفاده شود که تمامی محدوده دینامیکی به صورت فشرده در یک مانیتور معمولی قابل مشاهده باشد. این نکته نیز حائز اهمیت است که این روش عکاسی که در آن جزئیات در تمامی نورها به خوبی قابل مشاهده هستند کمی غیرعادی و مصنوعی به نظر می‌رسد.
در یک صفحه نمایشی که محدوده دینامیکی واقعا بالایی دارد می‌توانید در یک عکس RAW تمامی جزئیات را در سایه‌ها و نقاط روشن مشاهده کنید، اما به این دلیل که اکثر ما فاقد همچین صفحه نمایشی هستیم باید نقاط پر نور را تاریکتر و سایه‌ها را محو کنیم تا بتوانیم حداکثر جزئیات را در مانیتورهایی با محدوده دینامیکی پایین مشاهده کنیم.
صفحه نمایش اچ دی آر
بسیاری از شرکت‌های سازنده تلویزیون در تبلیغات اخیر خود اعلام می‌کنند که دستگاه‌های 4K آنها از حالت اچ دی آر پشتیبانی می‌کند. حتی گوشی‌های هوشمند جدید نیز با صفحه نمایش‌های اچ دی آر عرضه می‌شوند. اولین دستگاهی که با این صفحه نمایش‌ها وارد بازار شد نوت 7 بود اما از آن زمان تاکنون دستگاه‌های بیشتری مثل گلکسی تب 3، سونی اکسپریا ایکس زد پرمیوم و اکسپریا ایکس زد 1، ال جی جی 6 و وی 30 و آیفون ایکس با این صفحه نمایش ارائه می‌شوند. اما صفحه نمایش اچ دی آر «HDR» به چه معنیست؟
یک صفحه نمایش اچ دی آر نسبت به صفحه نمایش‌هایی با محدوده دینامیکی استاندارد این برتری‌ها را دارد:
- محدوده دینامیکی بزرگتر
- حداکثر روشنایی بیشتر
- محدوده رنگی (گاموت) گسترده تر
اولین و دومین گزینه بالا ارتباط زیادی با یکدیگر دارند. این صفحه نمایش‌ها قادرند تا جزئیات بیشتری را در نقاط تاریک تر و روشن تر ثبت کنند. به همین دلیل است که در برخی مطالب از اصطلاحی مثل «رنگ‌های سفید، سفیدتر و رنگ‌های سیاه، سیاه‌تر» استفاده می‌شود.
هنگامی که شما به یک تصویر اچ دی آر نگاه می‌کنید و آن را در کنار یک تصویر با محدوده دینامیکی معمولی در یک صفحه نمایش معمولی قرار می‌دهید، متوجه می‌شوید که نقاط روشن اچ دی آر روشنتر از تصویر استاندارد هستند. با اینحال در این نقاط روشن تر می‌توانید جزئیات بیشتری را نیز مشاهده کنید. برای مثال اگر تصویر مربوط به شخصی باشد که در کنار پنجره‌ای با نور زیاد ایستاده، چهره این شخص در کنار پنجره به میزان زیادی سفید خواهد بود و جزئیات زیادی در آن قابل مشاهده نیست. همین نقطه در یک صفحه نمایش اچ دی آر روشن تر از این خواهد بود، اما شما می‌توانید حتی چین و چروک پوست آن شخص را مشاهده کنید.
در سایه‌ها نیز اتفاق مشابهی رخ می‌دهد. اگر تصویر شما از شبی تاریک گرفته شده باشد در یک صفحه نمایش معمولی اجسامی مثل لباس و موهای تیره تنها به شکل اجسامی سیاه رنگ به نظر می‌رسند، اما در یک صفحه اچ دی آر امکان تشخیص جنس و تمامی جزئیات وجود دارد.
اینجا جایی است که روشنایی زیاد به کمک تصویر می‌آید. روشنایی کلی منظره باعث می‌شود تا جزئیات بیشتری از عکس قابل مشاهده باشد، این در حالیست که افزایش روشنایی در یک صفحه نمایش معمولی باعث افزایش وضوح جزئیات نمی‌شود و تنها منظره را خراب می‌کند.
