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L’alta Gamma Dinamica: La ricerca di una maggiore immagine realismo

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Nel 1934 Marconi-EMI dimostrato il monocromo 405 elettronico sistema televisivo che è stato infine adottato dalla BBC e divenne la base per la televisione pubblica nel regno UNITO.

Da allora, la televisione si è sviluppata a un ritmo crescente ed è il principale driver del computer la tecnologia di visualizzazione. Oggi abbiamo digitali, televisori a colori con risoluzione 4K, 8K all’orizzonte. Con una risoluzione di immagine ora, probabilmente, il più elevato mai deve andare, l’attenzione si è spostata su altri aspetti di qualità di immagine come il colore gamma (gamma), velocità di aggiornamento e di contrasto o di High Dynamic Range (HDR).

HDR per i display non deve essere confuso con la fotografia HDR. I fotografi che lavorano con le immagini HDR per anni, ma in questo caso di esposizioni multiple sono utilizzati per la cattura di high dynamic range) e poi compresso con HDR software di editing in un standard di gamma dinamica dell’immagine. Molti dei più recenti smartphone dispone di un’opzione di fare questo trucco automaticamente.

Cosa c’è di così importante ad Alta Gamma Dinamica?

HDR potenzialmente in grado di fornire un grande impatto sulla qualità delle immagini rispetto alle risoluzioni più elevate. HDR, che amplia la gamma di contrasto molto più vicino alla realtà-di gran lunga al di là del intervallo a cui siamo abituati, per TV e schermi di computer. Le immagini HDR sono neri più profondi, più salienti e più dettagliate le ombre e le luci. Quando accoppiato con miglioramenti nella gamma di colori, il risultato è molto più realistico di immagini.

Inoltre, la qualità dell’immagine sarà più strettamente controllato. Fino ad ora, controllo della qualità dell’immagine per la trasmissione televisiva, streaming di video e filmati su disco ottico è stata aperta. L’immagine creatori di uscita di alta qualità per le immagini che possono, in base a come il loro contenuto viene visualizzato sui display. Come fedelmente quelle immagini sono riprodotte su dei consumatori mostra si basa su quanto strettamente produttori di display aderire al display standard e su impostazioni individuali, caratteristiche ed età dei consumatori di dispositivi di visualizzazione. HDR formati del segnale di introdurre end-to-end di gestione delle immagini incluse le informazioni (metadati) su come le immagini originali sono stati catturati o creato. Durante la riproduzione, questa è abbinato alle caratteristiche di ciascuno schermo e l’immagine viene regolata per ottenere la migliore corrispondenza per le intenzioni originali del creatore di contenuti.

VEDI: Come ottimizzare la smart office (ZDNet relazione speciale) | Scaricare il report in formato PDF (TechRepublic)

Per anni si è accettato che la 8-bit di colore, con una gamma di 16,777,216 tonalità era abbastanza, che la visione umana non poteva discriminare qualsiasi sottili differenze. Questo era vero, ma solo per la gamma limitata di contrasto e la gamma di colori che il display del tempo sono stati capaci di fare. L’HDR viene visualizzata l’ora arrivano sul mercato non solo in funzione HDR, ma anche una più ampia gamma di colori, a causa di miglioramenti nella purezza del rosso, verde e blu elementi di ogni pixel. HDR utilizza almeno 10 bit per canale colore, per una tavolozza di 1.073.741.824 di sfumature.

Immagine precisione ha anche invocato le caratteristiche di trasferimento (gamma) di CRT, che è successo a essere una ragionevole corrispondenza per la luminosità della curva di risposta del sistema visivo umano. Quando gli Lcd sostituito Crt, produttori semplicemente replicato la curva gamma di tipici CRT nell’elettronica di un LCD. Come parte del Dolby Vision, Dolby Laboratories hanno sviluppato una nuova curva di trasferimento si riferiscono a come PQ (per Percettivo di Quantizzazione). Ci sono altri sistemi Ibridi, Log Gamma sviluppato dalla BBC e NHK.

