El alto rango dinámico ( HDR ), también conocido como rango dinámico amplio , rango dinámico extendido o rango dinámico expandido , es un rango dinámico superior al habitual.
El término se utiliza a menudo para hablar del rango dinámico de diversas señales , como imágenes , vídeos , audio o radio . Puede aplicarse a los medios de grabación, procesamiento y reproducción de dichas señales, incluidas las señales analógicas y digitalizadas . [1]
El término es también el nombre de algunas de las tecnologías o técnicas que permiten lograr imágenes, vídeos o audio de alto rango dinámico.
En este contexto, el término alto rango dinámico significa que hay una gran variación en los niveles de luz dentro de una escena o imagen. El rango dinámico se refiere al rango de luminosidad entre el área más brillante y el área más oscura de esa escena o imagen.
La imagen de alto rango dinámico (HDRI) se refiere al conjunto de tecnologías y técnicas de imagen que permiten aumentar el rango dinámico de imágenes o vídeos. Cubre la adquisición, creación, almacenamiento, distribución y visualización de imágenes y vídeos.[2]
Las películas modernas a menudo se han filmado con cámaras con un rango dinámico más alto, y las películas antiguas se pueden convertir incluso si se necesita intervención manual para algunos fotogramas (como cuando las películas en blanco y negro se convierten a color). [ cita necesaria ] Además, los efectos especiales, especialmente aquellos que mezclan metraje real y sintético, requieren tanto captura como renderizado HDR . [ cita necesaria ] El video HDR también es necesario en aplicaciones que exigen alta precisión para capturar aspectos temporales de los cambios en la escena. Esto es importante en el monitoreo de algunos procesos industriales como la soldadura, en sistemas predictivos de asistencia al conductor en la industria automotriz, en sistemas de videovigilancia y otras aplicaciones.
En fotografía y videografía , una técnica, comúnmente denominada alto rango dinámico ( HDR ), permite capturar el rango dinámico de fotos y videos más allá de la capacidad nativa de la cámara. Consiste en capturar múltiples fotogramas de la misma escena pero con diferentes exposiciones y luego combinarlos en uno solo, dando como resultado una imagen con un rango dinámico superior al de los fotogramas capturados individualmente. [3] [4]
Algunos de los sensores de los teléfonos y cámaras modernos pueden incluso combinar las dos imágenes en un chip. Esto también permite que el usuario disponga directamente de un rango dinámico más amplio para su visualización o procesamiento sin compresión en píxeles.
Algunas cámaras diseñadas para su uso en aplicaciones de seguridad pueden capturar videos HDR proporcionando automáticamente dos o más imágenes para cada cuadro, con exposición cambiante. Por ejemplo, un sensor para vídeo de 30 fps emitirá 60 fps con los fotogramas impares en un tiempo de exposición corto y los fotogramas pares en un tiempo de exposición más largo. [ cita necesaria ]
Los sensores de imagen CMOS modernos a menudo pueden capturar imágenes de alto rango dinámico a partir de una sola exposición. [5] Esto reduce la necesidad de utilizar la técnica de captura HDR de exposición múltiple.
Las imágenes de alto rango dinámico se utilizan en aplicaciones de rango dinámico extremo, como soldadura o trabajos automotrices. En las cámaras de seguridad el término utilizado en lugar de HDR es "amplio rango dinámico". [ cita necesaria ]
Debido a la no linealidad de algunos sensores, los artefactos en la imagen pueden ser comunes. [ cita necesaria ]
La representación de alto rango dinámico (HDRR) es la representación y visualización en tiempo real de entornos virtuales utilizando un rango dinámico de 65,535:1 o superior (utilizado en tecnología de computadoras, juegos y entretenimiento). [6]
Las tecnologías utilizadas para almacenar, transmitir, visualizar e imprimir imágenes tienen un rango dinámico limitado. Cuando las imágenes capturadas o creadas tienen un rango dinámico más alto, se les debe mapear el tono para reducir ese rango dinámico. [ cita necesaria ]
Los formatos de alto rango dinámico para archivos de imagen y vídeo pueden almacenar más rango dinámico que los formatos gamma tradicionales de 8 bits . Estos formatos incluyen:
OpenEXR fue creado en 1999 por Industrial Light & Magic (ILM) y lanzado en 2003 como una biblioteca de software de código abierto . [10] [11] OpenEXR se utiliza para la producción de cine y televisión . [11]
Academy Color Encoding System (ACES) fue creado por la Academia de Artes y Ciencias Cinematográficas y lanzado en diciembre de 2014. [12] ACES es un completo sistema de gestión de archivos y color que funciona con casi cualquier flujo de trabajo profesional y admite HDR y gran angular. gama de colores . [12]
Alto rango dinámico (HDR) es también el nombre común de una tecnología que permite transmitir vídeos e imágenes de alto rango dinámico a pantallas compatibles. Esa tecnología también mejora otros aspectos de las imágenes transmitidas, como la gama de colores .
