Dynamic HDR – เทคโนโลยีที่ใช้ในการแสดงภาพวิดีโอบนทีวีได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

ก่อนจะไปทำความรู้จักกับ Dynamic HDR ต้องเริ่มต้นด้วยการทำความรู้จักกับ HDR ซะก่อน ซึ่ง HDR ย่อมาจากคำว่า “High Dynamic Rangeแปลความง่ายๆ ก็คือ ช่วงการสวิงที่กว้างเมื่อนำคำว่า High Dynamic Range มาใช้กับสัญญาณภาพวิดีโอ ก็ออกมาเป็น High Dynamic Range Video หมายถึง สัญญาณภาพวิดีโอที่มีช่วงการสวิง (ความสว่างและขอบเขตสี) ได้กว้างนั่นเอง

จากสตูดิโอ สู่ทีวีที่บ้านท่าน

สัญญาณภาพวิดีโอที่เรารับชมกันบนจอทีวีถูกสร้างขึ้นในสตูดิโอด้วยมาตรฐานความสว่างและขอบเขตสีที่ใช้เป็นมาตรฐานอยู่ในวงการโปรเฟสชั่นแนล ซึ่งในแต่ละสตูดิโอจะใช้มาตรฐานในการสร้างภาพวิดีโอที่สูงมากทัดเทียมกัน ในขณะที่ทีวีที่มีขายอยู่ในตลาดคอนซูเมอร์มีคุณภาพหลากหลาย คือมีตั้งแต่ระดับ ดีที่สุดไปจนถึง แย่ที่สุดซึ่งแน่นอนว่า เมื่อนำภาพวิดีโอจากสตูดิโอมาฉายลงบนจอทีวีที่มีขายอยู่ตามห้างทั่วไป คุณภาพของภาพวิดีโอที่มาจากสตูดิโอก็จะด้อยลงไปตามคุณภาพของทีวีที่ใช้เปิด

เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่า แม้แต่ทีวีรุ่นท๊อปของแต่ละยี่ห้อในปัจจุบัน ก็ยังไม่สามารถแสดงภาพวิดีโอให้ได้คุณภาพออกมาเท่ากับจอมอนิเตอร์ที่สตูดิโอใช้ในการสร้างภาพวิดีโอขึ้นมาได้ ด้วยเหตุนี้ การพัฒนาประสิทธิภาพของทีวีในปัจจุบันและอนาคตจึงมุ่งเน้นไปที่คุณสมบัติพื้นฐาน 2 อย่างของการแสดงภาพวิดีโอของทีวี นั่นคือ สีสันและ ความสว่างซึ่งที่ผ่านมา ทีวีได้ถูกพัฒนาทางด้านสีสัน (ที่ควบคู่ไปกับความละเอียด) ไปไกลมากแล้ว ส่วนทางด้าน ความสว่างนั้นเพิ่งจะเริ่มปรากฏให้เห็นอย่างเป็นเรื่องเป็นราวก็ในยุคนี้ ด้วยการพัฒนาความสามารถของทีวีในการให้ความสว่างของภาพวิดีโอด้วยเทคโนโลยี HDR หรือ High Dynamic Range นี่เอง โดยที่เป้าหมายของการพัฒนา HDR ก็เพื่อทำให้ภาพวิดีโอที่มาจากสตูดิโอถูกฉายขึ้นบนจอทีวีให้ได้คุณภาพของภาพที่ดีที่สุดเท่าที่ทีวีเครื่องนั้นจะสามารถให้ได้ โดยมีปลายทางคือให้ออกมาเหมือนกับภาพวิดีโอที่สร้างขึ้นมาในสตูดิโอนั่นเอง

นี่คือที่มาและที่จะไปของ HDR ซึ่ง Dynamic HDR ก็คือรายละเอียดย่อยๆ ที่บรรจุอยู่ใน HDR นี่เอง

พื้นฐานของสัญญาณภาพวิดีโอ

ก่อนจะไปกระเทาะรายละเอียด Dynamic HDR ซึ่งเป็นพระเอกของเราในบทความนี้ ผมขอนำคุณไปทำความรู้จักกับพื้นฐานของสัญญาณภาพวิดีโอกันก่อน เป็นการแนะนำแบบสั้นๆ เพื่อจะได้เข้าใจว่า Dynamic HDR เข้าไปทำอะไรกับสัญญาณภาพวิดีโอบนทีวีเพื่อให้ได้คุณภาพของภาพที่ดี