Fino a poco tempo fa lo standard per l’HDTV è stato ITU-R Rec. 709, che comprende una eredità gamma standard basate sul colore fosfori del vecchio CRT (indicato dalla linea tratteggiata sopra CIE xy spazio colore schema). Per HDR un nuovo standard, Rec. Il 2020, è quello di essere utilizzato, che consente di specificare una molto più grande gamma (indicato dalla linea continua sopra).

Esperimenti eseguiti da Dolby Laboratories hanno dimostrato che la gamma dinamica del 22 fermate sarebbe un campo adatto per le immagini HDR (vedi Dolby White Paper ‘Un Approccio Unificato per High Dynamic range’ e ‘L’Arte di Meglio Pixel). Dolby stabilito che un display con un livello del nero di 0,001 cd/m2 e mette in evidenza fino a 10.000 cd/m2 sarebbero in grado di soddisfare il 90 per cento di preferenze spettatore. LG sta sostenendo 21 fermate per la sua attuale HDR OLED Tv.

Questo confronto al corrente della tecnologia LCD senza HDR valorizzazione, VA pannello LCD potrebbe avere un intervallo di contrasto di 2.000, forse anche di 5.000 — a 1, o circa 11 fermate, mentre un TN o IPS pannello tra 800 a 1.200 a 1, o circa 9 fermate (in pratica si tratta di mostrare i rapporti di contrasto sono ottimista).

HDR-capace visualizza

Come Dolby stabilito, una realizzazione pratica di HDR richiede un display in grado di una vasta gamma di contrasto e di espansione della gamma. Adesso ci sono due tecnologie concorrenti nel display di mercato: relativamente recenti Organic Light Emitting Diode (OLED), display e maturo LCD. Sony ha debuttato il piccolo di 11 pollici di XEL-1 TV OLED nel 2007, mentre il primo spot tv LCD è venuto sul mercato nel 1990. Sia LCD e OLED richiedono aumento per soddisfare le esigenze di HDR.

In linea di principio, un display OLED è molto più semplice rispetto a LCD, ogni pixel che consiste di un rosso, un verde e un blu OLED, che direttamente emettono luce. In pratica, il leader di mercato nel OLED, LG Display, utilizza un’architettura chiamata WRGB o WOLED-CF (Bianco Organic Light Emitting diode con Filtri di Colore), che ha quattro bianco OLED pixel elementi, ciascuno creato utilizzando Oled con il blu e il giallo emettitori. LCD e questi sono filtri colore: rosso, verde e blu, e nessun filtro per il quarto elemento bianco. La tecnologia WRGB, che è stato sviluppato da Kodak e acquistato da LG Display, è stato trovato per essere più facile per la distribuzione su larga scala OLED di produzione, anche se risente di una minore efficienza di un pannello con il rosso, il verde e il blu del pixel elementi (Pels). L’aggiunta di bianco pel per pixel aiuta LG pannelli raggiungere il picco di bianco luminosità necessaria per l’HDR.

OLED pixel in grado di raggiungere un rapporto di contrasto infinito, perché non emettono luce quando sono spenti. In pratica, il contrasto è limitata dalla luce ambientale riflessa dalla superficie del display. Tuttavia OLED è una tecnologia nuova e attuale display OLED possono soffrire di durata limitata, immagine permanente di masterizzazione, a breve termine, la ritenzione di immagine, e hanno un numero massimo di luminosità. La tecnologia alla base di grandi dimensioni di display OLED è di proprietà di LG e LG Display è l’unica azienda che fa grande formato di display OLED a qualsiasi volume. Alto profilo e i produttori di TV che offre OLED Tv sono l’acquisto di pannelli da LG Display.

