รู้จักกับ HDR

High Dynamic Range (HDR) คือ เทคโนโลยีที่ผลิตภาพด้วยความเปรียบต่างของความสว่างและความมืดในฉากนั้น ๆ ซึ่งจะทำให้ได้ภาพเสมือนจริงที่สามารถเก็บรายละเอียดทั้งแสงและเงา รวมถึงความสว่างและความมืดของภาพได้อย่างครบถ้วนสมบูรณ์ โดยไม่ทำให้รายละเอียดเล็ก ๆ น้อย ๆ ของภาพหายไป

HDR ต้องการการเชื่อมต่อที่รวดเร็วเพื่อประมวลผล โดยพอร์ตเชื่อมต่อที่เป็นที่นิยม ได้แก่ HDMI 2.0, DisplayPort ที่ซัพพอร์ต HDR แต่สำหรับค่าความละเอียดที่มีอัตราการรีเฟรชมากกว่า 60Hz จะต้องการพอร์ตเชื่อมต่อความเร็วสูงอย่าง DisplayPort 1.4

จอแสดงผล HDR ให้คุณภาพของผลลัพธ์เสมือนจริงเพื่อทดแทนภาพต้นฉบับด้วยเทคโนโลยีการบีบอัดล่าสุดที่มีประสิทธิภาพสูง ทำให้จอ HDR แสดงโทนสว่างและมืดของภาพออกมาได้อย่างสมบูรณ์แบบเพื่อป้องกันภาพที่สว่างมากเกินไปรวมถึงหลีกเลี่ยงการสูญเสียรายละเอียดของภาพที่แสงมืดนอกจากนี้ จอมอนิเตอร์ HDR จะแสดงสีสันแท้จริงของภาพ ซึ่งไม่เหมือนกับจอแสดงผล SDR ทั่วไปที่แสดงแสงและสีของภาพออกมาได้ไม่สมจริง ทั้งนี้เทคโนโลยี HDR ได้สร้างสีสันตามต้นฉบับขึ้นมาใหม่อย่างแม่นยำพร้อมให้สีที่แท้จริง แม้ในบริเวณมืดที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าในชีวิตจริง และเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ออกมาอย่างสมบูรณ์แบบที่สุด การสร้างภาพ HDR ขึ้นมาใหม่ต้องการคอนเทนต์ที่ถูกบันทึกอยู่ในไฟล์ต้นฉบับเพื่อนำมาปรับแต่งโดยวิศวกรผู้เชี่ยวชาญให้ได้โทน และขอบเขตของสีที่เหมาะสมสำหรับการนำมาเล่นซ้ำบนจอแสดงผล HDR

ขอบเขตของสีบนจอแสดงผล คือระดับของสีที่หน้าจอสามารถประมวลผลผลออกมาจากสีพื้นฐาน ได้แก่ สีแดง, เขียว และน้ำเงิน รวมไปถึงสีใดๆที่เกิดจากการผสมผสานสีพื้นฐานเหล่านี้หรือสีที่อยู่เฉดเดียวกัน อย่างไรก็ตามจอแสดงผลไม่สามารถสร้างสีที่ไม่ได้มาจากสีพื้นฐานหรือสีที่อยู่นอกเหนือขอบเขตของสีได้ จอแสดงผล SDR โดยทั่วไปจะถูกจำกัดขอบเขตของสีตามมาตรฐานสากลของระบบ HDTV อยู่ที่ Rec.709 แต่ในปัจจุบัน จอแสดงผล HDR ได้ขยายขอบเขตของ 3 สีนั้นให้รองรับสีอันหลากหลายเหมือนที่ดวงตาของมนุษย์สามารถสัมผัสได้ด้วยการใช้ LCD ที่สร้างขึ้นแบบพิเศษเพื่อรองรับของเขตของสีที่ใหญ่ขึ้นอย่าง DCI-P3 ซึ่งถูกใช้งานอย่างกว้างขวางใน Hollywood และอุตสาหกรรมการแพร่ภาพต่าง ๆ โดย DCI-P3 แสดงช่วงและขอบเขตของสีได้มากกว่า Rec.709 อย่างชัดเจน อีกทั้งยังมีอุปกรณ์และคอนเทนต์ที่รองรับมากมาย

จอแสดงผล HDR จะพยายามประมวลผลลัพธ์ออกมาให้มีความใกล้เคียงกับฉากที่มีความสว่างสูงด้วยการใช้ Electro-Optical-Transfer-Function (EOTF) หรือ ความสามารถในการส่องสว่างของแสงจอภาพในการตอบสนองค่าของความสว่างในแต่ละสัญญาณเพื่อทำให้แน่ใจว่าภาพต่างๆจะถูกแสดงผลออกมาได้ใกล้เคียงกับสิ่งที่มนุษย์เห็นมากที่สุด โดยการรับรู้ของมนุษย์นั้น HDR จะมีระดับความสว่างชัดเจนกว่า SDR เป็นอย่างมากซึ่งทำให้ได้ผลลัพธ์สมจริง ทั้งการไล่สีและขาวดำรวมถึงสามารถแยกแยะรายละเอียดยิบย่อยของความต่างในฉากที่สว่างและมืดจัดออกมาได้อย่างชัดเจน

มาตรฐานโดยทั่วไปสำหรับความละเอียดในการแสดงผล ได้แก่ 720p, 1080p และ 2160p หรือ 4K ซึ่งบ่งบอกค่าความละเอียดตามแนวนอนบนหน้าจอ โดยตัวเลขเหล่านี้จะสัมพันธ์กับค่าความละเอียดอื่นๆ รวมถึงค่าความละเอียดตามแนวตั้ง

