Vì vậy, bạn đang tìm kiếm một màn hình hoặc máy tính xách tay mới và bạn kiểm tra thông số kỹ thuật của màn hình. Nó có độ phân giải và tốc độ làm mới mà bạn đang theo đuổi, nhưng bạn cũng nhận thấy một số kiểu máy có hỗ trợ HDR.
Nếu bạn đang tự hỏi HDR chính xác là gì, nó hoạt động như thế nào và nó có thể mang lại những lợi ích gì, thì bạn đã đến đúng nơi. Trong bài viết này, chúng tôi đề cập đến tất cả những điều cơ bản về ba chữ cái kỳ diệu đó.
HDR là viết tắt của High Dynamic Range và được sử dụng để gắn nhãn các công nghệ và phương pháp được sử dụng trong nội dung hình ảnh và video, bảng hiển thị và kết xuất đồ họa làm tăng sự khác biệt giữa giá trị tối đa và tối thiểu của ánh sáng và màu sắc.
Sự khác biệt này, hay còn gọi là phạm vi động , là giá trị tối đa cao hơn bao nhiêu lần so với giá trị tối thiểu. Ví dụ: nếu nó liên quan đến đầu ra ánh sáng của màn hình, thì dải động đề cập đến tỷ lệ tương phản (độ sáng tối đa chia cho độ sáng tối thiểu).
Những công nghệ này cải thiện chất lượng cảm nhận của hình ảnh vì hệ thống thị giác của con người có khả năng, trong những trường hợp thích hợp, phân biệt ánh sáng thông qua tỷ lệ tương phản lớn.
Hệ thống dải tương phản động cao giúp giữ lại các chi tiết đẹp sẽ bị mất trong các vùng tối hoặc sáng, cũng như cải thiện độ sâu và dải màu nhìn thấy. Hình ảnh tĩnh, phim và đồ họa kết xuất đều trông đẹp hơn rất nhiều khi được hiển thị trên màn hình HDR chất lượng cao.
Công nghệ sử dụng HDR thường đắt hơn cái gọi là SDR ( Dải động tiêu chuẩn ) vì chúng sử dụng các bộ phận phức tạp hơn hoặc khó sản xuất hơn, cũng như sử dụng lượng dữ liệu lớn hơn cần được xử lý và truyền tải. Bây giờ, thời gian để giải thích tất cả điều này chi tiết hơn …
Máy tính và các tiện ích công nghệ yêu thích của chúng ta tạo ra hình ảnh trên màn hình bằng cách điều chỉnh giá trị của kênh màu. Đây là những giá trị được sử dụng để biểu thị một màu cụ thể – cụ thể là đỏ, lục và lam – và mọi màu khác được tạo thông qua sự kết hợp của ba màu này, sử dụng cái được gọi là mô hình màu RGB.
Đây là một hệ thống toán học chỉ đơn giản là cộng ba giá trị màu này lại với nhau, nhưng bản thân nó không được sử dụng nhiều. Mô hình cần thêm thông tin về cách diễn giải màu sắc, để tính đến các khía cạnh như cách thức hoạt động của hệ thống thị giác của con người và kết quả được gọi là không gian màu. Có rất nhiều cách kết hợp khác nhau, nhưng một số không gian màu nổi tiếng nhất là DCI-P3, Adobe RGB và sRGB.
Những không gian như vậy không thể bao phủ mọi màu có thể mà chúng ta có thể nhận thấy được và tập hợp các màu mà nó có thể đại diện được gọi là gam màu. Chúng thường được hiển thị trong biểu đồ sắc độ CIE xy:
Trong các bài đánh giá màn hình của chúng tôi, bạn sẽ luôn thấy các tham chiếu đến các gam màu này, với các phép đo về mức độ bao phủ của gam màu trên màn hình. Nhưng vì các mô hình màu, không gian và gam về cơ bản chỉ là một loạt toán học, nên cần có nhiều hệ thống khác nhau để chuyển đổi các số thành biểu diễn vật lý chính xác của hình ảnh.