Aumentata Di Un Lcd

In contrasto con OLED, Lcd hanno un ben sviluppato e stabile con tecnologia di fabbricazione elevati rendimenti. LCDs utilizzare la variabile elettricamente polarizzazione di un cristallo liquido cellule di modulare la luce da una retroilluminazione. La maggior parte corrente retroilluminazione a utilizzare il ‘bianco’ Led (in genere questi Led hanno un Ittrio-Alluminio-Granato di fosforo giallo pompato da un Nitruro di Gallio sorgente blu). Il problema con WLEDs come una fonte di luce è quella di non produrre un spettralmente liscia luce bianca-o, più importante, a parità di livelli di luce centrata di rosso, verde e blu picchi.

LCD pixel ha tre elementi. Ogni elemento ha un rosso, un verde o un filtro blu davanti, e, idealmente, la retroilluminazione dovrebbe avere un’uscita a frequenze corrispondenti trasmissione picchi di ognuno di questi filtri, per produrre la più grande gamma di colori e luminosità. Come il nostro grafico spettrale mostra, retroilluminazione WLED cadere a breve in questo senso:

L’output di un WLED (blu GaN LED con un YAG di fosforo giallo) non è né un ‘puro’ bianco, né particolarmente indicato per le caratteristiche di trasmissione del LCD di colore di filtri come indicato dalle linee tratteggiate.

Immagine: Terry Relph-Cavaliere/ZDNet

Spettro di un ‘bianco’ schermo catturato da un LCD con quantum dot di retroilluminazione. La differenza di R,G e B peaks è a causa della temperatura di colore impostazioni del display. La stretta corrispondenza tra la retroilluminazione dello spettro e il colore RGB filtri è indicato dalle linee tratteggiate che rappresentano le caratteristiche di trasmissione dei filtri.

Immagine: Terry Relph-Cavaliere/ZDNet

Questa immagine mostra una gamma di dimensioni di quantum dots, prodotto da PlasmaChem GmbH, in sospensione colloidale e illuminata da luce ultravioletta.

Immagine: Alexei Antipov, rilasciato sotto la licenza GNU Free Documentation License 1.2 o versione successiva

La luminosità e la gamma di ultima Lcd essere notevolmente migliorata con quantum dot di retroilluminazione. Per un quantum dot LCD di alta luminosità Led di colore blu, fornire la retroilluminazione. La luce passa attraverso un sottile foglio di plastica drogato con quantum dot nano-cristalli, messa a punto per fluorescenza a frequenze più basse di verde e di rosso quando è illuminato da una maggiore frequenza di luce blu. Il verde e la luce rossa è a banda stretta e può essere strettamente abbinato alle caratteristiche di il rosso e il verde dei filtri in ogni pixel dell’LCD. Aumentando attuali Lcd in questo modo è relativamente semplice e non richiede grandi cambiamenti per la linea di produzione. Tutto ciò che serve è quello di cambiare la retroilluminazione Led da WLEDs alta intensità del Led di colore blu, e di inserire un sottile foglio di plastica che trasportano embedded quantum dots, davanti la retroilluminazione. Gamma di colori e retroilluminazione efficienza è migliorata perché il rosso, il verde e il blu luce dalla retroilluminazione fedelmente le caratteristiche di trasmissione del colore RGB filtri.

Purtroppo, diversi produttori di display utilizzano nomi diversi per il loro uso di nanotecnologie. Per esempio, Samsung si riferisce al suo quantum dot retroilluminazione come ‘QLED’, mentre LG chiama “Nano Cella’. A causa degli elevati livelli di segretezza è difficile dire se queste sono tecnologie simili o meno. LG Nano di Cella è stato segnalato come un uso di nano-tecnologia per assorbire delle lunghezze d’onda della luce tra il rosso e il verde, il colore dei filtri. Questa potrebbe essere una descrizione accurata, o può essere un fraintendimento dell’uso di ri-emissivi rosso e verde nano punti per migliorare la retroilluminazione.