สัญญาณภาพวิดีโอก็คือภาพเคลื่อนไหวที่ท่านรับชมกับบนจอทีวี ไม่ว่าจะเป็นรายการทีวีที่ออกอากาศมาจากสถานีโทรทัศน์ช่องต่างๆ หรือภาพยนตร์ที่สร้างจากค่ายหนังต่างๆ รวมถึงสัญญาณภาพเคลื่อนไหวที่ถ่ายทำด้วยกล้องวิดีโอทุกชนิด สัญญาณภาพทั้งหมดนั้นจะมีส่วนประกอบพื้นฐานหลักๆ อยู่ 2 อย่างที่เหมือนกัน นั่นคือ 1. สีสัน (Chrominance) กับ 2. ความสว่าง (Luminance)

สีสันของภาพวิิดีโอ (Chrominance)

สีสันของภาพจริงในธรรมชาตินั้น ยังไม่มีกล้องถ่ายภาพยนตร์และกล้องวิดีโอตัวไหนในโลกที่สามารถถ่าย (capture) สีสันเหล่านั้นมาได้ครบทุกสีเท่าที่สายตาของมนุษย์มองเห็น ปริมาณของสีสันของภาพวิดีโอที่ถ่ายเก็บมาจึงขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของกล้องและเลนส์ที่ใช้ถ่าย เราจึงพบว่า สีสันของภาพยนตร์เก่าๆ จะสู้ภาพยนตร์ใหม่ๆ ไม่ได้ ซึ่งในแง่สีสันของภาพวิดีโอนั้น มีมาตรฐานคอยกำหนดอยู่ เพื่อให้สตูดิโอจัดทำภาพวิดีโอออกมาให้ผู้บริโภคสามารถฉายบนจอทีวีเพื่อรับชมได้ โดยที่มาตรฐานของขอบเขตสีเรียกว่ามาตรฐาน “Color Gamutซึ่งจะปรับเปลี่ยนมาตรฐานไปเรื่อยๆ ตามพัฒนาการของกล้อง, เลนส์ ที่ใช้ในการถ่ายภาพวิดีโอ และตามพัฒนาการของเทคโนโลยีจอภาพ (display panel) ที่ใช้ในการผลิตทีวี

ภาพแสดงมาตรฐานของขอบเขตสี (Color Gamuts) ในยุคที่ผ่านมาก่อนหน้าปัจจุบัน แสดงขอบเขตของสีด้วยรูปสามเหลี่ยมกรอบใน ที่ใช้ชื่อรหัสว่า Rec.709 ซึ่งใช้กับ HDTV (High Definition TV) ที่กำหนดจำนวนเม็ดสี (pixel) บนหนึ่งเฟรมภาพอยู่ที่ 1080p (1920 x 1080 = 2,073,600 พิกเซล) ในขณะที่มาตรฐานของขอบเขตสีที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันคือมาตรฐาน UHDTV (Ultra High Definition TV) ที่กำหนดจำนวนเม็ดสีของแต่ละเฟรมภาพอยู่ที่ระดับ 4K หรือ 3840 x 2160 = 8,294,400 พิกเซล ซึ่งมากกว่ามาตรฐาน HDTV ถึง 4 เท่า และสามารถแสดงขอบเขตสี (กรอบนอกที่เป็นรหัส Rec.2020) ได้กว้างกว่า HDTV มาก แต่กระนั้น จำนวนสีที่มาตรฐาน UHDTV แสดงออกมาก็ยังน้อยกว่าจำนวนสีที่ตาของมนุษย์มองเห็นอยู่อีกนิดหน่อย (ในรูปเกือกม้า)

เมื่อพูดถึงพัฒนาการ หากมองในแง่สีสันของภาพ ก็ต้องยอมรับว่า ทีวีของผู้บริโภคทุกวันนี้ได้พัฒนาในส่วนของการแสดงสีสันออกมาได้เยอะมาก ใกล้เคียงกับระดับความสามารถในการมองเห็นของตามนุษย์เข้าไปทุกทีแล้ว จนมีคนมองว่า การพัฒนาในส่วนของเม็ดสีที่จะเพิ่มขึ้นไปเป็นระดับ 8K ในอนาคตอันใกล้อาจจะทำให้มนุษย์ทั่วไปรับรู้ได้ไม่มากนักถึงสิ่งที่ดีขึ้นกว่า 4K นั่นคือเหตุผลสำคัญที่ทำให้อุตสาหกรรมทีวีต้องหันมาพัฒนาคุณสมบัติอีกส่วนหนึ่งซึ่งมีความสำคัญไม่น้อยไปกว่าทางด้านสีสัน นั่นคือทางด้าน ความสว่างของภาพนั่นเอง

