Kategoriler

HDR – High Dynamic Range Nedir?

HDR nedir

Yeni bir monitör veya dizüstü bilgisayar almak istiyorsunuz ve teknik özellikleri kontrol ederken bazı cihazların HDR desteğine sahip olduğu belirtiliyor. Peki nedir bu HDR, nasıl çalışır, faydaları nelerdir? Açıklayalım.

HDR’ye Giriş

Bu üç sihirli harf; HDR yani High Dynamic Range, Yüksek Dinamik Aralık anlamına gelir. HDR; görüntü ve video içeriklerinde ışık ve rengin maksimum ve minimum değerleri arasındaki farkı artıran, ekran panelleri ve grafik işlemede kullanılan teknoloji ve yöntemleri gösteren ifadedir. Dinamik aralık olarak da bilinen bu fark, maksimum değerin minimum değere kıyasla kaç kat daha yüksek olduğudur. Örneğin, bir monitörün ışık çıkışını içeriyorsa, dinamik aralık kontrast oranını ifade eder (maksimum parlaklık bölü minimum parlaklık).

Bu teknolojiler, algılanan görüntülerin kalitesini artırır, çünkü insanların görsel sistemi, doğru koşullar altında, geniş bir kontrast oranı aracılığıyla ışığı ayırt edebilir. HDR sistemleri, görülen renklerin derinliğini ve aralığını iyileştirmenin yanı sıra karanlık veya parlak alanlarda kaybolabilecek ince ayrıntıların korunmasına yardımcı olur. Sabit görüntüler, filmler ve işlenmiş grafikler, yüksek kaliteli bir HDR ekranda sunulduğunda çok daha iyi görünür.

HDR kullanan teknoloji genellikle SDR‘den (Standart Dinamik Aralık) daha pahalıdır, çünkü daha karmaşık veya üretimi daha zor parçalar kullanılır. Ayrıca işlenmesi ve aktarılması gereken daha büyük miktarda veri kullanırlar.

Dijital Rengi Anlayalım

Bilgisayarlar ve teknolojik araçlar, bir renk kanalının değerini değiştirerek ekranlarda görüntüler oluşturur. Bunlar, belirli bir rengi (özellikle kırmızı, yeşil ve mavi) temsil etmek için kullanılan değerlerdir ve diğer her renk, RGB renk modeli olarak bilinen yöntem kullanılarak bu üçünün birleşimiyle oluşturulur.

Bu, üç renk değerini basitçe toplayan matematiksel bir sistemdir ancak kendi başına pek bir yararı yoktur. Model, insan görsel sisteminin çalışma şekli gibi yönleri hesaba katmak için renklerin nasıl yorumlanacağı hakkında daha fazla bilgiye ihtiyaç duyar ve sonuç bir renk skalası (Color Space) olarak bilinir. Pek çok farklı kombinasyon vardır ancak en bilinen renk skalalarından yada modlarından bazıları DCI-P3, Adobe RGB ve sRGB‘dir.

Bu tür renk skalaları, bizim tarafımızdan fark edilebilen her olası rengi kapsayamaz ve insan gözüyle görülebilen renk kümesine gam denir. Bunlar genellikle CIE xy renklilik diyagramı olarak bilinen şekilde görüntülenir:

HDR - CIE xy renklilik diyagramı

Monitör incelemelerinde, bu gamlara referanslar ve ekranın gamın ne kadarını kapsadığına dair ölçümler görülür. Ancak renk modelleri, skalalar ve gamlar temelde yalnızca bir grup matematik olduğundan, sayıları görüntünün doğru fiziksel temsiline dönüştürmek için çeşitli sistemlere ihtiyaç vardır.

Bu sistemlerin en önemlilerinden biri Elektro-Optik Transfer Fonksiyonu (Electro-Optical Transfer Function – EOTF) olarak adlandırılır. Bu, dijital bir görüntünün veya videonun elektrik sinyallerini, görüntülenen renklere ve parlaklık seviyelerine çeviren matematiksel bir işlemdir.

Profesyonel içerik oluşturucular, görüntülerin ve benzerlerinin olabildiğince doğru görüntülenmesini sağlamak için cihazlarını kalibre etmeye bolca zaman ayıracaktır.

Renk Derinliği Ne Kadar Önemli?

Modellerde işlenen renk kanalları, [0,1] aritmetik alanı veya yüzde değeri gibi çeşitli şekillerde temsil edilebilir. Ancak tüm matematiği işleyen cihazlar ikili sayılar kullandığından renk değerleri de bu formatta saklanır.

