Cos'è l'HDR (High Dynamic Range)?

L’obiettivo di ogni schermo in nostro possesso è da sempre uno: riprodurre un contenuto e farlo nella maniera più accurata possibile all’immagine originale.

Per fare ciò, i produttori di pannelli devono costantemente migliorare le loro tecnologie, creando nuovi standard industriali che aiutino ad arrivare alla massima fedeltà. Tra questi si trova lo standard HDR, ormai quasi un must delle nuove TV ma con qualche grosso problema di marketing.

# Gamma dinamica nei televisori

Il contrasto di un televisore è la differenza tra quanto scuro e quanto luminoso può diventare lo schermo. La gamma dinamica descrive gli estremi di quella differenza, e quanti dettagli possono essere mostrati nel mezzo. Essenzialmente, la gamma dinamica è il contrasto del display, e l’HDR rappresenta l’ampliamento di quel contrasto. Tuttavia, espandere semplicemente la gamma tra chiaro e scuro non è sufficiente a migliorare il dettaglio di un’immagine. Se un pannello può raggiungere 200 Nits (relativamente poco luminoso) o 2.000 Nits (incredibilmente luminoso), e se i suoi livelli di nero sono 0.1 Nits (sbiadito, quasi grigio) o 0.005 Nits (incredibilmente scuro), può mostrare solo così tante informazioni in base al segnale che riceve.

Nota: cd/m^2 significa candele al metro quadro e si trova solitamente indicato come “Nits”

Molti formati video popolari, tra cui la televisione broadcast e i dischi Blu-ray, sono limitati da standard stabiliti in base ai limiti fisici delle vecchie tecnologie.

# Cos’è l’HDR?

L’HDR in sostanza rimuove le limitazioni presenti nei vecchi segnali video e fornisce informazioni su luminosità e colore in una gamma molto più ampia. I display con capacità HDR possono quindi leggere queste informazioni e mostrare un’immagine costruita da una gamma più ampia di colori e luminosità. Oltre alla gamma più ampia, il video HDR contiene più dati che definiscono più tra gli estremi: questo significa che oggetti molto luminosi e oggetti molto scuri sullo stesso schermo possono essere mostrati molto luminosi e molto scuri se il display lo supporta, con tutti i passi necessari in mezzo descritti nel segnale e non sintetizzati dal processore di immagini.

Per dirla più semplicemente, il contenuto HDR su televisori compatibili HDR può diventare più luminoso, più scuro e mostrare più sfumature di grigio nel mezzo (assumendo che i televisori abbiano pannelli che possono diventare abbastanza luminosi e scuri da rendere giustizia al segnale; alcuni televisori economici accettano segnali HDR ma non mostreranno un gran miglioramento rispetto ai segnali non-HDR). Allo stesso modo, possono produrre rossi, verdi e blu più profondi e vividi, e mostrare più sfumature nel mezzo.

Questa operazione richiede però molti più dati, e come il video ad altissima definizione, i Blu-ray non possono gestirli. Fortunatamente, ora abbiamo Ultra HD Blu-ray, un tipo di disco (distinto dal Blu-ray, nonostante il nome) che può contenere più dati, ed è costruito per contenere video 4K, video HDR, e anche un audio surround come il Dolby Atmos.

Per sfruttare questo tipo di disco sono necessari lettori Ultra HD Blu-ray dedicati o una console di gioco relativamente nuova per riprodurli.

Anche lo streaming online offre la possibilità di vedere alcuni contenuti in HDR, a patto che abbiamo una connessione in grado di sostenere questo carico di dati (di solito è raccomandata una banda tra i 15mbps ed i 25mbps per un video in 4k).

# Cos’è il Color Gamut?

Qui è dove l’HDR diventa un po’ più confuso.

L’ampia gamma di colori è un’altra caratteristica dei televisori di fascia alta, ed è ancora meno definita dell’HDR. È inoltre collegato all’HDR, ma non direttamente: quest’ultimo ha a che fare con la quantità di luce che un televisore deve emettere, o luminanza. La gamma e il valore del colore, definito separatamente dalla luce, si chiama cromaticità. Sono due valori separati che interagiscono tra loro in diversi modi, ma sono ancora distinti.

Tecnicamente, l’HDR si interfaccia nello specifico solo con la luminanza, perché questo è ciò che è la gamma dinamica: la differenza tra luce e buio su uno schermo. Il colore è un valore completamente separato basato su livelli assoluti di rosso, verde e blu, indipendentemente dal formato del video. Tuttavia, sono legati insieme da come percepiamo la luce, e una maggiore gamma di luce significa che percepiremo una maggiore gamma di colori. Per questo motivo, i televisori con capacità HDR possono spesso mostrare ciò che viene chiamato “ampia gamma di colori”, o una gamma di colori al di fuori dei valori di colore standard utilizzati nella TV broadcast (chiamata Rec.709).