ความสว่างของภาพวิดีโอ (Luminance)

ภาพและลักษณะสีสันของภาพที่เรามองเห็นในธรรมชาติ เกิดจากแสงสว่างส่องไปกระทบวัตถุแล้วสะท้อนมาเข้าตาเรา ซึ่งปริมาณของแสงสว่าง (brightness) ที่ตกกระทบวัตถุ จะเป็นตัวกำหนดความชัดเจนของภาพ (contrast) ถ้าแสงสว่างมาก เราจะมองเห็นวัตถุได้ชัด ทั้งรายละเอียดทางด้านรูปทรงของวัตถุรวมถึงรายละเอียดทางด้านสีสันของวัตถุนั้น แต่เนื่องจากดวงตาของมนุษย์มีขอบเขตจำกัดในการรับแสง ยิ่งเป็นเลนส์ถ่ายภาพวิดีโอก็จะมีความจำกัดในการรับแสงมากกว่าตามนุษย์ลงไปอีก แต่กระนั้น เลนส์+กล้องถ่ายภาพยนตร์ในปัจจุบัน สามารถรองรับความสว่างของแสงได้มากกว่าความสามารถของทีวีในการแสดงความสว่างของภาพวิดีโอหลายเท่า

ในอุตสาหกรรมภาพถ่ายและวิดีโอ ก็มีมาตรฐานในการกำหนดขอบเขตความสว่างของภาพไว้ให้ผู้ที่เกี่ยวข้องใช้เป็นเกณฑ์ในการถ่ายทำ, ตัดต่อ และใช้ทำมาสเตอร์เพื่อให้ภาพวิดีโอที่ผลิตด้วยมาตรฐานสตูดิโอสามารถนำมาฉายลงบนทีวีของผู้บริโภคทั่วไปได้ ภาพด้านบนเป็นหน่วยวัดความสว่างของสัญญาณภาพวิดีโอตามมาตรฐานที่เรียกว่า IRE เป็นการกำหนดความสว่างโดยแบ่งออกเป็นช่วงๆ ตั้งแต่สว่างสูงสุดคือ 100 IRE (สีขาว) แล้วค่อยๆ มืดลงไปเรื่อยๆ จนถึงระดับมืดสุดคือ 0 IRE (สีดำ) ซึ่งในการแสดงผลบนทีวีนั้น วงจรภาพวิดีโอของทีวีจะทำการแสดงระดับความสว่างแต่ละช่วงออกมาเป็นโวลเตจทางไฟฟ้า สำหรับทีวีที่ใช้เทคโนโลยีจอที่รองรับภาพเป็น pixel จะใช้ความละเอียดเชิงดิจิตัล (bit) ในการเกลี่ยระดับความสว่างมืดของภาพออกมา ถ้าพิกเซลของภาพตำแหน่งใดมีความสว่างสูง วงจรไฟฟ้าของทีวีก็จะแสดงออกมาเป็นโวลเตจที่มีค่าสูง (หน่วยแค่ระดับมิลลิโวลท์) พิกเซลนั้นก็จะสว่างขึ้นมามาก ในทางเดียวกัน พิกเซลไหนที่มีความสว่างต่ำ วงจรไฟฟ้าของทีวีก็จะแสดงค่าโวลเตจออกมาน้อย ทำให้จุดนั้นของภาพบนจอมีลักษณะมืดลง และถ้าไม่มีความสว่างเลย ค่าทางไฟฟ้าของพิกเซลนั้นก็คือ 0 โวลต์ นั่นคือดำสนิทนั่นเอง

ในยุคแรกของทีวีจะแสดงภาพเฉพาะส่วนของ Luminance คือออกมาเป็นระดับต่างของสว่างกับมืด ที่เรียกว่าภาพขาวดำ ไม่มีส่วนของ Chrominance ที่เป็นส่วนของสีของภาพออกมาด้วย ทีวีสีเป็นพัฒนาการที่ตามออกมาภายหลัง เพราะการส่งผ่านข้อมูลทั้งสองส่วนของภาพวิดีโอคือทั้ง ความสว่าง (Luminance) และ สีสัน (Chrominance) ออกมาพร้อมกันต้องอาศัย bandwidth หรือสปีดในการรับ/ส่งข้อมูลของการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ที่สูงขึ้น

