Hepimiz bir monitör veya dizüstü bilgisayar alırken çeşitli ekran özelliklerine dikkat ederiz. İlk olarak çözünürlük, sonrasında tazeleme hızı, gecikme süresi, renk derinliği ve kontrast gibi birçok detay var. Bazı modellerde ise “HDR (High Dynamic Range)” desteği olduğu yazar, bunun reklamı yapılır.
Peki nedir bu son zamanlarda sıkça duyduğumuz HDR? Bu makalemizde HDR’nin sunduğu avantajlardan ve çalışma şeklinden bahsedeceğiz.
HDR Nedir?
Yüksek Dinamik Aralık anlamına gelen HDR, görüntü ve video içeriğinde, ekran panellerinde ve grafik oluşturmada kullanılan, ışık ve rengin maksimum-minimum değerleri arasındaki farkı artıran teknolojileri tanımlamak için kullanılmakta.
Dinamik aralık olarak da adlandırılan bu fark, maksimum değerin minimuma kıyasla kaç kat daha yüksek olduğunu gösterir. Örneğin, monitörün aydınlatması söz konusu olduğunda dinamik aralık kontrast oranını (maksimum parlaklığın minimum parlaklığa bölünmesi) ifade eder.
Ekranlarda kullanılan bu teknikler görüntü kalitesini artırır ve HDR aktif olduğunda fark gözle görülür düzeydedir. İnsan gözü doğru koşullar altında ışığı geniş bir kontrast oranıyla ayırt edebilir.
HDR teknolojisi, karanlık veya aydınlık alanlarda kaybolacak ince ayrıntıların korunmasına yardımcı oluyor. Bunun yanı sıra, ekranda görülen renklerin derinliğini ve aralığını da iyileştirebiliyor. Statik görüntüler, filmler ve işlenmiş grafikler, yüksek kaliteli bir HDR ekranda sunulduğunda çok daha iyi görünmekte.
HDR genellikle SDR (Standard Dynamic Range-Standart Dinamik Aralık) olarak adlandırılan standart teknolojiden daha pahalıdır. Bunun nedenine gelince, HDR destekli ekranları üretirken daha karmaşık veya üretimi daha zor parçalar kullanmak gerekir. Ayrıca işlenmesi ve aktarılması gereken daha fazla miktarda veri kullanılır.
Dijital Ortamda Veriler ve Görseller
Bilgisayarlar ve diğer teknolojik cihazlar, bir renk kanalının değerini değiştirerek ekranlarda görüntüler oluşturur. Görüntü işleme sürecinde genellikle kırmızı, yeşil ve mavi renkler kullanılır. Diğer tüm renkler ise RGB renk modeli olarak bilinen model kullanılarak bu üçünün bir kombinasyonu ile oluşturulur.
Bilindiği üzere ekranlarımızdan görüntü alabilmek için sayısız piksel bir araya geliyor. Ekrana yansıyan her pikselin üç bileşeni vardır: kırmızı, yeşil ve mavi (RGB). Alternatif olarak da luma, mavi renk farkı ve kırmızı renk farkı (YCbCr/YPbPr) kullanılabilir. Grafik yongası dahili olarak neyi işlerse işlesin (tipik olarak 16 bit kayan nokta RGBA, burada A alfa/şeffaflık bilgisi), bu veriler ekranınız için bir sinyale dönüştürülür.
Geçmişte standart 24 bit renk veya kırmızı-yeşil-mavi renk bileşenlerinin her biri için 8 bitti. HDR ve yüksek renk derinliğine sahip ekranlar bunu 10 bit renge yükseltti. 12 bit ve 16 bit seçenekleri de var, ancak bunlar genellikle profesyonel alanlarda kullanılıyor.
Başka bir deyişle, bu üç rengi kullanarak farklı birçok rengi elde etmek mümkündür. Üç rengi birbirine ekleyen matematiksel bir sistem kullanılır, ancak bu sistem tek başına pek de kullanışlı değil. Renklendirme modeli, insan görme sisteminin çalışma şekli gibi hususları hesaba katmak için renklerin nasıl yorumlanacağı hakkında daha fazla bilgiye ihtiyaç duyar. Ortaya çıkan sonuç renk uzayı, renk alanı veya renk gamı gibi terimlerle tanımlanır. Çok sayıda farklı kombinasyon var, ancak teknik özellik listelerinde en çok bu üç renk alanı sistemini görürüz: DCI-P3, Adobe RGB ve sRGB.