Questo non significa che l’HDR garantisca una varietà maggiore di colori, o che siano coerenti: la maggior parte dei televisori oggi può raggiungere i valori Rec.709, ma questo standard lascia indietro una fascia di colori che l’occhio può vedere ma che quei televisori non possono mostrare. DCI-P3 è uno spazio colore standard per il cinema digitale, ed è molto più ampio. Rec.2020 è lo spazio colore ideale per i televisori 4K, ed è ancora più ampio. Ed ecco il colpo di scena: Rec.2020 si applica sia all’SDR che all’HDR, perché l’HDR non si occupa direttamente dei livelli di colore.

Il grafico qui sopra mostra la gamma di colori che l’occhio umano può rilevare come un arco, e i tre spazi di colore che abbiamo menzionato come triangoli. Come possiamo vedere, REC.2020 prende uno spazio notevolmente più grande.

Tutto questo può sembrare confuso, ma si riduce a questo: L’HDR non garantisce che avremo più colori. Tuttavia molti televisori HDR hanno coincidenzialmente un’ampia gamma di colori, ma non tutti.

# Tipi di HDR

L’HDR non è del tutto universale; è attualmente diviso in due formati principali, con alcuni altri che stanno prendendo piede.

L’HDR, detto in breve (e molto alla buona) è una tecnologia che è in grado di migliorare i colori generali del pannello che sia di una TV, un monitor o un telefono, ma il pannello dev’essere in grado supportare correttamente questa tecnologia. Con ciò si intende che deve soddisfare i requisiti minimi per essere in grado di far funzionare al meglio l’HDR. Quindi se il pannello non fosse in grado di soddisfare questi requisiti è meglio evitare di utilizzare l’HDR visto che non ci sarebbero miglioramenti o addirittura l’immagine potrebbe peggiorare. (Spoiler: molti monitor e TV non raggiungono i requisiti).

Esistono attualmente vari “livelli” dell’HDR e ognuno ha i relativi requisiti minimi:

• HDR 400: profondità del colore da minimo 8 bit reali, luminanza bianca di picco da minimo 400 Nits, Global Dimming e un gamut ampio. Di fatto però non offre niente che rientra nel “reale” HDR (infatti non necessita neanche del local dimming - cosa diversa del Global Dimming - e di un gamut che superi l’sRGB)
• HDR 500: profondità del colore da minimo 10 bit reali, una luminanza bianca di picco da minimo 500 Nits, un gamut ancora più ampio e il local dimming;
• HDR 600: profondità del colore da minimo 10 bit reali, una luminanza bianca di picco da minimo 600 Nits, un gamut ancora più ampio e local dimming come sopra;
• HDR 1000: una luminanza bianca di picco da minimo 1000 Nits, local dimming che aumenti del doppio i contrasti, una profondità del colore da minimo 10 bit reali e un gamut ancora più vasto.
• HDR 1400: è il meno diffuso in assoluto, caratterizzato da una luminanza bianca di picco da minimo 1400 Nits ed un contrasto dimanico tre volte più ampio dell’HDR 1000.

L’HDR è una tecnologia ancora acerba sui monitor: sono pochi quelli in commercio che riescono a soddisfare i requisiti minimi dall’HDR 500 in su e gli unici che sono in grado di farlo risultano essere particolarmente costosi.

Per vedere se un monitor soddisfa i requisiti di un determinato “livello” di HDR occorre ovviamente guardare le specifiche nel dettaglio e vedere numerose recensioni di testate serie e dotate di una strumentazione adeguata.

Ora che abbiamo fatto un po’ di chiarezza, vediamo insieme quali sono i vari tipi di HDR.

# Dolby Vision

Dolby Vision è il formato HDR di Dolby. Nonostante Dolby richieda una certificazione per i media e gli schermi per certificare la compatibilità con Dolby Vision, questo “premio” non è così specifico e assoluto come HDR10. Il contenuto Dolby Vision usa metadati dinamici.

# Metadati statici e dinamici

Mentre i metadati statici mantengono livelli specifici di luminosità in qualsiasi contenuto si guardi, quelli dinamici regolano quei livelli in base alla scena o addirittura al fotogramma, preservando più dettagli tra le scene che sono molto luminose o molto scure.

Modificando dinamicamente i livelli massimi e minimi di luce che un televisore deve emettere, la stessa quantità di dati che verrebbe assegnata all’intera gamma di luce utilizzata da un intero film o spettacolo può essere impostata su un intervallo molto più specifico e mirato. In parole povere, le scene più scure possono conservare quindi più dettagli nelle ombre e le scene più chiare possono mantenere più particolari nelle luci.

Dolby Vision usa anche dei metadati che vengono adattati alle capacità del nostro specifico display, invece di avere a che fare con valori assoluti basati su come il video è stato masterizzato. I livelli di luce e colore da usare sono scelti in base a valori stabiliti tra il produttore del televisore e Dolby, tenendo conto delle capacità specifiche del televisore. Può potenzialmente permettere ai televisori di mostrare più dettagli di HDR10, ma questo dipende in definitiva da come il contenuto è stato masterizzato e da ciò che il vostro televisore può gestire in termini di luce e colore. L’aspetto della masterizzazione è importante, perché Dolby Vision è uno standard su licenza e non uno standard aperto come HDR10. Se Dolby Vision è disponibile nel video finale, ciò significa probabilmente che i flussi di lavoro Dolby sono stati utilizzati fino in fondo.