Đi qua tất cả những thứ đó sẽ cần một bài báo khác, nhưng một trong những bài quan trọng nhất được gọi là hàm truyền quang điện (EOTF). Đây là một quá trình toán học chuyển các tín hiệu điện của hình ảnh hoặc video kỹ thuật số thành màu sắc và mức độ sáng được hiển thị.
Đối với hầu hết chúng ta, chúng ta không bao giờ phải lo lắng về bất kỳ vấn đề nào trong số này – chỉ cần cắm màn hình và TV vào, xem phim và chơi trò chơi và không cần phải suy nghĩ nhiều về những điều này. Tuy nhiên, những người sáng tạo nội dung chuyên nghiệp sẽ dành nhiều thời gian để hiệu chỉnh thiết bị của họ, nhằm đảm bảo rằng hình ảnh và những thứ tương tự được hiển thị chính xác nhất có thể.
Các kênh màu được xử lý trong các mô hình có thể được biểu diễn theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như miền số học [0,1] hoặc giá trị phần trăm. Tuy nhiên, vì các thiết bị xử lý tất cả toán học sử dụng số nhị phân, nên các giá trị màu cũng được lưu trữ ở định dạng này.
Kích thước của dữ liệu kỹ thuật số được đo bằng bit và lượng được sử dụng thường được gọi là độ sâu màu . Càng nhiều bit được sử dụng, số lượng màu sắc khác nhau có thể được tạo ra càng nhiều. Tiêu chuẩn tối thiểu ngày nay là sử dụng 8 bit cho mỗi kênh và đôi khi bạn có thể thấy điều này được viết là R8G8B8 hoặc chỉ 888. Một bit duy nhất cung cấp hai giá trị (0 và 1), hai bit dẫn đến 2 x 2 = 4 giá trị, và như vậy 8 bit cho 2 x 2 x … (8 lần) = 256 giá trị.
Nhân các giá trị này với nhau, 256 x 256 x 256 và bạn nhận được 16.777.216 kết hợp có thể có của RGB. Đó có vẻ như là một số lượng lớn màu sắc không thể tin được, nhiều hơn nhiều so với mức bạn cần và phần lớn là như vậy! Do đó, tại sao đây là tiêu chuẩn của ngành.
Hiện tại, hãy tập trung vào một kênh màu duy nhất. Ở trên, bạn có thể thấy sự khác biệt trong cách kênh màu đỏ thay đổi, tùy thuộc vào số lượng bit được sử dụng. Lưu ý 8 bit mượt mà hơn bao nhiêu so với các bit khác? Nó có vẻ trông hoàn toàn ổn như thế này và nhu cầu sử dụng nhiều bit hơn không tồn tại.
Tuy nhiên, khi bạn bắt đầu pha trộn các màu với nhau, 8 bit là không đủ. Tùy thuộc vào hình ảnh đang được xem, bạn có thể dễ dàng phát hiện các vùng được đánh dấu nơi màu dường như nhảy từ giá trị này sang giá trị khác. Trong hình bên dưới, các màu ở phía bên trái đã được mô phỏng bằng cách sử dụng 2 bit cho mỗi kênh, trong khi phía bên phải là 8 bit tiêu chuẩn.
Mặc dù phần trên cùng của bên phải trông không quá tệ, nhưng việc kiểm tra kỹ phần dưới cùng (đặc biệt là gần mặt đất) cho thấy rõ vấn đề. Sử dụng giá trị độ sâu màu cao hơn sẽ loại bỏ vấn đề này, mặc dù bạn không cần phải quá lớn – 10 hoặc 12 bit là quá đủ, vì ngay cả ở 10 bit, sẽ có 1024 bước trong dải màu của một kênh màu. Đó là thay đổi màu nhiều hơn bốn lần so với 8 bit.
Việc sử dụng độ sâu màu càng lớn càng trở nên quan trọng hơn khi sử dụng không gian màu có gam màu rất rộng. sRGB được phát triển bởi Hewlett Packard và Microsoft hơn 20 năm trước, nhưng vẫn hoàn toàn phù hợp với màn hình ngày nay vì hầu hết chúng đều sử dụng 8 bit cho độ sâu màu. Tuy nhiên, một số thứ như không gian màu ProPhoto RGB của Kodak có gam màu lớn đến mức cần có các kênh màu 16-bit để tránh phân dải.