Dijital verilerin boyutu bit cinsinden ölçülür ve kullanılan miktar genellikle renk derinliği olarak adlandırılır. Ne kadar çok bit kullanılırsa, oluşturulabilecek farklı renk sayısı o kadar artar. Bu günlerde minimum standart her kanal için 8 bit kullanmaktır ve bu bazen R8G8B8 veya sadece 888 olarak yazılır. Tek bir bit iki değer sağlar (0 ve 1), iki bit 2 x 2 = 4 değer verir, ve böylece 8 bit 2 x 2 x … (8 kez) = 256 değer verir. Bunları 256 x 256 x 256 ile çarptığınızda 16.777.216 olası RGB kombinasyonu elde edersiniz. Bu, inanılmaz derecede çok sayıda renk gibi görünebilir. İhtiyacınız olandan çok daha fazla ve çoğunlukla öyledir.

HDR - color gradiant

Şu an tek bir renk kanalına odaklanalım. Yukarıdaki görselde, kullanılan bit sayısına bağlı olarak kırmızı kanalın nasıl değiştiğini görebilirsiniz. Diğerlerine kıyasla 8 bit ne kadar pürüzsüz değil mi? Bu şekilde tamamen normal görünebilir ve daha fazla bit kullanmaya gerek yoktur.

Ancak renkleri bir kez karıştırmaya başladığınızda 8 bit yeterli olmaz. Görüntüye bağlı olarak, rengin bir değerden diğerine atlıyor gibi göründüğü işaretli bölgeleri tespit etmek kolaydır. Aşağıdaki görselde, sol taraftaki renkler kanal başına 2 bit kullanılarak simule edilmiştir, oysa sağ taraf standart 8 bittir.

HDR - renk - bit

Daha yüksek bir renk derinliği değeri kullanmak sorunu ortadan kaldıracaktır, ancak çok büyütmenize gerek yok. 10 veya 12 bit fazlası yeterlidir, çünkü 10 bitte bile bir renk kanalının gradyanında 1024 adım olacaktır. Bu, 8 bite göre dört kat daha fazla renk değişimi demek.

Çok geniş bir renk gamına sahip bir renk skalası kullanıldığında, daha büyük bir renk derinliği kullanmak daha da önemli hale gelir. sRGB, Hewlett Packard ve Microsoft tarafından 20 yıldan fazla bir süre önce geliştirildi, ancak neredeyse tamamı renk derinliği için 8 bit kullandığından günümüz ekranları için hala mükemmel şekilde uygundur. Ancak, Kodak‘ın ProPhoto RGB renk skalası o kadar büyük bir gam içerir ki, şeritlenmeyi önlemek için 16 bit renk kanalları gerekir.

Ekranlar Görüntüyü Nasıl Oluşturur?

Günümüz bilgisayar monitörlerinin, televizyonların, tablet ve telefon ekranlarının çoğu, bir görüntü oluşturmak için iki teknolojiden birini kullanır: Işığı engelleyen sıvı kristaller (LCD) veya ışık yayan küçük diyotlar (LED‘ler). Bazı durumlarda, LCD‘nin bloke ettiği ışığı oluşturmak için LED‘ler kullanılarak ikisinin bir kombinasyonu kullanılır.

Mesela şu anda satın alabileceğiniz en iyi monitörlerden bazılarına bakarsanız, çoğunun içinde LCD paneller bulunur. Bunlardan birini parçalara ayırıp, ekrana yakından bakarsanız aşağıdaki gibi bir görüntü ile karşılaşabilirsiniz.

HDR - ekran içi

Burada, her bir pikseli (resim öğesi) oluşturan bağımsız RGB renk kanallarını net bir şekilde görebilirsiniz. Bu örnekte, her biri aslında sadece o rengin geçmesine izin veren küçük bir filtredir. LED kullanan ekranlar, (üst düzey monitörlerdeki veya pahalı telefonlardaki OLED paneller gibi) doğrudan ışık rengini oluşturdukları için onları kullanmaya gerek duymazlar.

