Пользователь ResetEra опубликовал детальное сравнение качества HDR в популярных играх

Пользователь форума ResetEra под ником EvilBoris опубликовал собственное масштабное исследование работы технологии HDR, позволяющей отображать картинку с повышенным диапазоном яркости для получения высококонтрастных сцен. Он протестировал несколько современных игр и выяснил, как они в целом справляются с рендерингом, какие опции в них добавили разработчики, и на что конкретно они влияют.

Автор подробно объяснил работу технологии и собственную методику исследования. В обычных современных дисплеях без HDR есть определённая шкала RGB-значений — от 0 до 255, в которой ноль означает самый чёрный цвет (то есть его остутствие), а 255 даёт самый светлый белый. В HDR10 и Dolby Vision (два главных стандарта HDR на данный момент) используется шкала 0-1023, однако каждое число представляет не только сам цвет, но и интенсивность света в нитах (единица измерения яркости).

В отличие от других форматов, эти значения абсолютны — ноль всегда означает отсутствие света (то есть самый тёмный чёрный), 769 соответствует тысяче нит, а 1023 — десяти тысячам нит. Поэтому современные дисплеи с поддержкой HDR понимают эти значения и выдают именно то количество света, сколько требуется.

Однако на данном этапе развития техники пока очень мало устройств, способных показывать десять тысяч нит, а в основном модели лишь выходят за пределы полутора тысяч. Производителям приходится «срезать» значения, превышающие максимальные возможности, но дисплеи могут и сами решать, что им делать с избыточными данными.

Поэтому при создании контента с поддержкой HDR10/Dolby Vision авторы добавляют специальную информацию об изображении — так называемые метаданные, которые сообщают дисплею максимальную яркость в фильме или игре, а также её среднее значение. Они определяются дисплеем, используемым для мастеринга, при этом большая часть UHD-контента рассчитана на экраны с тысячью и четырьмя тысячами нит.

Таким образом, из высококонтрастной картинки можно получить обычное изображение (или нечто среднее), если используемый дисплей не может вопроизвести необходимые значение яркости того устройства, на котором проводился изначальный мастеринг.

У игр есть большое преимущество перед фильмами, так как они рендерят картинку в реальном времени и её можно в любой момент изменить по желанию. Для измерения качества HDR, по словам автора, достаточно лишь получить скриншот или видео без пост-обработки с тон маппингом (технология, подгоняющая группы цветов друг к другу для своеобразной эмуляции эффекта HDR на обычных дисплеях). После этого можно определить значения, использованные в разных частях изображения и найти самые тёмные и светлые участки, а также все отклонения.

Для лучшей визуализации изображений из игр, не поддерживающих HDR10, EvilBoris придумал собственную методику создания карт яркости. Используя представленную им шкалу можно быстро получить представление о том, в каком месте действительно темно, а в каком ярко или даже слишком.

Автор сравнил несколько игр на консоли Xbox One, позволяющей снимать скриншоты с HDR. Например, в Star Wars : Battlefront II и во всех других играх на движке Frostbite используются одни и те же настройки, а в опциях также есть возможность регулировки с помощью специального ползунка.

На скриншоте видно, что солнце отображается с максимальным значением в десять тысяч нит, а те места, которые должны быть тёмными, такими и остаются. Яркость отблесков на оружии колеблется от четырёх до десяти тысяч. В целом, настройки позволяют почти полностью убрать HDR и посмотреть в каких именно местах больше всего видно собственную обработку дисплея.

В Rise of the Tomb Raider ситуация похожая. Также есть регулировка, а сама игра при этом хорошо демонстрирует возможности HDR благодаря большому количеству отражений солнца на льду и снегу и тёмным горам и пещерам.

Тем не менее, как только значения превышают четыре тысячи нит, то сразу же без переходов оказываются на уровне десяти тысяч (которые обрежутся, так как метаданные сообщат дисплею, что их лишь четыре тысячи).

Помимо этого, отличной демонстрацией HDR автор исследования назвал Assassin's Creed: Origins, в которой даже есть возможность настройки по визуальной белизне листов бумаги, Forza Horizon 3, Gears of War 4 и Final Fantasy XV.

Одним из плохих примеров использования технологии стал Deus Ex: Mankind Divided. Судя по всему, в игре есть баг, из-за которого при снижении показателя яркости ниже 35% перестают нормально отображаться световые переходы.

По словам автора, такой результат, вероятно, получился из-за неправильной корректировки значений. При настройках в 40-45% яркость составляет всего около тысячи нит, но чёрные участки остаются в приемлемом состоянии.

Почти то же самое можно увидеть и в Monster Hunter: World, где даже при включённом HDR наблюдаются проблемы с уровнем чёрного — средние и яркие тона на месте, а тени почти не выделяются из окружения.

Это можно немного исправить максимально возможным уменьшением яркости, но в целом картинка изменится не сильно.

В заключение автор отметил, что это лишь одна сторона вопроса, потому что он не рассматривал как метаданные влияют на финальный результат. По его словам, вполне возможно, что в некоторых играх эти данные могут быть неправильными.