Phần lớn màn hình máy tính, TV và màn hình trong máy tính bảng và điện thoại ngày nay đều sử dụng một trong hai công nghệ để tạo hình ảnh: tinh thể lỏng chặn ánh sáng (còn gọi là LCD) hoặc điốt nhỏ phát ra ánh sáng (đèn LED). Trong một số trường hợp, đó là sự kết hợp của cả hai, sử dụng đèn LED để tạo ra ánh sáng mà sau đó màn hình LCD sẽ chặn lại.
Nếu bạn xem qua một số màn hình tốt nhất mà bạn có thể mua vào lúc này, thì phần lớn chúng đều có màn hình LCD bên trong. Tách một trong những thứ này ra và nhìn kỹ vào màn hình, bạn có thể thấy thứ gì đó như thế này.
Tại đây, bạn có thể phân biệt rõ ràng các kênh màu RGB riêng lẻ bao gồm từng pixel ( thành phần hình ảnh ). Trong trường hợp của ví dụ này, mỗi cái thực sự là một bộ lọc nhỏ, chỉ cho phép màu ánh sáng đó đi qua. Màn hình sử dụng đèn LED (chẳng hạn như tấm nền OLED trong màn hình cao cấp hoặc điện thoại đắt tiền) không cần sử dụng chúng vì chúng tạo ra màu ánh sáng trực tiếp.
Bất kể công nghệ nào được sử dụng, lượng ánh sáng có thể đi qua hoặc phát ra đều có giới hạn. Đại lượng này được gọi là độ chói và được đo bằng nits hoặc candela trên một mét vuông. Một màn hình thông thường có thể có độ chói tối đa, chẳng hạn như 250 nit – điều này có thể đạt được bằng cách đặt tất cả các pixel thành màu trắng (tức là giá trị tối đa cho mỗi kênh RGB).
Tuy nhiên, giá trị tối thiểu hơi khó xác định hơn. Màn hình LCD hoạt động bằng cách sử dụng các tinh thể lỏng để chặn ánh sáng đi qua nhưng một số ánh sáng sẽ luôn tìm cách lẻn qua các tinh thể. Nó có thể chỉ là một lượng nhỏ độ sáng, có thể là 0,2 nit hoặc hơn, nhưng hãy nhớ rằng dải động là tỷ lệ giữa giá trị tối đa và tối thiểu cho một thứ gì đó.
Nếu mức tối đa là 250 và mức tối thiểu là 0,2, thì đó là dải động 250/0,2 = 1250. Vì rất khó giảm độ sáng tối thiểu trong màn hình LCD, nên các nhà sản xuất cải thiện dải động bằng cách tăng độ sáng tối đa.
Màn hình phát ra ánh sáng, thay vì truyền ánh sáng qua tinh thể, tốt hơn nhiều ở khía cạnh này. Khi đèn LED tắt, độ chói tối thiểu thấp đến mức bạn thực sự không thể đo được. Điều này thực sự có nghĩa là màn hình với tấm nền OLED (Đèn LED hữu cơ) chẳng hạn, về mặt lý thuyết có tỷ lệ tương phản vô hạn!
Hãy lấy một màn hình máy tính tầm trung – Asus TUF Gaming VG279QM. Điều này sử dụng một màn hình LCD được chiếu sáng từ phía sau bằng các hàng đèn LED và nhà sản xuất tuyên bố rằng nó có khả năng HDR, trích dẫn hai khía cạnh: HDR10 và DisplayHDR 400.
Đầu tiên là thông số kỹ thuật cho định dạng video do Hiệp hội Công nghệ Người tiêu dùng tạo ra, đặt ra một số khía cạnh kỹ thuật cho không gian màu, độ sâu màu, chức năng truyền tải và các yếu tố khác.