سومین دلیل برتری صفحه نمایش اچ دی آر محدوده رنگی گسترده تر بود. چشم انسان قادر است تا محدوده رنگ مشخصی را تشخیص دهد. متاسفانه به دلیل محدودیت‌های تکنولوژیک و انتقال اطلاعات، تصاویری که در تلویزیون یا اینترنت می‌بینیم از محدوده رنگ بسیار محدودتری تشکیل شده‌اند. با افزایش گاموت در حقیقت تعداد رنگهایی که در یک تصویر وجود دارند افزایش پیدا می‌کنند. این تعداد رنگ هنوز هم نسبت به چشم ما محدودیت زیادی دارد اما نسبت به صفحه نمایش‌های معمولی افزایش قابل توجهی پیدا می‌کند.
این بیشتر بودن رنگها به این معنیست که تصاویر زنده تر و واقعی تر به نظر می‌رسند. یک گوجه در دنیای واقعی قرمز و زنده و به نظر می‌رسد. اما همین گوجه در یک صفحه نمایش معمولی بی روح است، زیرا صفحه نمایش و فرمت تصویر دارای رنگ کافی و مناسب برای بازسازی تصویر نیستند. اما در اچ دی آر تصاویر به میزان بیشتری به حالت واقعی خود شباهت دارند.
البته محدوده گسترده تر رنگ به معنی اشباع بیشتر رنگها نیست و با افزایش Saturation در صفحه نمایش تفاوت زیادی دارد، این کار تنها باعث افزایش شدت رنگ‌های موجود می‌شود و رنگ بیشتری را به صفحه اضافه نمی‌کند. این در حالیست که گاموت گسترده تر در واقعیت رنگها و حالت‌های مختلف رنگی بیشتری را به صفحه اضافه می‌کند.
تا اینجای کار در مورد صفحه نمایش‌های اچ دی آر صحبت کردیم، اما این صفحه نمایش‌ها به محتوای اچ دی آر نیز نیاز دارند که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت.
فرمت‌های اچ دی آر «HDR»
یک صفحه نمایش اچ دی آر تنها هنگامی یک صفحه نمایش اچ دی آر است که محتوای اچ دی آر پخش کند! بدون این محتوا صفحه نمایش ما به یک صفحه نمایش معمولی اما با کیفیت تبدیل می‌شود.
محتوای اچ دی آر در حال حاضر با دو فرمت ارائه می‌شود، اچ دی آر 10 (HDR-10) و دالبی ویژن (Dolby Vision). با اینکه این دو نام مربوط به فرمت فایل‌ها هستند، اما در آنها از کدک‌هایی مثل H.264 و HVEC استفاده می‌شود و روی پلتفرمهایی مثل MP4 یا MOV هستند و تنها داده‌هایی را با خود حمل می‌کنند که آنها را به اچ دی آر تبدیل می‌کند. در صورتی که تصاویر اچ دی آر را بر روی نمایشگرهای معمولی تماشا کنید کنتراست تصویر پایین و رنگها بی روح به نظر می‌رسند، زیرا سیستم نمایشگر قادر نیست اطلاعات و رنگ‌های خارج از محدوده دینامیکی خود را نمایش دهد.
اچ دی آر-10 استانداردی باز است که توسط انجمن مصرف کنندگان تکنولوژی ایجاد شده اما دالبی ویژن استانداردی است که توسط شرکت دالبی عرضه می‌شود. درست مثل USB-C و کابل لایتنینگ، به این صورت که درگاه یو اس بی-سی در هر دستگاهی قابل استفاده است اما کابل لایتنینگ تنها برای محصولات اپل استفاده می‌شود.
در حال حاضر اچ دی آر – 10 به دلیل رایگان بودن و داشتن کیفیت مناسب بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. تمامی وسایلی که در حال حاضر از اچ دی آر پشتیبانی می‌کنند از این فرمت استفاده می‌کنند، البته دستگاه‌هایی نیز وارد بازار شده‌اند که علاوه بر اچ دی آر-10 از دالبی ویژن نیز پشتیبانی می‌کنند.