ก่อนไปถึง HDR ย้อนกลับไปดูพัฒนาการของทีวีกันก่อน

เนื่องจากเทคโนโลยีในการสร้างภาพเคลื่อนไหวของทีวียังมีข้อจำกัดในการแสดงขอบเขตของทั้งความสว่างและขอบเขตของสีสัน แม้ว่าตัวแผงจอ (display panel) หลังยุคอะนาลอกคือหลอดภาพ CRT ที่เปลี่ยนมาเป็นเทคโนโลยีดิจิตัลซึ่งเริ่มด้วย Plasma-TV มาเป็น LCD-TV และกำลังอยู่ในช่วงเวลาของเทคโนโลยี OLED ในปัจจุบัน ซึ่งก็ทำให้ความสามารถในการแสดงความสว่างและสีสันของภาพวิดีโอของทีวีมีประสิทธิภาพสูงขึ้นมาเรื่อยๆ ก็ตาม แต่เมื่อนำไปเทียบกับสัญญาณภาพวิดีโอที่สร้างขึ้นมาในสตูิโอของค่ายหนังผู้ผลิตภาพยนตร์ต่างๆ แล้ว ก็ต้องยอมรับว่า ทีวียังมีความสามารถที่ต่ำต้อยกว่ามาตรฐานสตูดิโออยู่มาก โดยเฉพาะในส่วนของความสว่างของภาพ นั่นคือ ทีวีที่ผู้บริโภคใช้กันอยู่ตามบ้าน มีความสามารถในการแสดงความสว่าง (Luminance) ของภาพได้ ต่ำกว่าจอภาพมอนิเตอร์ที่สตูดิโอของค่ายหนังต่างๆ ใช้ในการผลิตภาพยนตร์มาก

อย่างที่กล่าวมาข้างต้น ถ้าพิจารณาพัฒนาการของระบบภาพของทีวีตั้งแต่เริ่มต้นมาตามลำดับ จะเห็นว่า เป็นการพัฒนาไปในแง่ของ สีสันที่อิงไปกับ ความละเอียดของภาพมากกว่าแง่อิื่น เริ่มจากมาตรฐานอะนาลอก NTSC/PAL ที่ให้ความละเอียด (resolution) ของสัญญาณภาพวัดตามแบบอะนาลอกอยู่ที่ 525/625 เส้น โดยมีความเร็วในการแสดงเฟรมภาพต่อวินาทีอยู่ที่ 29.97 FPS (เฟรมต่อวินาที) สำหรับฟอร์แม็ต NTSC และ 25 FPS สำหรับฟอร์แม็ต PAL ก่อนจะมาแปลงเป็นมาตรฐานดิจิตัลที่แสดงความละเอียดของแต่ละเฟรมภาพออกมาเป็นจำนวน pixel ซึ่งได้ออกมาเท่ากับระดับ SDTV หรือ Standard Definition TV อยู่ที่ 480i (720 x 480 พิกเซล) สำหรับมาตรฐาน NTSC เดิม และ 576i (720 x 576 พิกเซล) สำหรับมาตรฐาน PAL เดิม

หลังจากนั้น วงการทีวีก็ขยับเข้าสู่ยุคของ HDTV หรือ “High Definition TVคือเพิ่มความละเอียดของพิกเซล (จำนวนจุดภาพ) ในแต่ละเฟรมของภาพวิดีโอให้มากขึ้นเป็น 1280 x 720 พิกเซลในยุคแรกของมาตรฐาน HDTV ซึ่งมีชื่อเรียกนิคเนมว่า “HD readyก่อนจะมาปรับเป็น 1920 x 1080 พิกเซลเต็มสเปคฯ ของมาตรฐาน HDTV พร้อมกำหนดนิคเนมขึ้นมาเรียกว่า “Full HDซึ่งมาพร้อมกับสัดส่วนของจอทีวีที่ปรับเปลี่ยนจากเดิมเป็นสัดส่วน 4:3 มาเป็น Widescreen 16:9 จนถึงปัจจุบัน

และแล้วก็ถึงเวลาของ HDR (High Dynamic Range)