Trong đó sRGB sử dụng đường cong gamma tương đối đơn giản cho chức năng truyền, định dạng HDR10 sử dụng một đường cong được gọi là Bộ lượng tử nhận thức (PQ) và phù hợp hơn nhiều với nội dung có dải động cao. Tương tự như vậy, không gian màu (Khuyến nghị ITU-R BT.2020, hiển thị bên dưới) cho định dạng này cũng có gam màu rộng hơn sRGB và Adobe RGB.
Ngoài ra, thông số kỹ thuật cũng yêu cầu độ sâu màu tối thiểu là 10 bit để tránh phân dải. Định dạng này cũng chứa siêu dữ liệu cố định (thêm thông tin về toàn bộ video mà màn hình đang hiển thị, để cho phép màn hình điều chỉnh tín hiệu video) và hỗ trợ lấy mẫu phụ sắc độ 4:2:0 khi sử dụng tính năng nén.
Có nhiều định dạng video HDR khác (ví dụ: HDR10+, HLG10, PQ10, Dolby Vision) và chúng khác nhau về chi phí cấp phép, chức năng truyền tải, siêu dữ liệu và khả năng tương thích. Tuy nhiên, phần lớn sử dụng cùng một không gian màu và độ sâu.
Nhìn lướt qua cho chúng ta thấy rằng xếp hạng DisplayHDR 400 là mức thấp nhất bạn có thể nhận được và nói chung, bất kỳ màn hình nào có xếp hạng này đều không đặc biệt tốt ở HDR
Nhãn HDR khác (DisplayHDR 400) trên màn hình mẫu của chúng tôi là một chứng nhận khác, lần này là của VESA (Hiệp hội Tiêu chuẩn Điện tử Video). Trong đó HDR10 và những cái khác đều là về nội dung , cái này bao gồm phần cứng hiển thị nó.
Như bảng này cho thấy, VESA yêu cầu các nhà sản xuất đảm bảo màn hình của họ đáp ứng các yêu cầu nhất định liên quan đến độ chói, độ sâu màu và độ bao phủ không gian màu trước khi họ có thể đăng ký chứng nhận.
Nhìn lướt qua cho chúng ta thấy rằng xếp hạng DisplayHDR 400 là mức thấp nhất bạn có thể nhận được và nói chung, bất kỳ màn hình nào có xếp hạng này đều không đặc biệt tốt ở HDR, mặc dù nếu bạn chưa bao giờ trải nghiệm bất kỳ thứ gì tốt hơn, bạn vẫn có thể thấy nó hoàn toàn ổn.
Thế giới của các định dạng và chứng nhận HDR khá lộn xộn. Hoàn toàn có thể có một màn hình tuyệt vời có thể hiển thị nội dung bằng nhiều định dạng HDR khác nhau nhưng không được chứng nhận bởi VESA hoặc UHD Alliance (một tổ chức tiêu chuẩn khác). Ngược lại, một người có thể có một màn hình với nhiều chứng chỉ nhưng không đặc biệt tốt khi hiển thị tài liệu có dải động cao.
Khi mọi thứ hiện đang tồn tại trong thế giới công nghệ, chỉ có một loại màn hình mà chúng tôi khuyên dùng để có trải nghiệm HDR tuyệt vời, đó là OLED.
Khi mọi thứ hiện đang tồn tại trong thế giới công nghệ, chỉ có một loại màn hình mà chúng tôi khuyên dùng để có trải nghiệm HDR tuyệt vời, đó là OLED. Việc sử dụng các chấm lượng tử trong bảng LED giúp cải thiện đáng kể độ chói và độ bao phủ không gian màu của chúng, nhưng không có gì (chưa) đạt được dải động của bảng OLED. Lý tưởng nhất là bạn muốn một chiếc có độ chói trung bình là 1000 nit, mặc dù cao hơn thì tốt hơn (và có thể đắt hơn).
