HDR10

HDR10 は、ハイダイナミックレンジ（HDR）映像向けのオープンメディア仕様であり、単一の映像エンコーダーではなく、複数の業界標準を組み合わせたものです。名称に含まれる「10」は、一般消費者向けリリースでは通常10ビット量子化が使用されることに由来しています。HDR10 は、テレビ、ディスプレイ、ゲーム機、ストリーミングサービス、Ultra HD Blu-ray で広く採用されており、さまざまな HDR 再生機器の基盤となる互換フォーマットを構成しています。

HDR10 は、SMPTE ST 2084 で定義された知覚量子化器（Perceptual Quantizer、PQ）を電光変換関数として使用しています。PQは絶対表示輝度に基づいており、デジタルコード値を最大10,000 cd/m²の理論範囲にマッピングします。この上限は伝達関数の符号化境界であり、HDR10 番組が 10,000 ニットのディスプレイで制作または再生されなければならないことを意味するものではありません。商用マスターでは、1,000、2,000、または 4,000 ニット級の参照ディスプレイが一般的に使用されており、実際の映像におけるピクセルの最大輝度は、マスターディスプレイのピーク値よりも低くなる場合もあります。色信号には通常、ITU-R BT.2020 の色度座標とマトリックス係数が使用され、圧縮映像では 4:2:0 色度サンプリングが一般的です。BT.2020 マークは信号コンテナを定義するものであり、番組が実際に完全な BT.2020 色域を使用していることを保証するものではない。多くのコンテンツは P3 範囲内でカラーグレーディングが行われ、その後 BT.2020 コンテナにカプセル化されている。HDR10 の 10 ビット量子化は、各成分に 1,024 段階の符号化レベルを提供し、広範囲の輝度グラデーションにおける色帯を低減できますが、最終的な効果は依然として圧縮、処理精度、および表示パネルの影響を受けます。

HDR10のメタデータは主に静的な情報で構成される。SMPTE ST 2086では、マスターディスプレイの色度座標、ホワイトポイント、最大および最小輝度を記録することができる。CTA-861 規格では、コンテンツの最大ピクセル輝度レベルと最大フレーム平均輝度レベルをそれぞれ表す MaxCLL および MaxFALL も定義されています。これらの数値は番組全体に対する一連の記述を提供するものであり、ショットやフレームごとに変化することはありません。また、一部のファイルや制作プロセスでは、これらの一つまたは複数が欠落している場合があります。

表示デバイスは、PQビデオおよび静的メタデータを受信した後、番組の輝度範囲を自身のパネル性能にマッピングする必要があります。コンテンツの明るい部分がディスプレイのピーク値を超える場合、テレビはロールオフ、圧縮、またはクリッピングなどのトーニングマップ戦略を採用することがあります。メーカーや画面モードによって、異なる結果になる可能性があります。HDR10 は、表示側における唯一のトーニングマップアルゴリズムを規定するものではないため、同一のビットレートであっても、異なるデバイス間ではハイライトの階調、全体的な輝度、および彩度に差異が生じる可能性がある。

HDR10 はビデオ符号化とは独立しています。Ultra HD Blu-ray では HEVC Main 10 を使用して HDR10 を伝送しますが、ストリーミングでは HEVC、VP9、AV1、または対応する信号とメタデータをサポートするその他の符号化方式を使用することも可能です。解像度もまた、HDR10 の構成要件ではありません。HDR10 は 1080p、2160p、またはその他の解像度と組み合わせることができ、4K 動画であっても標準ダイナミックレンジ（SDR）である可能性があります。ファイル名やパッケージに「4K」と記載されていても、HDRフォーマットの識別には代用できません。

HDRに対応していない表示機器は、SDRのルールに基づいてPQ信号を正しく解釈することができません。プレーヤーやテレビではHDRからSDRへの変換を行う必要があり、そうしないと画面の輝度が異常になったり、色に歪みが生じたりする可能性があります。また、インターフェースは対応する色情報およびHDR識別情報を伝送する必要があります。HDMIのバージョン、EDIDネゴシエーション、色深度設定、あるいは中継機器の非互換性などにより、再生側でSDRが出力されたり、色フォーマットが変更されたり、HDRが有効化されない可能性があります。

HDR10+ および Dolby Vision は、HDR10 の基本仕様に基づき、動的メタデータ方式を採用しており、表示側でシーンや画面に応じてマッピングを調整できるようにしています。これらは HDR10 が必ずしも備えている機能ではありません。Ultra HD Blu-ray上のHDR10+およびDolby Visionは、通常、HDR10に準拠したベース映像に追加データを組み合わせて配信されており、拡張機能をサポートしていない機器でもベースのHDR10を読み取ることができます。具体的な互換性構造は、フォーマットやアプリケーションの設定によって異なります。

HLGは、ITU-R BT.2100で定義されたもう一つのHDR伝送方式であり、主に放送ワークフローを対象としており、PQの絶対輝度符号化を使用しません。すべての10ビットHDRビデオを総称してHDR10と呼ぶと、PQ、HLG、およびその他のフォーマットが混同される恐れがあります。正確に識別するには、伝達関数、色空間、ビット深度、およびメタデータを同時に確認する必要があり、単に映像が明るく見えることや、メディア情報に BT.2020 と記載されていることだけで判断してはならない。