จากยุคของ HDTV โลกของเราก็ขยับเข้าสู่ยุคของ UHDTV หรือ “Ultra High Definition TVและเช่นเคย เราพัฒนาทีวีด้วยการเพิ่มความละเอียดของภาพเป็นอย่างแรก โดยการเพิ่มจำนวนพิกเซลในแต่ละเฟรมภาพวิดีโอขึ้นมาเป็น 3840 x 2160 พิกเซล และตั้งนิคเนมขึ้นมาเรียกสั้นๆ ว่ามาตรฐานของภาพ 4K หลังจากทีวีที่มีความละเอียดระดับ 4K ถูกผลิตออกมาวางจำหน่ายได้สักพัก ปรากฏว่าได้รับการตอบรับจากผู้บริโภคไม่แรงตามคาด ผลจากการวิเคราะห์ของผู้เชี่ยวชาญระบุว่า ผู้บริโภคส่วนใหญ่ที่ใช้ทีวีมาตรฐานเดิมคือ HDTV ไม่รู้สึกว่า UHDTV มีความคมชัดมากขึ้นเยอะพอให้พวกเขาต้องควักเงินซื้อเพื่อเปลี่ยนทีวีเก่าที่ยังคงใช้งานได้ดี

เมื่อเป็นเช่นนั้น ทางผู้ผลิตทีวีจึงต้องค้นหาเทคนิคใหม่ๆ เข้ามานำเสนอเพื่อจูงใจให้ผู้บริโภคสนใจซื้อทีวีใหม่ไปเปลี่ยนของเก่า เริ่มด้วยการเพิ่มความสามารถในการแสดงภาพ 3D เข้ามา แต่ก็ไม่ได้รับความสนใจมากนัก สุดท้ายจึงมาลงเอยที่ HDR หรือ “High Dynamic Rangeนี่เอง

HDR คืออะไร.?

สรุปความหมายสั้นๆ ง่ายๆ HDR คือความพยายามที่จะถ่ายภาพและแสดงผลภาพวิดีโอที่มีระดับความสว่างของแสงในภาพที่เปิดกว้างมากที่สุดนั่นเอง

เมื่อกลับไปพิจารณาที่ชาร์ต Video Luminance หรือแถบสีดำเทาขาว ที่แสดงระดับความมืดสว่างของแสงที่ใช้เป็นมาตรฐานในการถ่ายภาพวิดีโอ, ตัดต่อ และแสดงผลบนจอ เทียบกับผลของภาพบนจอทีวีตามตัวอย่างภาพด้านบน คุณจะสังเกตเห็นว่า จอทีวีที่สามารถแสดงความสว่างได้ กว้างกว่า” (ภาพขวา) จะให้ภาพที่มีพลังมากกว่า ใกล้เคียงบรรยากาศของภาพจริงๆ ในธรรมชาติมากกว่า ตรงจุดที่เป็นไฮไล้ท์จะมีความสว่างสูงกว่า ในขณะที่ตรงจุดเงามืดของภาพก็ให้เงาดำที่ลงลึกมากกว่า ไม่ฟุ้งขาวเหมือนภาพที่ปรากฏบนจอทีวีที่รองรับการแสดงความสว่างได้แค่ระดับ Standard Dynamic Range (ภาพซ้าย) ซึ่งน่าแปลกเมื่อพบว่า ทั้งๆ ที่ทั้งสองภาพมีความละเอียด (จำนวนพิกเซล) เท่าๆ กัน แต่มองแล้วกลับรู้สึกว่า ภาพทางขวาที่ให้ความสว่างสูงกว่ามีความ คมชัดต่อสายตามากกว่าภาพทางซ้าย สาเหตุก็เพราะว่า ภาพทางขวาให้ความสว่างที่มากพอต่อสายตาเรานั่นเอง นี่เป็นเหตุผลสนับสนุนข้อเท็จจริงที่ว่า ความสว่างของภาพมีผลต่อความคมชัด

หน่วยวัดความสว่างของภาพที่ใช้เป็นมาตรฐานในวงการโฮมเธียเตอร์เรียกว่า “nitหรือ “cd/m2ซึ่งเป็นการวัดความสว่างของเทียนที่จุดต่อพื้นที่หนึ่งตารางเมตร อย่างเช่น 1 cd/m2 ก็คือความสว่างของเทียน 1 เล่มบนพื้นที่ 1 ตารางเมตร ซึ่งจอมอนิเตอร์ที่ใช้ในการตัดต่อทำมาสเตอร์สำหรับภาพวิดีโอของภาพยนตร์ต่างๆ จะมีความสว่างสูงสุดอยู่ที่ระดับ 4,000 cd/m2 ในขณะที่จอทีวีรุ่นท๊อปๆ ระดับไฮเอ็นด์ในปัจจุบันบางรุ่นสามารถให้ความสว่างพุ่งขึ้นไปได้สูงถึง 1,000 cd/m2 สูงกว่าความสว่างของจอทีวีมาตรฐาน SDR ในอดีตที่ให้ความสว่างออกมาได้แค่ 250-300 cd/m2 ถึง 4 เท่า แต่ทีวีรุ่นท๊อปๆ เหล่านี้ก็ยังให้ความสว่างสูงสุดออกมาได้แค่ 25% ของความสว่างสูงสุดของจอมอนิเตอร์ที่ใช้ในการตัดต่อสัญญาณภาพวิดีโอในสตูดิโอเท่านั้นเอง