Hangi teknoloji kullanılırsa kullanılsın, içinden ne kadar ışık geçebileceğinin veya yayılabileceğinin bir sınırı vardır. Bu miktar parlaklık olarak adlandırılır ve metrekare başına nit veya kandela cinsinden ölçülür. Tipik bir monitörün en yüksek parlaklığı, örneğin 250 nit olabilir. Bu, tüm piksellerin beyaza ayarlanmasıyla elde edilir (her RGB kanalı için maksimum değerler). Bununla birlikte, minimum değeri tespit etmek biraz daha zordur. LCD ekranlar, ışığın geçmesini engellemek için sıvı kristaller kullanarak çalışır fakat bir miktar ışık her zaman kristallerin arasından gizlice geçmeyi başarır. Bu sadece 0,2 nit gibi çok küçük bir parlaklık miktarı olabilir, ancak dinamik aralığın bir şeyin maksimum ve minimum değerleri arasındaki oran olduğunu unutmayalım. Maksimum 250 ve minimum 0,2 ise, bu 250/0,2 = 1250 dinamik aralıktır. LCD ekranlarda minimum parlaklığı düşürmek çok zor olduğu için üreticiler maksimum parlaklığı artırarak dinamik aralığı iyileştirir.

Işığı kristaller aracılığıyla iletmek yerine yayan ekranlar bu açıdan çok daha başarılıdır. LED’ler kapalıyken, minimum parlaklık o kadar düşüktür ki, gerçekten ölçemezsiniz. Bu aslında, OLED (Organik LED’ler) panelli ekranların teorik olarak sonsuz kontrast oranlarına sahip olduğu anlamına gelir.

HDR Formatları ve Sertifikaları

Üreticiler, monitörlerinin HDR10 ve DisplayHDR 400 olmak üzere iki açıdan HDR özellikli olduğunu öne sürer.

HDR10

HDR10, Tüketici Teknolojisi Derneği (Consumer Technology Association) tarafından oluşturulan ve renk uzayı, renk derinliği, aktarım ve diğer öğeler için çeşitli teknik yönleri ortaya koyan bir video formatı sertifikasıdır.

sRGB, aktarım için görece basit bir gama eğrisi kullanırken; HDR10 formatı, Perceptual Quantizer (PQ – Algısal Niceleyici) olarak bilineni kullanır ve yüksek dinamik aralığa sahip içerik için çok daha uygundur. Benzer şekilde, bu format için renk uzayı, sRGB ve Adobe RGB‘den daha geniş bir gam içerir.

HDR - Perceptual Quantizer

Bu spesifikasyon, şeritlenmeyi önlemek için renk derinliğinin minimum 10 bit olmasını da gerektirir. Format ayrıca sabit meta veriler (ekranın video sinyallerini ayarlamasına izin vermek için ekranın gösterdiği videonun tamamı hakkında daha fazla bilgi) ve sıkıştırma kullanılırken renk alt örneklemesi 4:2:0 desteği içerir.

HDR10+, HLG10, PQ10, Dolby Vision gibi birden fazla HDR video formatı vardır ve bunlar lisanslama maliyeti, aktarım işlevi, meta veriler ve uyumluluk açısından farklılık gösterir. Yine de çoğu aynı renk skalasını ve derinliğini kullanır.

DisplayHDR 400

DisplayHDR 400, VESA (Video Electronics Standards Association) tarafından verilen başka bir sertifikadır. HDR10 ve diğerlerinin tamamı içerikle ilgiliyken; DisplayHDR 400, onu görüntüleyen donanımı kapsar.

Aşağıdaki tabloda da belirtildiği gibi VESA, üreticilerin sertifikaya başvurmadan önce monitörlerinin parlaklık, renk derinliği ve renk uzayı kapsamı ile ilgili belirli gereksinimleri karşılamasını şart koşar.

HDR - VESA

Filmler ve HDR

En yeni filmleri yüksek dinamik aralıkla izlemek istiyorsanız üç şeye ihtiyacınız olacak: HDR TV veya monitör, HDR biçimlerini destekleyen bir oynatma cihazı ve HDR kodlu bir film. HDR içeriği yayınlamayı planlıyorsanız, o zaman fazladan bir şeye ihtiyacınız olacak ve bu da iyi bir internet bağlantısı.

HDR televizyon veya monitörleri ele aldık sıra, ister Blu-ray oynatıcı ister akış hizmeti olsun, filmleri oynatan cihazlara geldi. Amazon, Apple, Google ve Roku‘nun en son cihazlarının neredeyse tamamı çeşitli formatları destekler (genellikle yalnızca en ucuz modellerde yoktur). Disney Plus, Netflix ve Prime Video gibi akış servisleri HDR formatlarından birinde kodlanmış içerik sunar, ancak çoğu zaman bunları bulmak için çeşitli menülerde arama yapmanız gerekir; herhalükarda bunun için de fazladan ödeme yapmanız gerekecek. Filmleri fiziksel ortamda izlemeyi tercih ediyorsanız, Blu-ray cihazınızın teknik özelliklerini kontrol etmeniz gerekir. En yeni 4K oynatıcılar bunu destekleyecektir, ancak daha eski olanlar muhtemelen desteklemeyecektir. PC’nizde bir HDR filmi izlemek istiyorsanız, pek çok güçlük için hazırlıklı olun. Grafik kartınızın ve ekranınızın HDCP 2.2‘yi desteklemesi ve Windows’ta HEVC codec bileşenlerinin kurulu olması gerekecek.