• ความละเอียดระดับ 1080p (FHD or Full HD) คือ จำนวน 1920 x 1080 พิกเซล = 2 ล้านพิกเซล
• ความละเอียดระดับ 1440p (QHD or Quad HD) คือ จำนวน 2560 x 1440 พิกเซล = 3.6 ล้านพิกเซล
• ความละเอียดระดับ 2160p (4K, UHD, or Ultra HD) คือ จำนวน 3840 x 2160 พิกเซล = 8.3 ล้านพิกเซล

การอัพเกรดความละเอียดเหล่านี้ให้สูงขึ้นจะช่วยปรับปรุงคุณภาพของภาพให้คมชัดมากขึ้น อีกทั้งยังสามารถขยายหน้าจอให้ใหญ่ขึ้นโดยไม่ทำให้ภาพดูแตกและไม่คมชัดเหมือนมีความละเอียดต่ำ

นอกเหนือจากความละเอียดแล้ว HDR ยังช่วยเพิ่มอัตราส่วนคอนทราสต์ หรือ ความแตกต่างของแสงในภาพที่สว่างที่สุดและมืดที่สุดที่หน้าจอสามารถแสดงผลได้ หากมีอัตราส่วนคอนทราสต์มากจะทำให้ให้เห็นรายละเอียดของภาพที่มืดหรือสว่างจัดได้อย่างชัดเจนมากขึ้น นอกจากนี้การเพิ่มคอนทราสต์จะทำให้จอ HDR แสดงผลของสีออกมาได้อย่างงดงาม ทั้งสีขาวบริสุทธิ์และสีดำสนิทรวมไปถึงสีสันที่ชัดเจนสดใส ได้ผลลัพธ์ออกมาเป็นภาพ HDR ที่ดูสมจริงและมีมิติมากขึ้น

ด้วยประสิทธิภาพในการเพิ่มแสง, คอนทราสต์, สี และรายละเอียดการแสดงผลของหน้าจอ ทำให้ HDR เป็นเทคโนโลยีความละเอียดหน้าจอที่เป็นเอกลักษณ์ หน้าจอที่มาพร้อมความละเอียดแบบ HD, FHD, QHD และ UHD สามารถรองรับ HDR ได้ แต่ก็จะต้องมีคุณสมบัติตามาตรฐานของ HDR ด้วย

มาตรฐาน DisplayHDR ของ VESA คือ มาตรฐานชุดแรกในระดับสากลที่กำหนดมาตรฐานการแสดงผลของหน้าจอ HDR โดยมาตรฐาน DisplayHDR ของ VESA จะให้ความมั่นใจกับผู้บริโภคว่าหน้าจอที่ได้มาตรฐานจะสามารถแสดงผลคอนเทนต์ HDR ได้อย่างไร้ที่ติ ด้วยความสว่างและคอนทราสต์สูงสุด รวมถึงสีดำที่มีความลึกและมีรายละเอียดของความมืดชัดเจน พร้อมให้สีสันที่แม่นยำเพื่อวีดีโอที่เป็นธรรมชาติสมจริง และคุณภาพระดับจอเกมมิ่ง

อ่านรายละเอียดเพิ่มเติมของ DisplayHDR ทาง: https://displayhdr.org/performance-criteria/

HDR 10 คือ มาตรฐานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในแบรนด์หน้าจอมอนิเตอร์ระดับสากลจากการนำมาตรฐาน HDR 10 มาใช้ในองค์กรหลัก ๆ โดยองค์กรกำกับมาตรฐาน Blu-ray, กลุ่มมาตรฐานอุตสาหกรรม HDMI Forum และองค์กร UHD ได้ร่วมกันกำหนดว่า HDR10 คือรูปแบบที่รองรับการบีบอัดและส่งผ่านคอนเทนต์วีดีโอ HDR อีกทั้ง HDR10 ยังได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการโดย CEA ว่าเป็นรูปแบบที่รองรับคอนเทนต์ HDR เมื่อวันที่ 27 สิงหาคม 2015 หนึ่งในปัจจัยหลักที่จอ HDR ช่วยเติมเต็มความต้องการได้ ก็คือความสามารถในการถอดโค้ดไฟล์ในรูปแบบ HDR10

ไฟล์ในรูปแบบ HDR10 ต้องเป็นไปตามเกณฑ์ในการรองรับรูปแบบ HDR ดังนี้

1. EOTF (electro-optical transfer function)：SMPTE ST 2084
2. Color Sub-sampling：4:2:2/4:2:0 (for compressed video sources)
3. Bit Depth：10 bit
4. Primary Color：ITU-R BT.2020
5. Metadata：SMPTE ST 2086, MaxFALL, MaxCLL

DisplayHDR เวอร์ชั่น 1.0 จะโฟกัสที่ LCD โดยการสร้างระดับการแสดงผลของ HDR ที่โดดเด่นออกมา 3 ระดับ เพื่อให้เอื้อกับการเลือกใช้ HDR ในตลาดคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ได้แก่ DisplayHDR 400, DisplayHDR 600, และ DisplayHDR 1000 โดย HDR 10 อ้างอึงถึงมาตรฐานที่รับเอามาใช้อย่างกว้างขวางโดยแบรนด์จอมอนิเตอร์ระดับโลกส่วนใหญ่ และรูปแบบที่รองรับการบีบอัดและส่งผ่านคอนเทนต์วีดีโอ HDR ซึ่งจอมอนิเตอร์ทุกระดับจะต้องรองรับมาตรฐานของอุตสาหกรรมในรูปแบบ HDR-10 เพื่อแสดงผลคอนเทนต์ HDR ได้อย่างเหมาะสม