ฟอร์แม็ตต่างๆ ของ HDR

แนวคิดพื้นฐานในการคิดค้นเทคโนโลยี HDR ขึ้นมาใช้นั้นเรียบง่ายมาก มันเริ่มด้วยข้อเท็จจริงที่ว่า ในภาพยนตร์เรื่องหนึ่งๆ ตั้งแต่ต้นจนจบ ภาพแต่ละซีนในภาพยนตร์เรื่องนั้นมี ความสว่างเฉลี่ยไม่เท่ากัน บางซีนก็ถ่ายตอนกลางคืน ในขณะที่บางซีนถ่ายตอนกลางวัน บางซีนถ่ายในร่ม ในขณะที่บางซีนถ่ายกลางแจ้ง สลับไปมาทั้งเรื่อง ซึ่งที่ผ่านๆ มา ผู้ใช้ทีวีต้องทำการปรับตั้งค่าความสว่างของทีวีให้ได้ค่าเฉลี่ยระหว่างความสว่างกับสีสันของภาพออกมาดีที่สุดโดยอ้างอิงกับแพลทเทิ้นที่ใช้ในการปรับตั้ง ซึ่งทำให้อัตราความสว่างของทีวีตัวนั้นมีค่าเฉลี่ยที่อาจจะ ต่ำกว่าหรือ สูงกว่าค่าเฉลี่ยของภาพยนตร์ที่เอามาฉายบนทีวีเครื่องนั้น กรณีที่ สูงกว่าก็จะทำให้มองเห็นรายละเอียดในที่มืดของภาพได้ดีในขณะที่จุดที่เป็นไฮไล้ท์ของภาพมีลักษณะ burn หรือสว่างโพลนเป็นสีขาวและสูญเสียรายละเอียดไป ส่วนในกรณีตรงข้าม ถ้าปรับตั้งค่าเฉลี่ยออกมา ต่ำกว่าก็จะได้ผลตรงข้ามกันคือได้เห็นรายละเอียดในจุดไฮไล้ท์ได้ดี ไม่สว่างโพลนจนเสียรายละเอียด แต่ในจุดมืดจะมีลักษณะเป็นปื้นดำ รายละเอียดจมหายลงไปในเงามืด

เทคโนโลยี HDR ที่ออกแบบขึ้นมาจะเข้ามาช่วยแก้ปัญหาข้างต้นของทีวี ด้วยการ แม็ทชิ่งระหว่าง ระดับความสว่างเฉลี่ยของสัญญาณภาพวิดีโอกับ ความสามารถในการแสดงความสว่างของทีวีให้ได้ผลลัพธ์ออกมาดีที่สุด โดยมีข้อมูลการปรับตั้งความสว่างในสตูดิโอของภาพวิดีโอนั้น (เรียกว่าข้อมูล metadata) เป็นตัวอ้างอิงที่ทีวีแต่ละเครื่องใช้ในการปรับตั้ง

ฟอร์แม็ต HDR10

ฟอร์แม็ต HDR10 เป็นฟอร์แม็ตที่ออกมาตั้งแต่ปี 2015 ชื่อเต็มๆ คือ HDR10 Media Profile ถูกคิดขึ้นมาแก้ปัญหาประสิทธิภาพในการแสดงความสว่างของทีวีที่ดีที่สุดสำหรับคอนเท็นต์นั้นๆ ด้วยการบันทึกค่าการปรับแต่งจอมอนิเตอร์ที่สตูดิโอปรับตั้งไว้ในขั้นตอนทำมาสเตอร์ภาพยนตร์เรื่องนั้นๆ ออกมาเป็นข้อมูล (metadata) หนึ่งชุดชื่อว่า “Mastering Display Color Volumeซึ่งประกอบด้วยข้อมูล 2 ค่าคือ MaxFALL (Maximum Frame Average Light Level) และค่า MaxCLL (Maximum Center Light Level) ซึ่งทั้งสองค่าเป็นค่าคงที่ แล้วนำไปเข้ารหัสเป็น SEI (Supplemental Enhancement Information) ส่งไปรวมกับสัญญาณภาพวิดีโอของภาพยนตร์เรื่องนั้น ทางด้านสีสัน มาตรฐาน HDR10 ใช้ขอบเขตสี (color gamut) มาตรฐาน Rec. 2020 ร่วมกับค่าความสว่างที่แทนค่าด้วยสัญญาณดิจิตัล 10-bit