Video Oyunlarında HDR Kullanımı

Video oyunlarında 3D işlenmesinin ilk zamanlarında, grafik kartları tüm hesaplamaları her renk kanalı için 8 bitlik tamsayı değerleri kullanarak yapıyor ve tamamlanmış görüntüyü aynı renk derinliğine sahip bir bellek bloğunda saklıyordu. Bugünün GPU’ları, bu matematiğin çoğunu 32 bitlik kayan noktalı sayılar kullanarak yapıyor ve çerçeve arabelleği (frame buffer) genellikle aynı oluyor. Bu değişikliğin nedeni, oluşturma kalitesini iyileştirmekti. Yüksek hassasiyetli sayıların kullanılması, oyun geliştiricilerin oyunlarını yüksek bir dinamik aralıkla oluşturmalarına da olanak tanır.

Bunu yapabilme yeteneği yaklaşık 20 yıldır mevcut ve HDR oluşturmayı kullanan ilk oyunlardan biri, Half-Life 2 oyununun Lost Coast genişletmesiydi. Bu teknolojinin ilk denemesinde, Lost Coast‘un farkını aşağıdaki görselden inceleyebilirsiniz.

HDR - Half Life 2

Az sayıda oyun, HDR monitörler için doğrudan destek sunuyor. Bazı durumlarda, açma/kapama geçişinden başka bir şey olmazken, diğerleri işlemeyi ekranın özelliklerine en uygun şekilde ayarlamak için ek ayarlar sağlayabiliyor. Mesela Cyberpunk 2077, frame buffer’ı HDR10 gereksinimlerine uyacak şekilde biçimlendirebilir, ancak daha sonra, monitörünüzün parlaklık düzeylerine göre eşleme işlemini ayarlamanıza izin verir. Bu tür HDR önermesi, ışın izlemeyi destekleyen oyun yelpazesinden çok daha seyrektir. HDR’ın sunabileceği görselin aslına uygunluktaki başarısı göz önüne alındığında, daha fazla geliştiricinin bunu yapmayı seçmemesi üzücü gelebilir.

Windows 11’de bunu aşmanın bir yolu, Otomatik HDR (Auto HDR) özelliğini kullanmaktır. Microsoft’un DirectX 11 veya 12 API‘sini kullanan oyunlarda bu seçeneğin etkinleştirilmesi, PC’nizi SDR çerçeve arabelleğinde bir algoritma çalıştırarak onu bir HDR ile eşlemeye zorlar.

Başlat Menüsü > Ayarlar > Ekran > HDR veya Windows Oyun Çubuğunu açmak için Windows tuşu + G‘ye basarak bu seçeneğe ulaşabilirsiniz. Otomatik HDR‘nin sonuçları çeşitlidir. Bazı oyunlar neredeyse hiç gelişme göstermezken, diğerleri tamamen dönüştürülmüştür.

Herhangi bir ton eşlemesi uygulanmadan önce kaç adet yüksek hassasiyetli shader’lar ve işleme hedefinin kullanıldığına bağlıdır. Basit bir gerçek zamanlı strateji oyununun (Real-time strategy -RTS) gözle görülür bir değişiklik göstermesi olası değildir, oysa çok sayıda gerçekçi grafikleri olan bir açık dünya oyununun gelişme göstermesi muhtemeldir.

HDR Henüz Standartlaşamadı

En iyi HDR deneyiminin halen pahalı OLED ekranların tekelinde olması sebebiyle, HDR hâlâ çoğu kişiye ulaşabilmiş değil. Microsoft ve diğer şirketler kullanımını teşvik etmeye çalıştılarsa da, iyi bir donanım milyonlarca kullanıcının karşılayabileceği bir fiyat aralığına ulaşana kadar bu mümkün görünmüyor. Yine de tıpkı 4K ve yüksek yenileme hızlarının eskiden çok pahalı olması gibi, yakın gelecekte iyi bir HDR monitörün her bütçeyi kapsayan bir aralığa gireceği bir noktaya gelinecek.

Kaynak: Techspot

 

Görüntülenmeler:
1442
İlgili Kategoriler
Sözlük
Social Media Auto Publish Powered By : XYZScripts.com