HDR giúp hình ảnh hiển thị chân thực nhất

Trong nhiều năm trở lại đây, chất lượng ảnh mà người dùng phổ thông thường xem đã cải thiện hơn rất nhiều. Và ngày càng nhiều TV, máy chiếu và màn hình 4K xuất hiện trên thị trường. Một yếu tố bất di bất dịch đi cùng các thiết bị trên thường được các tờ tạp chí hay quảng cáo nhắc đến là “HDR”. Có vẻ như công nghệ HDR là một phần không thể thiếu trên những chiếc TV và màn hình mới nhất. Vậy bạn có thực sự hiểu HDR là gì không?

Có rất nhiều thông tin về HDR, chúng tôi sẽ bắt đầu bằng những khái niệm cơ bản trước, hướng dẫn khách hàng hiểu được không chỉ HDR là gì, mà còn mối quan hệ gần gũi giữa chất lượng hình ảnh và màn hình, trong khi mang đến những kiến thức cần thiết mà khách hàng cần đến khi chọn lựa TV và máy chiếu HDR.

Nhiều người nghĩ rằng chế độ HDR trên camera điện thoại của họ khi nói đến HDR. Dù cùng chung cái tên, nhưng HDR trong nhiếp ảnh về cơ bản khác hoàn toàn HDR trên TV, máy chiếu hay thiết bị hiển thị hình ảnh.

Chụp ảnh HDR là phương pháp đặc biệt đế tạo ra một bức ảnh. Một khi bạn bắt đầu chụp hình HDR bằng chế độ HDR của camera điện thoại, máy sẽ chụp nhiều tấm hình liên tiếp ở các mức phơi sáng khác nhau. Sau đó những tấm ảnh này sẽ được ghép lại thành một với dải nhạy sáng rộng hơn, qua đó lấy được nhiều chi tiết ảnh ở các vùng quá tối và cháy sáng của bức ảnh.

HDR trên màn hình và TV là tiêu chuẩn hiển thị mới mang lại nhiều dải nhạy sáng trong việc trình diễn phần nổi và phần bóng đổ của ảnh. Nó cho phép chi tiết ảnh được rõ ràng hơn qua đó cải thiện chất lượng hiển thị của ảnh và dựng lại ảnh gần hơn với khung cảnh gốc.

Đó là việc tái hiện chân thực những gì chúng ta đang thấy ngoài đời thực.

Là khách hàng, khi chúng ta chọn lựa TV, màn hình vi tính hay các thiết bị hiển thị khác, “chất lượng hình ảnh” luôn là ưu tiên hàng đầu. Nhưng độ phân giải cao, thông số luôn được đưa ra thảo luận thì không lúc nào cũng có nghĩa là chất lượng hình ảnh cao. Những yếu tố chính ảnh hưởng đến nhận định về hình ảnh của chúng ta bao gồm độ sáng, độ tương phản, màu sắc, và độ sắc nét. Trong đó, độ tương phản và màu sắc là hai thông số quan trọng ảnh hưởng đến cách người xem cảm nhận về chất lượng hình ảnh.

HDR (High Dynamic Range) là tiêu chuẩn hình ảnh với nhiều dải nhạy sáng động, cho phép màn hình hiển thị hình ảnh rõ nét, đặc biệt là các chi tiết trong vùng nổi và vùng bóng đổ. Nó cho phép vùng nổi sáng hơn bình thường. Và vùng bóng đổ trong HDR có chiều sâu và tối hơn. Qua đó ảnh gốc có thể được hiển thị toàn vẹn và chân thực, gần hơn với những gì mắt người nhìn thấy. Vì thế, HDR còn được gọi là dải nhạy sáng động mở rộng, chính xác là như vậy so với tiêu chuẩn thông thường.

Vậy thì dải nhạy sáng động là gì? Nó là tỷ lệ giữa trị sáng lớn nhất và tối nhất mà màn hình có thể hiển thị. Do đó nếu chúng ta muốn có nhiều dải nhạy sáng động hơn thì màn hình không chỉ hiển thị hình ảnh sáng hơn mà đồng thời nó còn phải tối hơn. Đó là những gì mà màn hình nhiều dải nhạy sáng động làm được, thay vì chỉ hiển thị hình ảnh sáng hơn.