ฟอร์แม็ต HDR10+

คิดค้นโดย Samsung ร่วมกับ Amazon Video ซึ่งเป็นการอัพเกรดประสิทธิภาพของฟอร์แม็ต HDR10 ด้วยการเพิ่มข้อมูลในการปรับตั้งความสว่างของภาพแบบ scene-by-scene หรือ frame-by-frame คือมีข้อมูล (metadata) การปรับตั้งความสว่างของภาพที่แยก ทีละเฟรมภาพ” (dynamic metadata) ซึ่งเป็นวิธีที่ทำให้ได้ภาพวิดีโอออกมาดีกว่าแบบที่ใช้ข้อมูลการปรับตั้งค่าแบบค่าคงที่ (static) ค่าเดียวตลอดทั้งเรื่องแบบที่ใช้กับฟอร์แม็ต HDR10 ซึ่งวิธีที่ใช้กับฟอร์แม็ต HDR10+ นี้ปัจจุบันนอกจากแบรนด์ Samsung แล้ว ฟอร์แม็ตนี้ยังได้รับการยอมรับจากผู้ผลิตทีวี Panasonic ด้วยถึงกับประกาศออกมาเมื่อปี 2018 ว่าจะออกแบบเครื่องเล่นแผ่น UHD Blu-ray ที่รองรับ HDR10+ ออกมาจำหน่าย รวมถึงค่ายผู้ผลิตภาพยนตร์เจ้าใหญ่อย่าง 20th Century Fox และ Warner Bros. ก็รองรับฟอร์แม็ตนี้ด้วย นอกจากนั้นค่าย Universal Picture Home Entertainment ก็ประกาศจะร่วมกับ Samsung Electronics ผลิตภาพยนตร์และทำมาสเตอร์ด้วยฟอร์แม็ต HDR10+ นี้ด้วย ถือว่าเป็นฟอร์แม็ตที่มาแรงมาก

ฟอร์แม็ต Dolby Vision

เป็นฟอร์แม็ต HDR ที่พัฒนาโดย Dolby Laboratories เจ้าพ่อของการผูกขาดความเป็นมาตรฐานหลักของวงการโฮมเธียเตอร์มาแต่ไหนแต่ไร นั่นทำให้ฟอร์แม็ต Dolby Vision สามารถนำไปใช้กับเครื่องเล่นแผ่น UHD Blu-ray และสตรีมมิ่ง เซอร์วิสได้ง่าย (เป็นอ๊อปชั่น) จุดเด่นของฟอร์แม็ตนี้อยู่ที่เทคโนโลยีที่ใช้ในการเข้ารหัสสัญญาณ metadata ที่เป็นเอกสิทธิ์ของโดลบี้เอง ใช้กับสัญญาณภาพวิดีโอได้ถึงระดับ 4K ใช้มาตรฐานขอบเขตสี Rec. 2020 และมีโปรไฟล์พิเศษ Dolby Vision ที่สามารถเข้ารหัสสีได้สูงถึง 12-bit ซึ่งมีเฉพาะมอนิเตอร์ระดับโปรฯ กับเครื่องฉายโปรเจคเตอร์บางตัวเท่านั้นที่รองรับฟอร์แม็ต Dolby Vision ที่ระดับ 12-bit ได้ ฟอร์แม็ต Dolby Vision สามารถใช้กับ source วิดีโอที่มีความสว่างสูงสุดได้ถึง 10,000 cd/m2 และสามารถเข้ารหัสข้อมูล metadata ออกมาได้ทั้งแบบค่าคงที่ (static metadata) และเฟรมต่อเฟรม (dynamic metadata) นับเป็นฟอร์แม็ตที่มีความเข้มแข็งและได้รับความเชื่อมั่นจากวงการมากที่สุด ซึ่งปัจจุบันมีทีวีที่รองรับ HDR มาตรฐาน Dolby Vision ออกมาหลายแบรนด์ อาทิ LG, TCL, Sony และอีกสองสามแบรนด์ที่ไม่มีจำหน่ายในเมืองไทย