# HDR10

HDR10 è lo standard spinto da UHD Alliance. Si tratta di uno standard tecnico con gamme e specifiche definite che devono essere soddisfatte per i contenuti e i display per qualificarsi come utilizzabili. HDR10 utilizza metadati statici che sono coerenti su tutti i display. Questo significa che il video HDR10 imposta i livelli di luce e colore in valori assoluti, indipendentemente dallo schermo su cui viene mostrato. È uno standard aperto, quindi qualsiasi produttore o distributore di contenuti può usarlo liberamente.

# HDR10+

HDR10+ è uno standard sviluppato da Samsung. Si basa sull’HDR10 aggiungendo metadati dinamici, come Dolby Vision. Non usa metadati specifici per ogni schermo, ma regola la gamma di luce per ogni scena o fotogramma. Può potenzialmente aggiungere più dettagli all’immagine rispetto a quanto mostrato da HDR10, e come quest’ultimo è uno standard aperto che non richiede licenze particolari.

# Hybrid Log-Gamma (HLG)

Hybrid Log-Gamma (HLG) non è così comune come HDR10 o Dolby Vision, e c’è ancora molto poco contenuto per esso al di fuori di alcune trasmissioni BBC e DirecTV, ma potrebbe rendere l’HDR molto più disponibile.

Questo perché è stato sviluppato dalla BBC e dalla giapponese NHK per fornire un formato video che le emittenti potrebbero utilizzare per trasmettere in HDR (e SDR; HLG è retrocompatibile). Tecnicamente è molto più universale perché non usa affatto i metadati; invece sfrutta una combinazione della curva gamma che le TV usano per calcolare la luminosità per i contenuti SDR e una curva logaritmica per calcolare i livelli molto più alti di luminosità che le TV con capacità HDR possono produrre (da qui il nome Hybrid Log-Gamma).

HLG può funzionare con i televisori SDR e HDR perché non usa affatto i metadati, pur mantenendo una gamma molto più ampia di dati di luce. L’unico problema è l’adozione. È stato sviluppato per le emittenti, e non vediamo ancora molte emittenti che mostrano video 4K via etere, via cavo o via satellite. HLG ha ancora molta strada da fare in termini di contenuti.

Ognuno può offrire miglioramenti significativi rispetto alla gamma dinamica standard, ma hanno i loro vantaggi e svantaggi. In termini di adozione, HDR10 e Dolby Vision sono gli unici standard significativi che hanno molti contenuti e televisori compatibili disponibili. Dolby Vision offre potenzialmente un’immagine migliore, ma è anche meno comune di HDR10 perché è uno standard su licenza, basato sul flusso di lavoro e non aperto. HDR10+ è aperto, ma abbiamo bisogno di vedere più aziende che iniziano ad usarlo, e che più contenuti siano disponibili. HLG potrebbe diventare lo standard più universale grazie alla sua natura senza metadati, ma ancora una volta avremo bisogno di trovare effettivamente alcune cose da guardare in esso, prima.

# Cosa ci serve per sfruttare l’HDR

La prima cosa da fare per verificare se possiamo usufruire di contenuti HDR è controllare se il nostro TV o smartphone lo supporta; successivamente verifichiamo che il contenuto stesso possa essere riprodotto correttamente analizzando i requisiti e confrontandoli con le specifiche del nostro pannello.

I principali servizi di streaming come Amazon, Google Play, iTunes, Netflix, e YouTube ora supportano l’HDR su alcuni dei loro contenuti 4K. HDR10 è il più diffuso, ma si trovano anche Dolby Vision o altri formati. Sono poi presenti anche i dischi UHD Blu-ray, che spesso presentano HDR10 o occasionalmente Dolby Vision HDR.

La PlayStation 5 e la Xbox Series X supportano entrambe HDR10 e Dolby Vision, sia per le app di streaming che per la riproduzione UHD Blu-ray. Le versioni completamente digitali delle console possono comunque trasmettere contenuti 4K HDR.

# Ne vale la pena?

Il 4K è ora lo standard effettivo per le TV, e l’HDR è una delle caratteristiche più importanti da considerare quando si acquista un nuovo televisore. Non è ancora ben diffuso, ma sia HDR10 che Dolby Vision hanno dimostrato di offrire dei miglioramenti convincenti nel contrasto e nel colore rispetto alla definizione standard, e ci sono molti contenuti da guardare con entrambi. Se vogliamo fare il salto e prendere un nuovo televisore, budget permettendo, l’HDR è una feature da tenere molto in considerazione.

Riadattato dalle fonti: PcMag ; TechRadar ; CNet