今後発売される Apple TV が 4K 解像度 (別名 Ultra HD、別名 UHD、別名 UHDTV) をサポートすることはほぼ確実ですが、ハイダイナミックレンジ (HDR) ビデオによって画質が向上するのはこれだけではないようです。

古き良きHomePodのコードには、HDRをサポートすると書かれていました。iTunesのレシートにもそう書かれていました。もしこれが本当なら、画質への影響は劇的なものになるかもしれません。ただし、フル出力に対応しているテレビを持っていることが前提です。

これまでテレビやモニターで注目を集めてきたのは 4K 解像度なので、この用語を少し解読する必要があるかもしれません...

ハイダイナミックレンジ（HDR）とは、もともと静止画撮影に用いられた用語です。通常、カメラセンサーのダイナミックレンジは限られています。つまり、黒に非常に近い色調と白に非常に近い色調を同時に捉えることができないということです。シャドウのディテール（非常に暗い色）を強調するように露出を調整すると、非常に明るい色は白飛びし、単に白く見えてしまいます。逆に、ハイライトを強調するように露出を調整すると、非常に明るい色は正しく表示されますが、非常に暗い色は単に黒く見えてしまいます。

HDRは、この問題を克服するために設計された技術で、非常に暗い色調から非常に明るい色調まで、あらゆる色合いを捉えます。静止画においてHDRを実現する最初の方法は、同じシーンを連続して撮影することでした。最もシンプルな方法は、露出不足、標準、露出オーバーの3枚の写真を撮影します。写真編集ソフトウェアは、これらの3枚の画像を合成し、存在するすべての色合いを再現します。

HDRはやり過ぎると非常に不自然に見えます。しかし、うまく活用すれば、その時に目で見ていたであろうものをすべて再現できる、自然な画像が得られます。

HDRビデオは仕組みは異なりますが、目的は同じです。ここで重要なのは、暗いトーンと明るいトーンの両方を含む、より多くの色合いを捉えて表示することです。以下はドルビーの実装例です。

左側が通常のテレビ映像、右側がHDRバージョンです。いくつかのメリットがお分かりいただけると思います。まず、影のディテールがより鮮明に見えます。通常バージョンでは建物の暗い部分がぼやけていますが、HDRバージョンではより鮮明にディテールが確認できます。

明るい部分でも同様です。標準画像では空が白く飛んでいますが、HDRバージョンでは空の色がはっきりと見えます。

最後に、画像全体の色再現性が向上します。

HDR動画の鍵となるのは、いわゆる「高色深度」、つまり10ビットカラーです。標準的な動画では8ビットカラーが使用されています。8ビットカラーでは、赤、緑、青といった個々のピクセル要素が最大256階調を表現できます。これらを組み合わせると、合計で1600万色強になります。10ビットカラーでは、各要素が1024階調を表現できるため、合計で10億色以上になります。（計算が奇妙に思えるかもしれませんが、RGBAからRGBに少し簡略化しています。）

HEVCはどうでしょうか？これは高効率ビデオコーディング（High Efficiency Video Coding）の略で、現在のH.264ビデオエンコーディングの約2倍の効率を誇ります。この2倍の効率は、2つの方法で活用できます。

同じ品質を表示するためにストリーミングする必要があるデータ量を減らすか、同じ帯域幅でより多くのデータをエンコードして、同じビットレートでより高い品質を実現するかのどちらかです。例えば、8ビットカラーを10ビットカラーに置き換えることが挙げられます。このため、HEVCと10ビットカラーはしばしば同時に議論されます。

HEVCエンコーディングにはもう一つの利点があります。現在のH.264エンコーディングでは、16×16ピクセルの領域を比較して差異を探します。HEVCでは、このパターンマッチング領域を64×64ピクセルの領域に拡張します。つまり、より多くの差異を検出し、より正確に色を表示できるということです。特に、H.264エンコーディングで見られる問題の一つであるカラーバンディング（ポスタリゼーション）を軽減します。

これは確かに極端な Intel の例ですが、左側は 8 ビットの画像、右側は 10 ビットの画像です。

したがって、10 ビット HEVC と 4K 解像度を組み合わせると、本当に驚異的な画質が得られます。

もちろん、この機能を活用するには、まず動画を10ビットカラーでキャプチャ・エンコードし、それを表示できるテレビが必要です。しかし、もしそうであれば、新モデルは大幅なアップグレードとなるでしょう。

HDR対応テレビをお持ちでなく、購入を検討されている方は、HDR10とドルビービジョンというキーワードに注目してください。これらは競合する規格なので、理想的には両方対応していることが望ましいですが、現在はHDR10が優勢です。

HDTVtestによるSDRとHDRの火星比較

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