ฟอร์แม็ต Hybrid Log-Gamma

ย่อสั้นๆ ว่า HLG ซึ่งฟอร์แม็ตนี้เป็นผลจากการพัฒนาร่วมกันระหว่าง BBC กับ NHK จุดเด่นของ HLG อยู่ที่สามารถรองรับจอภาพรุ่นเก่าที่มีความสว่างต่ำระดับ SDR (Standard Dynamic Range) ได้ เพราะใช้เทคนิคการเข้ารหัสข้อมูล metadata แบบพิเศษ ไม่เหมือนกับฟอร์แม็ตอื่นๆ ใช้เรโซลูชั่นในการเข้ารหัสสีที่ 10-bit มาตรฐาน HDMI 2.0a รองรับได้ แบรนด์ที่ใช้ฟอร์แม็ตนี้โดยมากจะเป็นผู้ให้บริการสตรีมวิดีโออย่างเช่น BBC iPlayer, Freeview Play และ YouTube ในวงการโฮมเธียเตอร์ไฮเอ็นด์ไม่ค่อยให้ความสนใจฟอร์แม็ตนี้มากนักเนื่องจากไม่ได้เน้นประสิทธิภาพของภาพสูงสุด แต่จะเน้น backward compatible กับจอทีวีมาตรฐานต่ำมากกว่า

ฟอร์แม็ต SL-HDR1

นี่ก็เป็นฟอร์แม็ตที่ออกแบบขึ้นมาโดยตั้งใจใช้ในการอัพเกรดสัญญาณภาพวิดีโอมาตรฐานต่ำระดับ SDR ให้ขึ้นมาเป็นระดับ HDR เหมาะกับผู้ให้บริการสตรีมสัญญาณภาพวิดีโอระดับ SDR อยู่แล้ว ซึ่งฟอร์แม็ต SL-HDR1 นี้จะทำให้ผู้ใช้สามารถรับชมคอนเท็นต์จากผู้ให้บริการเหล่านั้นได้ทั้งบนทีวีที่มีความสว่างต่ำระดับ SDR และบนทีวีที่มีความสว่างสูงระดับ HDR

Dynamic HDR

ภาพที่ใช้ในการเปรียบเทียบให้เห็นความแตกต่างของภาพระหว่าง SDR > Static HDR > Dynamic HDR

สรุปว่า หัวใจสำคัญของ HDR ก็คือ ข้อมูลการปรับตั้งภาพวิดีโอจากสตูดิโอที่เรียกว่า metadata ซึ่งจะถูกส่งพ่วงมากับสัญญาณภาพวิดีโอนั้นๆ ของใครของมัน ในปัจจุบัน รูปแบบของข้อมูล metadata ที่ใช้อยู่ใน HDR ฟอร์แม็ตต่างๆ แบ่งออกได้เป็น 2 ลักษณะ คือ ข้อมูลค่าคงที่ (Static HDR) และ ข้อมูลเฟรมต่อเฟรม (Dynamic HDR) ซึ่งโดยพื้นฐานแล้ว ฟอร์แม็ต HDR ที่ใช้ข้อมูลแบบเฟรมต่อเฟรมจะให้คุณภาพของภาพวิดีโอออกมาดีที่สุด ใกล้เคียงกับภาพที่สตูดิโอทำมามากที่สุด แต่ทั้งนี้และทั้งนั้น การที่จะได้มาซึ่งคุณภาพระดับ Dynamic HDR นั้น ทั้ง source (แผ่น/สตรีมมิ่ง) + display (ทีวี/โปรเจคเตอร์) + connection (การเชื่อมต่อด้วย HDMI เวอร์ชั่นที่รองรับ อย่างเช่นเวอร์ชั่น 2.0 หรือ 2.1 with ETHERNET)

ปัจจุบัน ต้องถือว่ายังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการใช้เทคโนโลยี HDR จึงยังบอกไม่ได้ชัดว่า ฟอร์แม็ตไหนจะได้รับความนิยมและอยู่ยาว และฟอร์แม็ตไหนจะเหี่ยวเฉาไป ต้องรอดูกันต่อไปอีกสักพัก เนื่องจากเทคโนโลยี HDR มีความเกี่ยวข้องกับหลายส่วน ตั้งแต่การถ่ายภาพ, การตัดต่อในสตูดิโอ ไปจนถึงคุณภาพของทีวีของผู้ใช้ ซึ่งการพัฒนาในแต่ละส่วนจะส่งผลถึงกันในที่สุด /

*****************************
เพิ่มเติมเกี่ยวกับ HDMI
มาดูสเปคฯ ของมาตรฐาน HDMI 2.1 เพื่อประสิทธิภาพของภาพและเสียงที่ดีขึ้น

mm

About ธานี โหมดสง่า

View all posts by ธานี โหมดสง่า