Nếu bạn muốn xem những bộ phim mới nhất có dải tương phản động cao thì bạn sẽ cần ba thứ – TV hoặc màn hình HDR, thiết bị phát lại hỗ trợ các định dạng HDR và phim ở phương tiện đã được mã hóa HDR. Trên thực tế, nếu bạn định phát trực tuyến nội dung HDR, thì bạn sẽ cần thêm một thứ nữa, đó là kết nối internet tốt.
Chúng tôi đã đề cập đến vấn đề đầu tiên, vì vậy hãy nói về các thiết bị phát phim, cho dù đó là đầu phát Blu-ray hay dongle dịch vụ phát trực tuyến. Trong trường hợp thứ hai, hầu hết tất cả các thiết bị mới nhất của Amazon, Apple, Google và Roku đều hỗ trợ nhiều định dạng khác nhau – chỉ những mẫu rẻ nhất mới có xu hướng không có định dạng này.
Ví dụ: Roku Streaming Stick 4K trị giá 40 USD (ở trên) xử lý HDR10, HDR10+, HLG và Dolby Vision. Do hầu hết các dịch vụ phát trực tuyến đều sử dụng HDR10 hoặc Dolby Vision, bạn sẽ được hỗ trợ nhiều hơn với phạm vi hỗ trợ đó.
Nếu bạn thích xem phim trên phương tiện vật lý, thì bạn cần kiểm tra thông số kỹ thuật của thiết bị Blu-ray. Hầu hết các trình phát 4K gần đây sẽ hỗ trợ nó, nhưng những trình phát cũ hơn có thể sẽ không.
Quay trở lại phát trực tuyến, các dịch vụ như Disney Plus, Netflix và Prime Video cung cấp nội dung được mã hóa ở một trong các định dạng HDR, nhưng thường thì bạn sẽ cần tìm kiếm trong các menu khác nhau để tìm thấy chúng; có lẽ bạn cũng sẽ cần phải trả thêm tiền cho nó.
Lưu ý rằng nếu bạn muốn xem một bộ phim HDR được phát trực tuyến trên PC của mình, thì hãy chuẩn bị tinh thần cho rất nhiều rắc rối. Tổ hợp chip đồ họa và màn hình của bạn sẽ cần hỗ trợ HDCP 2.2 và trong Windows, bạn sẽ cần cài đặt codec HEVC. Sau đó, có một điều khó chịu là Netflix chỉ hỗ trợ phát trực tuyến 4K HDR trong Microsoft Edge và ứng dụng Windows của họ; Tuy nhiên, Disney Plus và Prime Video sẽ hoạt động trên hầu hết các trình duyệt.
Có thể là một cuộc đấu tranh để làm cho nó hoạt động bình thường, vì vậy việc truyền trực tuyến bằng cách sử dụng một dongle được cắm vào cổng HDMI của màn hình hỗ trợ HDR của bạn thường dễ dàng hơn rất nhiều.
Trong những ngày đầu của quá trình kết xuất 3D trong trò chơi điện tử, các chip đồ họa đã thực hiện tất cả các phép tính bằng cách sử dụng các giá trị số nguyên 8 bit cho mỗi kênh màu, lưu trữ hình ảnh đã hoàn thành trong một khối bộ nhớ (được gọi là bộ đệm khung) với cùng độ sâu màu.
Các GPU ngày nay thực hiện hầu hết phép toán đó bằng cách sử dụng các số dấu phẩy động 32 bit, với bộ đệm khung thường giống nhau. Lý do của sự thay đổi này là để cải thiện chất lượng kết xuất – như chúng ta đã thấy trước đó trong bài viết này, sử dụng độ sâu màu quá thấp sẽ dẫn đến hiện tượng phân dải nổi bật. Việc sử dụng các số có độ chính xác cao cũng cho phép các nhà phát triển trò chơi kết xuất trò chơi của họ với dải động cao.
Khả năng làm điều này đã có từ 20 năm trước và một trong những trò chơi đầu tiên sử dụng kết xuất HDR là bản mở rộng Lost Coast thành Half-Life 2. Dưới đây chúng ta có thể thấy một khung hình điển hình trông như thế nào với kết xuất tiêu chuẩn (trái) so với sang HDR (phải).
