HDR、HDR10、DisplayHDRとは何か、そしてAppleユーザーにとって何を意味するのか

テレビからスマートフォンまで、多くのデバイスがHDRコンテンツの表示機能を謳っていますが、様々なフォーマットや名称が混在し、混乱を招くことがあります。AppleInsiderによるガイドでは、HDRビデオの様々な規格が、あなたとあなたの動画にどのような影響を与えるのかを解説しています。

長年にわたり、HDRはテレビの4KやMacなどの高解像度ディスプレイと同じくらい注目すべき機能へと成長しました。しかし、一般ユーザーはHDRの方が画質が良いと漠然と認識しているものの、HDR10、ドルビービジョン、HLGといった用語の登場により、ハードウェア選びには当初考えていた以上に多くの要素が関わってくることを示唆しています。

基本的に言えば、平均的な人が心配することはそれほど多くありません。ほとんどの場合、見たい HDR コンテンツを視聴できるからです。

HDRとは何ですか?

HDRはハイダイナミックレンジ（High Dynamic Range）の略で、もともと写真に応用された概念です。HDR画像は、異なる露出の画像を組み合わせることで、単一の露出では表現できないより広い範囲の色と明るさを表現できます。静止画の場合、通常は明るい露出では暗すぎて捉えられないような内容も、明るい露出では暗すぎて捉えられないような内容も、HDR画像では暗く捉えられるようになります。

例えば、標準画像であれば、夏の明るい正午に洞窟の入り口を適切な露出で撮影しても、暗い入り口内部の様子を捉えることができます。HDRでは、明るい部分と暗い部分の両方を、通常よりも詳細に見ることができます。

同じ原理が HDR ビデオにも適用され、HDR で撮影されたビデオでは、明るいレベルと暗いレベルの両方でより幅広い輝度が可能になります。

色の明るさを制御する必要があるということは、光の出力を適切に制御する能力がHDRの重要な要素であることを意味しますが、多くの人があまり意識していない点です。色の明るさは、同じ色であっても低い明るさで表示した場合と比べて、見え方に影響を与える可能性があるからです。

一般的な標準ダイナミックレンジコンテンツは、ピーク輝度100ニットでマスタリングされます。色彩表現のためにより幅広い輝度レベルが必要となるHDRコンテンツは、1,000ニットという高い輝度でマスタリングでき、フォーマットによってはそれ以上の輝度レベルにも対応できます。

同時に、HDRビデオはカラーパレットも拡張し、より多くの色を使って画像を表示できるため、ユーザーにとってより明るく鮮やかな映像を提供できます。輝度、高いコントラスト、そして一般的に優れた画像忠実度と相まって、HDRビデオは通常の標準ビデオ形式よりもはるかに優れた画像を提供できます。

具体的には、通常の HD ビデオは、国際電気通信連合が Rec.709 または BT.709 と呼ぶ 8 ビット仕様を使用しますが、HDR コンテンツの 10 ビットおよび 12 ビットの画像は、はるかに広い色域を占める Rec.2020 または BT.2020 に準拠します。

実際、標準ダイナミック レンジ画像では、画像を作成するために使用できる色は約 1,600 万色しかありませんが、10 ビット以上の HDR ビデオ形式では、10 億色以上を使用できます。

フォーマットの難問

VHSやベータマックス、ブルーレイとHD-DVDといった主要な新技術と同様に、業界ではいくつかの規格やフォーマットが覇権を争っています。この解説では、主に一般消費者に普及しているHDR10、HDR10+、ドルビービジョン、アドバンストHDR、HLGに焦点を当てます。

HDR10

4つの規格の中で、HDR10はHDRビデオを扱う際に最もよく目にする規格です。デバイスメーカーによって開発されたオープン規格であり、ハードウェアメーカーは持株会社にライセンス料を支払うことなく自由に使用できるため、HDR10はHDR機能を備えたほぼすべての最新ハードウェアに搭載されています。

その普及率は、ハードウェア製造業者が可能な限りアクセスしやすいように作られているため、必ずしも市場で最高のものであることを意味するわけではありません。

例えば、コンテンツは1,000nitsのピーク輝度でマスタリングできます。これは他の規格では容易に上回りますが、それでもSDR規格の2倍の輝度です。製品名の「10」は、10ビットの色深度をサポートしていることも意味しており、これもまた、12ビットの競合製品と比べると劣っています。