In futuro, quantum dot tecnologia offre la possibilità di migliorare ulteriormente la qualità di visualizzazione. Per esempio, quantum dots, può essere utilizzato per sostituire il passivo filtri colorati, una tv LCD o anche essere utilizzato come direttamente emissive pixel, dato che oltre a essere fotoluminescente (luce attivato) quantum dot nanocristalli sono anche elettroluminescenti, in modo che può essere guidato da un campo elettrico. WOLED-CF i pannelli possono anche beneficiare di quantum dot tecnologia, il miglioramento della loro gamma.

Retroilluminazione di modulazione

L’on-off luce il rapporto di trasmissione del cristallo liquido di cellule in un LCD imposta un limite di rapporto di contrasto. Il modo più semplice per estendere la gamma di contrasto è di modulare la luminosità della retroilluminazione. I primi tentativi in questo — Rapporto di Contrasto Dinamico (DCR) — modulata la luminosità di tutta la retroilluminazione e non ha dimostrato di essere molto efficace, anche se questo approccio è ancora di marca come HDR-in grado VESA DisplayHDR 400 (vedi sotto).

Per HDR, LCD, retroilluminazione è diviso in aree di piccole dimensioni che può essere controllato individualmente. Il sistema più efficace, noto come gamma Completa Local Dimming (FALD), è quello di utilizzare una matrice di Led di retroilluminazione e su tutta la parte posteriore del display. Lo svantaggio è che un FALD il display non è sottile come un edge-display retroilluminato.

Una rappresentazione della Matrice Completa Local Dimming (FALD) e retroilluminazione a LED.

Immagine: Terry Relph-Cavaliere/ZDNet

Ovviamente, come per ogni retroilluminazione che offre zone locali di controllo della luminosità, retroilluminazione sfoca tutto il display per la presenza necessaria di un gruppo ottico diffusore. In questo senso qualsiasi display che utilizza emmissive pixel, come OLED, è superiore in quanto l’intera gamma di controllo della luminosità è disponibile per ogni pixel.

Purtroppo edge-lit retroilluminazione, utilizzando ottiche ottiche e diffusori anche la luce attraverso il display, sono significativamente meno e edge-lit la retroilluminazione è comune alla maggior parte dei display. Con illuminazione di bordo, controllo della retroilluminazione può essere solo zone, diviso in righe e colonne. Con retroilluminazione matrici lungo il bordo sinistro e destro questo, naturalmente, si traduce in due colonne e le righe di una divisione di quattro non è raro. Due colonne di quattro righe di risultati in solo otto luminosità-zone controllate, e a causa della diffusione di queste zone non sono chiaramente definiti. Questa mancanza di precisione nel controllo della retroilluminazione significa che questi display non può davvero produrre HDR contrasto su piccole aree dello schermo. Come risultato, la piccola immagine mette in evidenza contro sfondi scuri sono circondati da aloni. A tali carenze di illuminazione di bordo diventare più evidente come i produttori tentativo di spingere la luminosità di picco. Produttori di HDR in grado schermi LCD sono generalmente coy circa il numero di local dimming zone i loro prodotti utilizzare. Per esempio, Samsung top di gamma di Tv per il 2018 funzionalità di FALD (Samsung chiama Diretti gamma Completa di Elite e che è marchio di fabbrica di quella frase), ma l’azienda non rivela quante zone sono impiegati.

Una rappresentazione delle zone di controllo della retroilluminazione per un edge-lit, otto-zona HDR display LCD. Anche se indicato per una maggiore chiarezza, in realtà il Led di retroilluminazione sono nascosti dietro la cornice.