HDR có thể nhận biết điểm khác biệt giữa phần nổi và phần bóng đổ, qua đó vùng sáng của bức ảnh sẽ không bị cháy cũng như duy trì chi tiết ảnh ở vùng tối.

Trước khi tìm hiểu cách HDR nâng tầm chất lượng ảnh, chúng ta cần hiểu SDR (Standard Dynamic Range) là gì. SDR là tiêu chuẩn phổ biến trong giới làm phim. Dù cho đó là studio hay công ty sản xuất phim hay nội dung truyền hình, hay nhà sản xuất màn hình đang thiết lập cấu hình cho sản phẩm của mình, họ đều tuân theo tiêu chuẩn này. TV bình thường cũng được ứng dụng tiêu chuẩn SDR.

Trong quá khứ, khi nền công nghiệp TV đang thiết lập các tiêu chuẩn hình ảnh và quy trình làm việc, do gặp nhiều hạn chế về công nghệ hiển thị và nhân lực, thời điểm ấy đã có rất nhiều thông tin được nén lại hoặc bỏ qua trong quá trình kể trên. Có thể thấy rõ điều này qua thông số độ sáng. Trong những ngày đầu, bộ tiêu chuẩn dành cho TV chỉ giới hạn độ sáng tối đa là 100 nits (nit tương đương với candela trên mét vuông). Và tiêu chuẩn này vẫn còn được sử dụng trong nhiều thập kỷ sau này.

Dù hiện tại các TV đời mới đã tốt hơn xưa khi chúng có đạt độ sáng tầm 250 nits đến 400 nits, quy trình sản xuất hình ảnh vẫn hoạt động theo tiêu chuẩn cũ. Họ nén thông tin vào dải độ sáng 100 nits, sau đó trình chiếu chúng thông qua màn hình. Hình ảnh nén không thể nào giống như thực tế được.

So sánh với cách TV SDR truyền thống hiển thị hình ảnh, HDR cung cấp dải tương phản rộng hơn, cho phép người xem có thể nhận biết nhiều màu và chi tiết ảnh trong phần nổi và phần bóng đổ của ảnh với nhiều cung bậc khác nhau, giúp hình ảnh càng gần hơn với hiện thực. Nhưng lưu ý: hiện nay có nhiều hơn một chuẩn HDR trên thị trường.

Các tiêu chuẩn HDR phổ biến thời điểm này bao gồm HDR 10 và HLG; hiện tại thì HDR 10 đang được sử dụng chủ yếu nội dung số UHD Blu-ray, và HLG dành cho các nội dung truyền hình TV, như NHK hay BBC. Vì vậy, khi chọn màn hình, bạn nên đầu tư vào màn hình hỗ trợ cả hai chuẩn HDR 10 và HLG, qua đó bạn có thể trải nghiệm nội dung số HDR một cách đầy đủ nhất.

HLG (Hybrid Log-Gamma) là chuẩn HDR dành cho việc phát tín hiệu. Chúng không mang theo bất kỳ siêu dữ liệu nào, do đó chất lượng hình ảnh xuất ra phụ thuộc nhiều vào màn hình phát. Trong khi đó, HDR 10 có chứa siêu dữ liệu trong luồng tín hiệu của nó. Khi được hiển thị trên màn hình hỗ trợ HDR 10, màn hình có thể đọc siêu dữ liệu này và sử dụng chip IC tương ứng để cung cấp giá trị, qua đó hình ảnh sẽ hiển thị đúng như cách chúng được tạo ra.

HDR 10 hiện đang là chuẩn HDR phổ biến nhất. Hầu hết các màn hình HDR đều có thể hiển thị tốt nội dung số theo chuẩn HDR 10. Độ sáng của chúng có thể đạt đến 1000 nits, cao hơn gấp 10 lần so với TV SDR truyền thống. Miễn là các màn hình còn hỗ trợ chuẩn này, chúng sẽ có khả năng hiển thị hình ảnh gần hơn với khung cảnh gốc. Và độ sáng tối đa sẽ ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh trình chiếu.