برای داشتن محتوای اچ دی آر باید با روش‌های خاصی فیلمبرداری کرد. با اینکه همانند فیلمهای سه بعدی امکان اچ دی آر کردن فیلمهای موجود و قدیمی وجود دارد، اما بهترین روش برای به دست آوردن محتوای اچ دی آر، ضبط فیلم و عکس با تکنولوژی اچ دی آر است. البته در حال حاضر هیچ دوربین فیلم برداری اچ دی آری در بازار وجود ندارد، اما تمام دوربین‌های خوب و گرانقیمت بازار مثل RED یا ARRI یا Blackmagic که توسط حرفه‌ای‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد دارای محدوده دینامیکی بالا و اطلاعات رنگی زیادی هستند که باعث می‌شود تا بعد از فیلمبرداری امکان تبدیل محتوا به حالت اچ دی آر وجود داشته باشد. در زمان تدوین و ویرایش، فیلمهای گرفته شده برای نمایش در صفحه نمایش‌های معمولی فشرده سازی شده و محدوده رنگ آنها کاهش پیدا می‌کند، اما می‌توان در ویرایش نهایی با استفاده از اطلاعات موجود تصاویر را برای پخش در صفحه نمایش‌های اچ دی آر آماده کرد. این فیلمها می‌تواند با فرمت اچ دی آر-10 و یا دالبی ویژن باشد.
تفاوت دالبی ویژن و اچ دی آر-10 در این است که شما در سیستم دالبی کنترل کاملی بر روی تمامی جنبه‌های محتوای خود دارید و از نقطه ایجاد فیلم گرفته تا محل و نحوه نمایش را می‌توانید مدیریت کنید. در اچ دی آر-10 کاربران این امکان را دارند که تنظیمات نمایش را تغییر دهند اما در دالبی ویژن هیچ تنظیمی به جز تنظیم اولیه تولیدکنندگان ویدئو در دسترس نیست. با اینحال در این سیستم تنظیمات نمایش با استفاده از اطلاعات اولیه بصورت فعال برای هر صحنه تغییر می‌کنند تا بهترین کیفیت به کاربران ارائه شود. همچنین برای پخش فرمت دالبی به سخت افزار قدرتمندتری و صفحه نمایش بهتری نسبت به پخش کننده‌های اچ دی آر-10 نیاز است.
با توجه به کنترل زیاد بر روی محتوا و نیاز به سخت افزار قدرتمندتر، کیفیت تصاویر با سیستم دالبی ویژن بالاتر است اما به همین ترتیب تعداد دستگاه‌های پخش کننده و محتوای مربوط به آن کمتر ارائه می‌شود. به همین دلیل است که در حال حاضر از هشت مدل گوشی هوشمند اچ دی آر در بازار، تنها یک مدل از دالبی ویژن پشتیبانی می‌کند و تعداد تلویزیون‌هایی که توانایی پخش این فرمت را دارند به تعداد انگشتان دو دست نمی‌رسد.
به دست آوردن محتوای اچ دی آر
دو راه اصلی برای به دست آوردن محتوای اچ دی آر، خرید دیسک‌های بلو-ری و سرویس‌های پخش آنلاین است. دیسک‌های 4K بلو-ری بهترین کیفیت ممکن را دارند. در این دیسک‌ها صدا و تصویر فشرده سازی نشده و به همین دلیل بهترین راه برای مشاهده محتوای اچ دی آر محسوب می‌شوند.
با اینحال بیشتر افراد این فیلمها را از سرویس‌های اینترنتی مشاهده و یا دانلود می‌کنند. برای مشاهده فیلمهای اچ دی آر در گوشی‌های تلفن همراه نیز تنها راه استفاده از اینترنت است. نتفلیکس، یوتیوب و آمازون بزرگترین توزیع کنندگان محتوای اچ دی آر در اینترنت هستند. در حال حاضر کمپانی نتفلیکس بزرگترین آرشیو اچ دی آر در اینترنت را ارائه می‌دهد و یکی از معدود سرویس دهندگانی است که هم از اچ دی آر-10 و هم از دالبی ویژن پشتیبانی می‌کند.