Immagine: Terry Relph-Cavaliere/ZDNet

HDR standard: Dolby Vision

HDR richiede nuovi standard per specificare tali cose come i video formati di segnale e di gestione del colore. In Streaming, la trasmissione e altre sorgenti di programma dovrà supportare sia SDR (Standard Dynamic Range) e il display HDR. In questa prima fase ci sono un certo numero di concorrenti, standard o sistemi. Alcuni commentatori l’HDR, hanno detto che i consumatori non devono essere preoccupati per i formati, come è probabile che HDR-in grado di televisori e altri display includerà il supporto per tutti i principali sistemi concorrenti. Oggi, tuttavia, sembra che la maggior parte dei produttori di display sono di elezione di utilizzare l’royalty-free ‘open’ standard HDR10 piuttosto che pagare royalties su un sistema proprietario.

Il principale sistema proprietario — Dolby Vision, mostrato all’International Broadcasting Convention 2014-arriva da Dolby Laboratories. Molto di buzz su HDR è stato generato da Dolby, Dolby Laboratories fatto i primi sforzi per ottenere maggiori mezzi di comunicazione, aziende e produttori di display a firmare per il Dolby Vision di licenza.

Dolby supporto per la Visione inizialmente richiesto l’utilizzo di hardware dedicato, nella forma di un chip di decodifica, ma Dolby now fornisce come software, quindi è possibile retro-fit come un aggiornamento del firmware per alcuni recenti di televisori.

Alternativa HDR standard

Un’alternativa open — che è, royalty free — standard, HDR10, è stato formulato con la Tecnologia Consumer Association nel mese di agosto 2015. Un certo numero di aziende, tra cui Samsung, Dell, LG, Sharp, Sony, Vizio, Microsoft e Sony per l’Intrattenimento Interattivo, hanno adottato HDR10, che ha recentemente esteso al HDR10+.

Metadati

Colore tradizionale di gestione utilizza i profili colore di ogni dispositivo di cattura e riproduzione a catena. Ad ogni passo nel processo di questi profili vengono utilizzati per tradurre colore da un dispositivo all’altro, in modo che il risultato finale, date le limitazioni di ogni dispositivo della catena, è fedele all’originale possibile. Fino ad ora, la gestione del colore non è mai stato applicato per la televisione.

Perché c’è una notevole variazione nella capacità di ogni HDR display nella precisione di controllo della luminosità, la luminosità di picco, livello del nero e gamma di colori, HDR video include i metadati che descrivono la gamma di colori e luminosità, gamma, utilizzato durante la padronanza del materiale di origine. Ricezione/riproduzione di questo viene confrontato con la capacità dell’individuo di visualizzazione e tradotti in modo che il materiale originale è riprodotto il più fedelmente possibile, entro i limiti del display. Dolby chiama questo processo “gestione del display’.

Dolby Vision incorpora la dinamica dei metadati che consente di codificare i parametri dell’immagine, in ogni fotogramma, mentre lo standard aperto HDR10 utilizza i metadati statici, in cui i parametri di imaging sono impostate all’inizio della riproduzione e la stessa traduzione è applicata a tutti i fotogrammi. Il più recente HDR10+ standard partite Dolby Visione anche con l’utilizzo di dinamica, telaio specifico, i metadati.

HDR fonti multimediali

YouTube ha lanciato il video HDR sostenere il 7 novembre 2016 e ci sono canali di YouTube che si specializzano in 4K HDR contenuto come L’HDR Canale.

La specifica per l’Ultra HD (UHD) Blu-Ray include HDR, anche se ancora una volta la gamma di formati supportati da prodotti reali è flessibile. Netflix ha annunciato il supporto per HDR in Dolby Vision e altre HDR formati. Amazon ha annunciato nel mese di luglio 2015 e HDR era disponibile attraverso il suo Primo servizio di video.

HDR Standard per la TV, dispositivi mobili e computer visualizza

L’Ultra HD Premium logo.L’Ultra HD Premium logo.