Là nỗ lực đầu tiên đối với công nghệ mới này, Lost Coast có vẻ được phóng đại quá mức, với mức độ nở hoa và độ phơi sáng hơi quá mức. Tuy nhiên, bản mở rộng được thiết kế chủ yếu để trình diễn các tính năng mới trong công cụ kết xuất.
Chọn bất kỳ trò chơi 3D lớn nào ngay bây giờ và tất cả chúng sẽ sử dụng kết xuất HDR, ngay cả khi bạn không có màn hình có khả năng hỗ trợ. Trong những trường hợp như vậy, khung hoàn thiện cần xử lý bổ sung (ánh xạ tông màu) để chuyển đổi định dạng của nó thành một định dạng phù hợp với màn hình SDR.
Tương đối ít trò chơi cung cấp hỗ trợ trực tiếp cho màn hình HDR – trong một số trường hợp, nó sẽ không là gì khác hơn là chuyển đổi bật/tắt, trong khi những trò chơi khác có thể cung cấp các cài đặt bổ sung để điều chỉnh quá trình xử lý khung hình sao cho phù hợp nhất với khả năng của màn hình.
Ví dụ: Cyberpunk 2077 có thể định dạng bộ đệm khung để nó tuân thủ các yêu cầu HDR10 nhưng sau đó cho phép bạn điều chỉnh quy trình lập bản đồ dựa trên mức độ sáng của màn hình.
Các dịch vụ HDR như vậy khá thưa thớt, nhiều hơn nhiều so với phạm vi trò chơi hỗ trợ dò tia. Với sự cải thiện về độ trung thực hình ảnh mà HDR có thể mang lại, thật đáng tiếc khi nhiều nhà phát triển không chọn làm điều này.
Một cách để giải quyết vấn đề này trong Windows 11 là sử dụng tính năng Auto HDR. Trong các trò chơi sử dụng API DirectX 11 hoặc 12 của Microsoft, việc bật tùy chọn này buộc PC của bạn chạy thuật toán trên bộ đệm khung SDR, ánh xạ nó thành bộ đệm HDR.
Có thể tìm thấy tùy chọn này theo một trong hai cách: Menu Bắt đầu > Cài đặt > Hiển thị > HDR hoặc bằng cách nhấn phím Windows + G để hiển thị Windows Gaming Bar. Kết quả của Auto HDR rất đa dạng, với một số trò chơi hầu như không có sự cải thiện nào, trong khi những trò chơi khác được chuyển đổi hoàn toàn.
Điều quan trọng là có bao nhiêu mục tiêu đổ bóng và kết xuất có độ chính xác cao đang được sử dụng trước khi áp dụng bất kỳ ánh xạ tông màu nào. Một tựa game RTS đơn giản không có khả năng hiển thị bất kỳ thay đổi đáng chú ý nào, trong khi một trò chơi thế giới mở, với nhiều đồ họa chân thực, có khả năng cho thấy sự cải thiện.
Với trải nghiệm HDR tốt nhất vẫn là sự bảo toàn của màn hình OLED đắt tiền, HDR vẫn là một tính năng dành cho một số ít chứ không phải nhiều người. Microsoft và các công ty khác đã cố gắng thúc đẩy việc sử dụng nó, nhưng cho đến khi phần cứng tốt đi kèm với nó đạt đến mức giá mà hàng triệu người dùng có thể mua được, thì đó không phải là điều mà hàng triệu người đam mê công nghệ mong muốn.
Mặc dù bạn có thể nhận được một màn hình “HDR” với giá dưới 400 đô la, nhưng có thể bạn sẽ bị choáng ngợp bởi toàn bộ trải nghiệm – những mẫu này không có đủ dải động để làm cho các chi tiết thực sự nổi bật. Tuy nhiên, giá đang giảm và giống như 4K và tốc độ làm mới cao từng đắt đỏ, sẽ đến một thời điểm trong tương lai gần khi một màn hình HDR tốt sẽ nằm trong phạm vi phù hợp với mọi ngân sách.
Nhưng ít nhất bây giờ bạn đã biết chính xác HDR là gì!