Bu renk alanları, bizim tarafımızdan fark edilebilen her olası rengi kapsayamaz ve temsil edebildiği renk kümesine gamut denir. Bunlar genellikle CIE xy kromatiklik diyagramı olarak bilinen şekilde gösterilir:
Zaman zaman monitör incelemelerimizde bu renk alanlarından bahsediyoruz. Kapsanan renk alanlarının ölçülmesine yarayan bu modeller, sadece bir grup matematiksel hesaplama üzerine inşa edilmiş. Nitekim değerleri görüntünün doğru fiziksel temsiline dönüştürmek için çeşitli sistemlere ihtiyaç vardır.
Ekran teknolojileri ve terimler biraz karmaşık. En önemli sistemlerden biri de biri elektro-optik transfer fonksiyonu (electro-optical transfer function-EOTF) olarak adlandırılıyor. EOTF, dijital bir görüntünün veya videonun elektrik sinyallerini görüntülenen renklere ve parlaklık seviyelerine çeviren matematiksel bir ölçüm tekniği.
Aslında çoğu kullanıcı bu detayları bilmek zorunda değil. Birçok kişi monitörünü ve TV’sini fişe takar ve gündelik işlerini yapar. Ancak profesyonel içerik üreticiler için bu detaylar çok önemlidir. Ayrıca yüksek çözünürlük ve görüntü kalitesi isteyen oyuncular da teknik detaylara dikkat eder.
Monitörlerde Renk Derinliği Nedir?
Modellerde işlenen renk kanalları, [0,1] aritmetik alanı veya yüzde değeri gibi çeşitli şekillerde temsil edilebilir. Ancak tüm matematik işlemlerini gerçekleştiren cihazlar ikili sayılar kullandığından, renk değerleri de bu formatta saklanır.
Dijital verilerin boyutu bitlerle ölçülür ve kullanılan miktar genellikle renk derinliği olarak adlandırılır. Ne kadar çok bit kullanılırsa, oluşturulabilecek farklı renklerin sayısı da o kadar artar. Bugünlerde standart olarak minimum 8 bit kullanılmakta. Bazen de bunun R8G8B8 veya sadece 888 olarak yazıldığını görebilirsiniz. Tek bir bit iki değer (0 ve 1) sağlar, iki bit 2 x 2 = 4 değerle sonuçlanır ve böylece 8 bit 2 x 2 x … (8 kez) = 256 sonucunu verir.
256 x 256 x 256 olarak çarparsanız 16.777.216 RGB kombinasyonu elde edersiniz. Bu miktar gözünüze çok görünebilir ki zaten öyle de. Çoğu görüntüyü elde etmek için çok daha az sayıda renk yeterlidir, ancak elbette 8-bit endüstri standardının tüm istekleri karşılaması gerekli.
Şimdilik tek bir renk kanalına odaklanalım. Yukarıda kullanılan bit sayısına bağlı olarak kırmızı kanalın değişimindeki farkı görebilirsiniz. Açıkça görebileceğiniz gibi, 8 bit diğerlerine kıyasla çok daha net ve pürüzsüz. Kırmızı rengi bu şekilde gayet yeterli görünüyor ve daha fazla bit kullanmaya gerek yok gibi. Ancak ekranın görüntülemesi gereken sayısız ortam, grafik ve video var.
Renkleri birbirine karıştırmaya başladığınızda 8 bit yeterli olmayacak. Sunulan görüntüye bağlı olarak, rengin bir değerden diğerine atlıyor gibi göründüğü işaretli bölgeleri tespit etmek kolaydır. Aşağıdaki görüntüde, sol taraftaki renkler kanal başına 2 bit kullanılarak simüle edilmiş, sağ taraf ise standart 8 bit.
Sağ tarafın üst kısmı gayet normal görünse de alt kısma dikkatli bakıldığında 8-bit rengin yetersiz kaldığı anlaşılıyor. Tabiri caizse dört dörtlük bir görüntü elde etmek için daha yüksek renk derinliği değeri kullanmak gerekir. Bu noktada 10 veya 12 bit fazlasıyla yeterlidir. Çünkü 10 bitte bile bir renk kanalının gradyanında 1024 ayrı adım olacak. Yani 8 bite göre dört kat daha fazla renk değişimi sağlanabilir.