Immagine: L’UHD Alliance

Ultra HD Premium è un branding schema creato da UHD Alliance (UHDA). Esso indica al consumatore che un TV che trasportano il marchio “…il migliore possibile UHD con HDR esperienza. Prodotti per l’intrattenimento domestico, dispositivi mobili e il contenuto che soddisfa questi requisiti di certificazione di portare il UHDA Premium Logo di marchi, che li rende facile per i consumatori di identificare e acquistare con fiducia.”

Purtroppo, per quanto HDR, tutti Ultra HD Premium brand sembra garantire che una TV accettare un 10-bit HDR segnale e tentare di fare qualcosa con esso. Ultra HD Premium non definire il numero di retroilluminazione zone ci sono dietro lo schermo. Un simile schema di branding e standard, Mobile HDR Premium, esiste per i dispositivi mobili.

VESA DisplayHDR logo.

Immagine: VESA

HDR, ovviamente, non è necessario per generali ufficio attività su un PC, ma alla fine sarà essenziale per la progettazione grafica, la fotografia, il video editing e la riproduzione-e, naturalmente, per il gaming. La Video Electronics Standards Association (VESA), ha formulato la DisplayHDR standard per schermi di computer.

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DisplayHDR inizialmente si concentra su di un Lcd ed è diviso in tre livelli, ognuno dei quali garantisce un certo livello di luminosità di picco (400, 600 o 1000 cd/m2) e associato un livello di nero e gamma di prestazioni. Questa serie di norme che dice poco circa il numero di retroilluminazione zone occupate, però. L’oscuramento globale è un mandato per il DisplayHDR 400 e local dimming per DisplayHDR 600, mentre DisplayHDR 1000 ha il local dimming due volte con il contrasto di 600. Il DisplayHDR sito web gli elenchi, certificati conformi i prodotti che soddisfano le DisplayHDR standard.

DisplayHDR software di test

VESA recentemente annunciato la disponibilità del software di test per la verifica delle prestazioni del display HDR, disponibile per il download gratuito. Attualmente questo strumento-DisplayHDR Test — gira solo su Windows e non distinguere il numero di zone in controluce.

LCD rispetto OLED: HDR pro e i contro

Dolby lavoro sperimentale ha definito uno standard molto alto e HDR può ottenere una cattiva reputazione a causa delle limitazioni di corrente HDR-prodotti di marca che offrono una vasta gamma di prestazioni effettive. L’alta gamma dinamica e gamma di colori, anche se correlati, sono due cose diverse e un HDR con display ampliato la gamma di colori, ma di scarsa HDR prestazioni, sarà ancora meglio di un vecchio SDR display.

Sia Lcd con luminosità-modulata retroilluminazione OLED display sono in grado di rapporti di contrasto elevati. I display OLED sono limitati alla massima luminosità, mentre il display è in grado di avere alta luminosità, ma più poveri nero a livello di prestazioni rispetto OLED.

La completa gamma di contrasto per il display OLED è disponibile in basso a livello di singolo pixel, mentre per il LCD è vincolata alla risoluzione della retroilluminazione. Così OLED è in grado di individuare evidenzia che LCD non può gestire.

Corrente OLED Tv sono WOLED-CF — bianco OLED con filtri di colore-che soffrono la stessa gamma problemi come LCD tradizionale. I display OLED può avvicinarsi all’ideale di contrasto per HDR, ma come la tecnologia matura LCD display HDR sono suscettibili di essere più conveniente, fornire una migliore affidabilità, la gamma più ampia e una più lunga vita operativa.

HDR è ancora in via di sviluppo, ed è ancora da determinare quali sono i sistemi e gli standard sarà ampiamente adottato. Purtroppo produttori di display si nasconde caratteristiche-in particolare il numero di retroilluminazione zone per HDR Lcd — che hanno un grande effetto HDR prestazioni. I consumatori si trovano di fronte con elastico ‘standard’ che grado di soddisfare le diverse capacità di LCD e OLED, tecnologia, e che permettono a prezzi accessibili visualizza essere commercializzati che sostengono funzionalità HDR, anche se non è molto efficace.

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