En este contexto,
El 4 de enero de 2016, Ultra HD Alliance anunció sus requisitos de certificación para una pantalla HDR. [14] [15] La pantalla HDR debe tener un brillo máximo superior a 1000 cd/m 2 y un nivel de negro inferior a 0,05 cd/m 2 (una relación de contraste de al menos 20 000:1) o un brillo máximo superior a 0,05 cd/m 2 540 cd/m 2 y un nivel de negro inferior a 0,0005 cd/m 2 (una relación de contraste de al menos 1.080.000:1). [14] [15] Las dos opciones permiten diferentes tipos de pantallas HDR, como LCD y OLED . [15]
Algunas opciones para utilizar funciones de transferencia HDR que se adaptan mejor al sistema visual humano además de una curva gamma convencional incluyen el HLG y el cuantificador perceptual (PQ). [13] [16] [17] HLG y PQ requieren una profundidad de bits de 10 bits por muestra. [13] [16]
El rango dinámico de una pantalla se refiere al rango de luminosidad que la pantalla puede reproducir, desde el nivel de negro hasta su brillo máximo. [ cita necesaria ] El contraste de una pantalla se refiere a la relación entre la luminancia del blanco más brillante y el negro más oscuro que puede producir un monitor. [18] Múltiples tecnologías permitieron aumentar el rango dinámico de las pantallas.
En mayo de 2003, BrightSide Technologies demostró la primera pantalla HDR en el Simposio Display Week de la Society for Information Display . La pantalla utilizaba una serie de LED controlados individualmente detrás de un panel LCD convencional en una configuración conocida como " atenuación local ". Posteriormente, BrightSide introdujo una variedad de tecnologías de visualización y video relacionadas que permiten la visualización de contenido HDR. [19] En abril de 2007, Dolby Laboratories adquirió BrightSide Technologies . [20]
Las pantallas OLED tienen un alto contraste. MiniLED mejora el contraste. [ cita necesaria ]
En las décadas de 1970 y 1980, Steve Mann inventó los "anteojos digitales" de generación 1 y 2 como ayuda visual para ayudar a las personas a ver mejor y algunas versiones se integran en cascos de soldadura para visión HDR. [21] [22] [23] [24] [25] [26]
En audio, el término alto rango dinámico significa que hay mucha variación en los niveles del sonido. Aquí, el rango dinámico se refiere al rango entre el volumen más alto y el volumen más bajo del sonido.
XDR (audio) se utiliza para proporcionar audio de mayor calidad cuando se utilizan sistemas de sonido de micrófono o se graban en cintas de casete.
HDR Audio es una técnica de mezcla dinámica utilizada en EA Digital Illusions CE Frostbite Engine para permitir que los sonidos relativamente más fuertes ahoguen los sonidos más suaves. [27]
La compresión de rango dinámico es un conjunto de técnicas utilizadas en la grabación y comunicación de audio para pasar material de alto rango dinámico a través de canales o medios de menor rango dinámico. Opcionalmente, la expansión del rango dinámico se utiliza para restaurar el alto rango dinámico original durante la reproducción.
En radio, un alto rango dinámico es importante, especialmente cuando hay señales potencialmente interferentes. Medidas como el rango dinámico libre de espurias se utilizan para cuantificar el rango dinámico de varios componentes del sistema, como los sintetizadores de frecuencia. Los conceptos de HDR son importantes tanto en el diseño de radio convencional como en el definido por software .
En muchos campos, los instrumentos necesitan tener un rango dinámico muy alto. Por ejemplo, en sismología se necesitan acelerómetros HDR, como en los instrumentos ICEARRAY .
El primer informe sobre la combinación digital de varias imágenes de la misma escena para mejorar el rango dinámico parece ser de Mann.
Las imágenes que almacenan una representación de la escena en un rango de intensidades acorde con la escena son lo que llamamos HDR o "mapas de radiancia". Por otro lado, llamamos imágenes aptas para su visualización con la tecnología de visualización actual LDR.