HDR: o que é e por que ele pode ser mais importante do que o 4K

Se você se interessa por TVs, monitores ou displays digitais de qualquer tipo, deve ter percebido que os mais avançados deles vêm ostentando dois títulos: resolução 4K e HDR. Resolução 4K é relativamente fácil de se explicar: trata-se da quantidade de pixels que cada quadro da imagem tem. HDR é um pouco mais complicado, mas pode ser ainda mais importante.

A sigla HDR significa "High Dynamic Range", algo que pode ser traduzido para "grande alcance dinâmico". Ela não se refere a quantos pixels aquele display é capaz de mostrar ao mesmo tempo, mas sim a quantas cores cada pixel pode assumir. E, dependendo de alguns fatores como o tamanho da tela, essa tecnologia melhora sua experiência de assistir a vídeos muito mais do que aumentar a resolução.

Cor digital

Olhando uma cena de filme em uma tela, pode não parecer, mas ela é composta por um monte de "quadradinhos", os pixels. Cada pixel tem uma cor, e a mudança das cores dos pixels é o que dá a ilusão de que as imagens da tela estão se movendo. Cada pixel possui três canais de cores: vermelho, verde e azul. Misturando essas cores em intensidades diferentes, eles "criam" todas as cores que podemos ver.

Assim, cada pixel é composto por três números, um deles para cada um dos canais de luz. Quando os três números estão no valor máximo, a luz resultante é branca; quando os três estão em zero, não sai luz, e portanto o resultado é que aquele pixel fica preto. 

Alcance dinâmico

Mas, se você já lavou algum tecido de veludo na máquina de lavar, sabe que existem diferentes graus de preto. E, se você já esteve em um hospital, sabe também que nem todos os brancos são iguais. É aqui que o conceito de "alcance dinâmico" se torna importante: o alcance dinâmico de um display é a diferença entre a cor mais escura e a mais clara que ele pode produzir. O vídeo abaixo tenta ilustrar essa diferença; repare como há mais nuances na cor do céu na imagem em HDR do que na outra:

Dessa forma, para medir o alcance dinâmico de um display, basta medir a diferença entre a imagem mais clara e a mais escura que ele consegue produzir. Essa medida geralmente é dada numa unidade de luminosidade chamada "nits". Uma TV antiga consegue emitir de 100 a 200 nits. A tela de um iPhone 7, por sua vez, consegue subir até cerca de 700 nits. Mas as TVs compatíveis com HDR conseguem subir até impressionantes 2.000 nits. 

Esse número não representa a luminosidade que os displays emitem o tempo todo. Ao contrário, eles mostram o máximo de brilho que eles conseguem produzir (por exemplo, quando você tem uma cena em que dá para ver o sol no céu, o sol pode chegar perto do máximo). O que interessa para a qualidade da imagem não é só que o número máximo seja alto, mas também que o número mínimo seja baixo também.

Pode parecer que não há muito o que discutir quanto a isso. Afinal, um pixel desligado não emite luz, certo? Não muito. Isso só é verdade para as TVs OLED, porque, nelas, a iluminação de cada pixel é controlada de maneira independente. TVs LCD ou de LED tradicional não conseguem produzir preto absoluto, porque a luz dos pixels próximos acaba "vazando" para os demais.

A contrapartida é que as TVs OLED não conseguem ficar tão brilhantes quando as TVs LED ou LCD. Mas, para fins de HDR, isso não importa. O que conta não é quão escuras ou quão claras são as imagens que o display consegue produzir, mas a diferença entre as partes mais claras e mais escuras. Um display OLED pode só chegar a 600 nits, enquanto o LCD chega a 1.000. Mas, se o display OLED varia de 0 a 600 nits, enquanto o LCD varia de 500 a 1.000, o alcance dinâmico do OLED é maior.

As cores entre branco e preto

Mas não adianta o display conseguir emitir pretos absolutos e brancos claríssimos se ele não consegue produzir cores entre esses dois extremos. É nesse aspecto que a taxa de bits das imagens começa a fazer diferença, e, para entender isso, precisamos voltar a falar da natureza da cor digital.

Lembrando: a cor de cada pixel é composta pela intensidade de três valores diferentes, o vermelho, o verde e o azul. Normalmente, cada um desses valores utiliza oito bits. Cada bit pode ser 1 ou 0. Com oito bits, isso significa que há 256 (28) valores possíveis para cada canal de cor. Juntando as três cores, isso significa que há 16.777.216 (2563) cores possíveis para cada pixel. Ou seja, usando oito bits de profundidade de cor, é possível produzir mais de 16 milhões de cores.

Alguns displays, no entanto, ostentam o rótulo de "HDR10". Isso significa que eles usam dez bits de profundidade de cor, o que aumenta muito o número de cores que eles podem produzir. Com dez bits, cada canal (vermelho, verde e azul) pode assumir 1.024 (210) valores diferentes. Juntando as três cores, isso significa que há 1.073.741.824 cores possíveis para cada pixel. Ou seja, displays com certificação HDR10 são capazes de produzir mais de 1 bilhão de cores diferentes - mais de 60 vezes mais cores que os que usam oito bits de profundidade de cor.

O vídeo abaixo mostra a diferença entre cores com 8 bits e 10 bits de profundidade:

E na fotografia?

Tudo o que foi dito acima se refere à tecnologia HDR para displays. Mas câmeras de celular também têm uma tecnologia HDR, cujo nome significa exatamente a mesma coisa (grande alcance dinâmico) e que tem o mesmo objetivo (exibir bastante contraste entre as áreas mais claras e mais escuras das imagens). Só que, como as câmeras focam em produzir imagem (e não em reproduzi-las), ela acaba funcionando de maneira diferente.

Imagine que você vai tirar uma foto do seu amigo, mas o sol está atrás dele. Se a sua câmera não tiver HDR, você terá duas opções: deixar o rosto dele escurecido e capturar com precisão o fundo, ou capturar com precisão o rosto do seu amigo e deixar o fundo "estourado" (excessivamente claro). Veja abaixo essas duas opções:

Reprodução

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As câmeras com HDR permitem que você combine o melhor dessas duas possibilidades, de maneira a deixar tanto o objeto da foto (no caso, seu amigo) quanto o fundo igualmente detalhados. Para isso, as câmeras tiram várias fotos ao mesmo tempo, com níveis diferentes de exposição, e combinam a parte mais detalhada de cada uma. Veja abaixo como fica esse retrato usando o HDR.

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Isso é possível graças a um trabalho relativamente intenso do software da câmera. O interessante disso é que o HDR não está necessariamente relacionado ao hardware da câmera (lentes, sensores, etc.), mas sim ao software da câmera. Processadores mais potentes são capazes de analisar e combinar mais imagens em menos tempo, e é por isso que um processador mais rápido pode fazer com que a câmera do celular seja melhor.

Vale lembrar do seguinte: assim como a resolução, o alcance dinâmico precisa estar presente tanto no display quanto no conteúdo. Não adianta você usar uma TV 4K para assistir a um vídeo do YouTube em 240p - ele vai ficar feio do mesmo jeito. Da mesma forma, você só poderá aproveitar ao máximo um display HDR ou HDR10 se tiver conteúdo compatível com essas tecnologias. A Netflix, por exemplo, já oferece algumas séries com essa qualidade.

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