HLG (Hybrid Log-Gamma) là chuẩn HDR dành cho việc phát tín hiệu. Chúng không mang theo bất kỳ siêu dữ liệu nào, do đó chất lượng hình ảnh xuất ra phụ thuộc nhiều vào màn hình phát. Trong khi đó, HDR 10 có chứa siêu dữ liệu trong luồng tín hiệu của nó. Khi được hiển thị trên màn hình hỗ trợ HDR 10, màn hình có thể đọc siêu dữ liệu này và sử dụng chip IC tương ứng để cung cấp giá trị, qua đó hình ảnh sẽ hiển thị đúng như cách chúng được tạo ra.

Nếu bạn muốn hình ảnh sắc nét hơn, thông số ảnh hưởng chính là độ tương phản. Thông thường độ tương phản càng lớn, chi tiết ảnh sẽ rõ ràng hơn. Bằng cách tăng cường độ tương phản giữa vùng sáng nhất và tối nhất, hình ảnh sẽ càng sắc nét hơn khi nhìn bằng mắt thường. Vì vậy, HDR thường khiến khách hàng cảm thấy màn hình 4K HDR có hình ảnh sắc nét và độ phân giải cao. Đó là vì độ tương phản nhiều hơn là do người xem thấy nhiều điểm ảnh hơn.

Điểm lợi thế của HDR là nó có thể dựng lại tốt hơn vùng nổi và vùng bóng đổ của ảnh. Nếu nội dung số HDR có chất lượng tốt, hình ảnh hiển thị sẽ có độ tương phản lớn hơn. Có hai cách để các nhà sản xuất có thể gia tăng độ tương phản. Một là nâng độ sáng tối đa. Còn lại hạ độ tối xuống mức tối thiểu. Vì thế, nâng tầm độ sáng tối đa là điều cần thiết với màn hình HDR. Nhưng đó là khi đồng thời màn hình cũng được tăng độ tương phản, khi đó nó mới thực sự đủ khả năng hiển thị hình ảnh HDR qua đó tăng cường chi tiết giúp ảnh sắc nét hơn.

Camera kỹ thuật số và camera tĩnh đương thời thường có dải nhạy sáng động cao hơn các tiêu chuẩn hiển thị HDR hiện nay, vì thế không thật sự cần thiết khi phải thêm các bước điều chỉnh cho quá trình xử lý ảnh để hiển thị theo tiêu chuẩn HDR. Ngay cả những bản in phim từ 5 hay 6 thập kỷ trước đó vẫn có thể được remastered lại thành nội dung số HDR đương đại.

Nếu đã xác định được nội dung phim sẽ được quay theo chuẩn HDR trước khi bấm máy, nhà quay phim sẽ rất cẩn trọng với thông số phơi sáng để tránh tình trạng cháy sáng hay thiếu sáng trên toàn bộ khung hình. Lấy ví dụ, nhiều nhà quay phim sẽ thiết lập nguồn sáng rất mạnh bên ngoài cửa sổ khi họ quay cảnh phim bên trong và không muốn lọt chi tiết vào từ bên ngoài cửa sổ; với kỹ thuật truyền thống khung cảnh ngoài cửa sổ sẽ bị cháy sáng và hiển thị trắng xóa trên ảnh SDR. Nhưng với HDR, nó sẽ sáng hơn phần còn lại của ảnh vì độ tương phản vẫn còn nhiều đất diễn. Vì vậy, kỹ thuật này sẽ làm hình ảnh mất đi tính thẩm mỹ và gây phân tâm cho khán gỉa khi xem phim. Do đó khi quay phim HDR, khung cảnh sẽ được quay càng giống với cách mắt người quan sát sự vật nhất bằng việc sử dụng các kỹ thuật ánh sáng thích hợp, qua đó nó có thể tận dụng lợi thế từ ảnh HDR.

Bên cạnh quay phim, quá trình chỉnh màu cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ảnh HDR chất lượng cao. Giới chuyên nghiệp sẽ luôn rất cẩn thận với chi tiết ảnh và màu sắc để tái tạo màu thực một cách đầy đủ nhất của ảnh.