آمازون و سیستم هولو (Hulu) از این لحاظ در رتبه دوم قرار دارند. یوتیوب به تازگی پشتیبانی از محتوای اچ دی آر را آغاز کرده و گوگل چندین فیلم اچ دی آر را به سرویس گوگل پلی موویز اضافه کرده است. اپل نیز در ماه گذشته با معرفی اپل تی وی 4K، آیفون 10 و آیتونز 4K به این جمع ملحق شده.
با اینحال حتی با وجود این تعداد سرویس دهنده قدرتمند، تنها تعداد کمی فیلم اچ دی آر در حال حاضر برای مشاهده وجود دارد و سرویس دهنده‌هایی که در بالا از آنها نام بردیم محدودیت‌های زیادی برای پخش آن دارند. مثلا برای استفاده از سرویس اچ دی آر نتفلیکس باید حداقل اشتراک چهار کاربره را خریداری کنید و در صورتی که در مناطق منتخب این شرکت نباشید نمیتوانید از این سرویس استفاه کنید.
به همین دلایل پیدا کردن محتوای اچ دی آر کار چندان ساده‌ای نیست. اما امیدواریم با افزایش فروش دستگاه‌هایی که از پخش اچ دی آر پشتیبانی می‌کنند امکان دسترسی به این محتوای با کیفیت افزایش پیدا کند.
البته یک راه دیگر نیز برای رسیدن به محتوای اچ دی آر وجود دارد و آن نیز بازی کردن است. شما می‌توانید با انجام بازی‌های اچ دی آر بر روی پلی استیشن 4، ایکس باکس وان و یا حتی کامپیوتر از بازی‌هایی که تمام مزایای بالا را دارند استفاده کنید. متاسفانه در حال حاضر هیچ بازی موبایلی اچ دی آری وجود ندارد.
نتیجه گیری
به طور خلاصه اچ دی آر برای بالا بردن کیفیت محتواهای تصویری ارائه شده. پیش از این اکثر پیشرفتهای تکنولوژیک در مورد صفحات نمایش مربوط به افزایش رزولوشن بوده است اما اچ دی آر اولین تکنولوژی است که نه به تعداد پیکسل‌ها، بلکه به کیفیت آنها می‌پردازد. تصاویری که با دامنه دینامیکی بالاتر و رنگ‌های اچ دی آر مشاهده می‌شوند برای هر کسی کیفیت بالاتری نسبت به تصاویر معمولی دارند. این در حالیست که تصاویر با رزولوشن بالاتر برای افرادی که بینایی دقیقی ندارند و یا با فاصله زیادی از صفحه نمایش قرار دارند چندان قابل تشخیص نیست.
باید به خاطر داشته باشید که کیفیت این فیلمها به دو عامل مهم بستگی دارد، یکی پنل نمایشگر اچ دی آر و دیگری نحوه مدیریت محتوا. همانند فیلمهای سه بعدی، تلویزیون‌های ارزان قیمت اچ دی آر به هیچ وجه کیفیت تلویزیون‌های گرانقیمت تر را ندارند و در برخی از آنها کنتراست و رنگها تا حد زیادی غیرطبیعی به نظر می‌رسد.
با اینحال به دلیل سخت افزار قوی تر مورد نیاز برای پخش فیلمهای اچ دی آر، حتی تلویزیون‌های معمولی اچ دی آر نیز کیفیت بالاتری از نمایشگرهای معمول و استاندارد دارند. در رابطه با گوشی‌های هوشمند نیز باید گفت که این صفحات تنها در دستگاه‌های پرچمدار بازار یافت می‌شود و به همین دلیل کیفیت بالایی دارند. همچنین در صورت استفاده از دستگاهی که از دالبی ویژن پشتیبانی می‌کند می‌توانید مطمئن باشید که دستگاهی فوق العاده با کیفیت را خریداری کرده‌اید.
در پایان بد نیست بار دیگر یادآوری کنیم که صفحه نمایش و تکنولوژی واقعی اچ دی آر با دکمه HDRای که در اپلیکیشن دوربین گوشی وجود دارد متفاوت است، زیرا این دوربین‌ها محدوده دینامیکی محدودی دارند و تنها با استفاده از پردازش نرم افزاری می‌توانند تصاویری مشابه اچ دی آر را به کاربران ارائه کنند.
ای جان!