Daha büyük renk derinliği kullanmak, çok geniş gamutlu bir renk alanı kullanıldığında daha da önemli hale gelir. sRGB, Hewlett Packard ve Microsoft tarafından 20 yıldan uzun bir süre önce geliştirildi. Ancak eski olmasına rağmen, standart olarak çoğunlukla 8 bit kullanıldığından dolayı günümüz ekranları için halen uygun bir teknik. Öte yandan, Kodak’ın ProPhoto RGB renk alanı o kadar geniş bir renk gamına sahip ki şeritlenmeyi önlemek için 16 bit renk kanalları gerekir.
Ekranlar Nasıl Görüntü Oluşturur?
Günümüzde kullanılan bilgisayar monitörleri, televizyonlar, tablet ve telefon ekranlarının çoğu görüntü üretmek için iki teknolojiden birini kullanıyor: LCD (Liquid Crystal Display-Akışkan Kristal Ekran) veya LED (Light-Emitting Diodes-Işık Yayan Diyotlar).
Şu anda kullanılan monitörlerin çoğunda LCD paneller bulunmakta. Eğer monitörünü parçalarsanız ve ekrana bakarsanız karşınıza şöyle bir görüntü çıkacak:
Her bir pikseli (resim öğesi) oluşturan RGB renk kanallarını açıkça görebilirsiniz. Bu örnekte, her bir kare aslında sadece o ışık renginin geçmesine izin veren küçük bir filtredir. LED kullanan ekranlar (premium monitörler ve pahalı telefonlardaki OLED paneller gibi) ise ışık rengini doğrudan oluşturdukları için bunları kullanmalarına gerek yoktur.
Hangi teknoloji kullanılırsa kullanılsın, ışığın geçişi ve yayılımı konusunda bir sınır var. Bu miktara parlaklık denir ve metrekare başına nit veya kandela cinsinden ölçülür. Sıradan bir monitörün 250 nit civarında parlaklık değeri var diyebiliriz. Bu değer, tüm piksellerin beyaza ayarlanmasıyla elde edilir. Yani her RGB kanalı için maksimum değer.
Diğer yandan minimum değeri belirlemek biraz daha zordur. LCD ekranlar ışığın içeri girmesini engellemek için sıvı kristaller kullanarak çalışır. Işıkların tamamı yalnızca bazı zamanlarda kristalleri geçmeyi başarabilir. Bu sadece 0,2 nit gibi küçük bir parlaklık miktarı olabilir ancak dinamik aralık dediğimizde bir şeyin maksimum ve minimum değerlerini baz aldığını tekrar hatırlatalım.
HDR Standardı
Maksimum parlaklık 250 ve minimum 0,2 nit diyelim. Sonuç olarak dinamik aralığı hesaplamak için; 250/0,2 = 1250. LCD ekranlarda minimum parlaklığı düşürmek çok zor olduğundan, üreticiler maksimum parlaklığı artırarak dinamik aralığı iyileştirme yolunu seçerler.
Işığı kristaller aracılığıyla iletmek yerine yayan ekranlar bu açıdan çok daha başarılıdır. LED’ler kapalıyken minimum parlaklık o kadar düşüktür ki ölçmek imkansızdır. Örneğin OLED teknolojisine (Organic LED) sahip ekranların teorik olarak sonsuz kontrast oranı vardır. Sonuç olarak renk geçişleri kusursuzdur, ancak bu paneller çok daha pahalı.
HDR Formatları ve Sertifikalar
Orta segment bir monitör üzerinden örnek verelim. TUF Gaming VG279QM, LED sıraları kullanılarak arkadan aydınlatma yapan bir LCD panel kullanıyor. ASUS, bu oyuncu monitörünün iki sertifikayla birlikte HDR özelliğine sahip olduğunu belirtmiş: HDR10 ve DisplayHDR 400.
HDR10
HDR10, Consumer Technology Association (Tüketici Teknolojisi Birliğ) tarafından oluşturulan ve renk alanı, renk derinliği, aktarım işlevi ve diğer unsurlar için çeşitli teknik hususları belirleyen bir video formatı standardı.
sRGB aktarım işlevi için nispeten basit bir gama eğrisi kullanırken, bu standart Perceptual Quantizer (PQ) olarak bilinen ve yüksek dinamik aralığa sahip içerik için çok daha uygun olan bir eğri kullanıyor. Aynı şekilde, bu format için renk alanı (ITU-R Recommendation BT.2020) da sRGB ve Adobe RGB’den daha geniş bir gama sahip.
Ek olarak, bu spesifikasyon şeritlenmeyi önlemek için renk derinliğinin en az 10 bit olmasını gerektiriyor. HDR10 ayrıca sabit meta veriler (ekranın video sinyallerini ayarlamasına izin vermek için ekranın gösterdiği videonun tamamı hakkında daha fazla bilgi) ve sıkıştırma kullanılırken 4:2:0 kroma alt örnekleme desteği içermekte.
Öte taraftan farklı HDR video formatları da mevcut: HDR10+, HLG10, PQ10, Dolby Vision). Bunlar lisans maliyeti, aktarım işlevi, meta veri ve uyumluluk açısından farklılık gösteriyor. Ancak yine de çoğunluğu aynı renk alanını ve derinliğini kullanıyor.
DisplayHDR 400
DisplayHDR 400, VESA (Video Electronics Standards Association) tarafından verilen başka bir sertifika. HDR10 ve diğerleri tamamen içerikle ilgiliyken, bu sertifika içeriği görüntüleyen donanımı kapsıyor.
DisplayHDR400 derecelendirmesi, HDR söz konusu olduğundan en düşük seviyeyi temsil ediyor. Bu sertifikaya sahip monitörler HDR konusunda pek de iyi değil. Nitekim DisplayHDR 400 etiketini taşıyan ürünlerin sayısı da fazla olabilir.
VESA, üreticilerin sertifika için başvurmadan önce monitörlerin parlaklık, renk derinliği ve renk alanı kapsamı ile ilgili belirli gereksinimlere sahip olmasını şart koşuyor. Tabloda ise bazı şartlar mevcut:
HDR formatları ve sertifikasyonlar oldukça karmaşık. Çeşitli HDR formatlarını kullanarak içerik sunabilen, ancak VESA veya UHD Alliance (başka bir standart kuruluşu) tarafından onaylanmamış ekran seçenekleri olabilir. Tam tersi, birden fazla sertifikaya sahip ancak yüksek dinamik aralığa sahip içerikleri gösterirken başarılı olmayan monitörler de olabilir.
Şu anda teknoloji dünyasında tam anlamıyla mükemmel HDR deneyimi sunan tek bir ekran türü var, o da OLED. OLED paneller dinamik aralık konusunda rakipsiz ve 1000 nit üzerinde parlaklık sunabiliyor.
HDR Filmler
Filmleri yüksek dinamik aralıkla izlemek istiyorsanız,- üç şeye ihtiyacınız var: HDR TV veya monitör, HDR formatlarını destekleyen bir oynatma cihazı ve HDR ile kodlanmış bir film. Ayrıca HDR içerikleri çevrimiçi olarak izlemek için iyi bir internet bağlantısı önemli.
PC dışında bir cihaz kullanıyorsanız, örneğin mevcut Blu-ray oynatıcı veya akış hizmetleri için kullanılan dongle’ın HDR destekli olması gerekiyor.
Yayın akışına dönecek olursak, Disney Plus, Netflix ve Prime Video gibi platformlar HDR formatlarından birinde kodlanmış içerikler sunuyor. Ancak bu tür içerikler kısıtlı.
Bilgisayarınızda HDR film izlemek istiyorsanız yine bazı gereksinimleri karşılamanız lazım. Ekran kartınız ve ekranın HDCP 2.2’yi desteklemesi, ayrıca Windows’ta HEVC kodeklerinin yüklü olması gerekiyor. Bir de Netflix’in 4K HDR yayınları yalnızca Microsoft Edge ve Windows uygulamasında desteklemesi gibi tuhaf bir detay var. Disney Plus ve Prime Video ise çoğu tarayıcıda çalışıyor.
HDR Oyunlar
İlk günlerde 3D grafik oluşturmak için grafik yongaları tüm hesaplamaları her renk kanalı için 8 bitlik tamsayı değerleri kullanarak yapıyor, tamamlanan görüntüyü aynı renk derinliğine sahip bir bellek bloğunda (çerçeve arabelleği olarak adlandırılan) saklıyordu. Günümüzün GPU’ları bu matematiğin çoğunu 32 bit kayan nokta sayıları kullanarak yapıyor ve çerçeve tamponu genellikle aynı.
Bu değişikliğin nedeni render kalitesini artırmaktı. Söylediğimiz gibi, düşük renk derinliği kullanıldığında belirgin şeritlenme sorunlarına neden oluyor. Yüksek hassasiyetli sayıların kullanılması, oyun geliştiricilerinin oyunlarını yüksek dinamik aralıkla oluşturmalarını da sağlıyor.
HDR görüntülemeden yararlanan ilk oyunlardan biri Half-Life 2 Lost Coast‘du. Aşağıdaki görselin sol kısmında standart görüntüyü, sağ tarafta ise HDR destekli görüntüyü görebilirsiniz:
Teknolojinin ilk denemesi olarak Lost Coast’ta görseller biraz abartılı görünüyor. Bununla birlikte, Lost Coast genişletmesi öncelikle işleme motorundaki yeni özelliklerin bir tanıtımı niteliğinde geliştirildi.
Şu anda modern 3D oyunlar, destek sunmayan bir monitörünüz olmasa bile HDR işleme özelliğiyle geliyor. Bu gibi durumlarda tamamlanan karenin formatını SDR ekrana uygun hale getirmek için ek işleme (ton eşleme) işlemi kullanılıyor.
Az sayıda oyun HDR monitörler için doğrudan destek sunuyor. Bazı oyunlarda yalnızca HDR aktifleştirme ayarı varken, bazılarında ekran özelliklerine uygun şekilde yapılandırmak üzere ek ayarlar ekleniyor.
Windows 11 Otomatik HDR
Öte yandan Windows 11 ile sunulan Auto HDR (Otomatik HDR) özelliğine değinelim. Henüz yaygın olarak kullanılmayan özellik, Microsoft’un DirectX 11 veya 12 API’sini kullanan oyunlarda sistemin SDR kare arabelleği üzerinde bir algoritma çalıştırmaya zorluyor ve bunu bir HDR ile eşleştiriyor.
Otomatik HDR’nin sonuçları oyununa göre değişiklik göstermekte. Bazı oyunlarda neredeyse hiç bir fark gözlemleyemeyebilirsiniz lakin bazılarında büyük görsel değişimler ortaya çıkıyor.
Destekli donanım ve oyunlarda daha kaliteli renkler görmek için Windows 11 ile birlikte kullanıma sunulan Otomatik HDR (Auto HDR) özelliğini aktif edebilirsiniz.
Oyun bilgisayarınız 4K ekranları destekleyebiliyor, ancak görsel kaliteyi geliştirmek istiyorsanız yüksek dinamik aralık (HDR) özelliği sizin için gerçekten faydalı olabilir.
HDR ekranlar, ekstra pikselleri daha yüksek çözünürlüklü ekranlarda daha iyi kullanmak için daha zengin, daha canlı bir renk alanı sunuyor. Öyle ki bunun için oyununuzun destek sunması gerekiyor.
Windows 11 işletim sistemi bu sorunu çözmek için Auto HDR (Otomatik HDR) özelliğiyle birlikte geliyor. Yeni özellik, binlerce DirectX 11 ve 12 oyununda ve yerel olarak HDR’yi desteklemeyen oyunlar için renk aralığını ve parlaklık seviyelerini artırabiliyor.
Otomatik HDR Nedir?
Windows 11 Otomatik HDR desteği, SDR içeriğini otomatik olarak hesaplıyor ve mümkün olduğu şekilde HDR’ye yakın içerik kalitesine dönüştürmeye çalışıyor. Böylelikle HDR’yi desteklemeyen oyunları HDR kalitesine yakın şekilde oynamak mümkün oluyor.
Koyu renklerin daha koyu ve açık renklerin daha açık görünmesini istemez misiniz? Bu değişiklikleri çalışırken görmek için önce Auto HDR özelliğini etkinleştirmek gerekli.
HDR Halen Yaygın Değil
En iyi HDR deneyimini OLED ekranlarla yaşayabiliyoruz ki bildiğiniz gibi bu monitörler çok pahalı. Öte yandan monitörlerin bir çoğu HDR desteğine sahip değil, sahip olsalar bile alt seviye sertifikasyonlar görüyoruz.
Microsoft ve diğer şirketler HDR’nin kullanımını teşvik etmeye çalıştılar, ancak bu özelliğe sahip donanımlar halen çok pahalı. Bu nedenle teknoloji meraklılarının HDR’ye ısınması ve teknolojinin yaygınlaşması gecikiyor.
Ek olarak, uygun fiyatlı HDR monitör alsanız bile sonuçtan memnun kalma ihtimaliniz düşük. Bu modeller ayrıntıları öne çıkarmak için yeterli dinamik aralığa sahip değildir. Yine de HDR teknolojisi günden güne ucuzluyor, zamanla daha ulaşılabilir hale geliyor.