HDR10では、「動的メタデータ」ではなく「静的メタデータ」も使用されます。静的メタデータはコンテンツ全体に適用される単一の定義された画像の明るさカーブを提供しますが、動的メタデータは個々のショットやシーンに同じカーブを提供できるため、常に変化するビデオ全体にわたって完璧に最適化された画像を実現できます。

HDR10の限界、普及率、そしてオープンスタンダードとしての強制力の欠如を考えると、メーカーは同一コンテンツソースにおいて競合他社よりも優れたディスプレイを開発する必要があるため、HDR10対応デバイス間でフォーマットの解釈と実装方法にかなりのばらつきが生じます。HDR10対応を謳う2つの画面が、全く異なる結果をもたらすこともあります。

これらの制限はあるものの、HDR10はSDRよりも全体的に優れた画質を提供するため、軽視すべきではありません。これは、より優れたサポート規格が利用可能であれば、ハードウェアは可能な限りHDRコンテンツにそれを使用しますが、特定のビデオで他の規格がサポートされていない場合は、ほぼ確実にHDR10にフォールバックすることを意味します。

HDR10+

さらに混乱を招くのが、Samsung、Panasonic、20世紀フォックス、Amazonが推進するHDR10+という規格です。HDR10をベースに開発されたHDR10+は、ダイナミックメタデータを組み込むためのフォーマット変更が加えられており、最大4,000nitsの輝度をサポートすることで、映画全体を通してより明るく最適化された映像を実現します。

HDR10と同様に、HDR10+もオープンスタンダードです。つまり、デバイスメーカーはライセンス料やロイヤリティを支払うことなくHDR10+をサポートできます。しかし、これは実装においてデバイス間でばらつきが生じるという、HDR10と同様の罠に陥っていることを意味します。

ゆっくりとしたスタートの後、HDR10+は他のメーカーからのサポートを獲得しており、2020年1月時点で採用企業数は合計94社に達していますが、市場に存在するAV関連企業の数を考えると、まだ低い数字のように思えます。

ドルビービジョン

名前が示す通りドルビー社によって開発されたドルビービジョンは、同社の HDR 標準に対する解釈であり、現代のテレビの表示能力をはるかに超えることを目指しており、ある程度将来性を持たせることを可能にしています。

まず、この規格では10ビットカラーではなく12ビットカラーを採用しており、これにより利用可能な色数が10億色から680億色以上に大幅に増加します。視聴者にとっては、10ビット規格やSDRでは依然として見られる色の縞模様がほとんど目立たなくなり、より現実に近い映像を再現できます。

ドルビービジョンはより高い輝度レベルにも対応しており、現在コンテンツは約4,000ニットでマスタリングされていますが、理論上は最大10,000ニットまでサポートされ、ダイナミックメタデータもサポートされます。これは現時点では学術的な最大値であり、現代のテレビの輝度能力の何倍も高い数値です。

HDR10やHDR10+とは異なり、ドルビービジョンはオープンスタンダードではありません。企業は、ドルビービジョンを採用したコンテンツやハードウェアを制作するためにライセンス料を支払う必要があります。さらに、ハードウェアはそもそもドルビーの承認を得る必要があり、そのためには特定の最低限の機能を備えたハードウェアを構築する必要があり、制作コストが上昇する可能性があります。

これは、ドルビービジョンをサポートするデバイス間で一定の統一性を確保できるという点で、消費者にとってメリットとなります。明るさやコントラストといったコンポーネントの性能によって多少の違いは残るかもしれませんが、ドルビーの承認を得れば、ドルビービジョンに慣れた人が期待する画質と大きく異なることはなくなるでしょう。

Dolby Vision のサポートは幅広いデバイスで提供されており、追加コストがかかるにもかかわらず、デバイスベンダーの間では HDR10+ よりも人気があります。

HLG

BBC と NHK によって開発されたハイブリッド ログ ガンマは、一般的なストリーミング ビデオ サービスやローカル メディアの使用よりも、放送での使用に特化した無料で使用できる形式です。

HLGの仕組みは、SDRテレビと下位互換性のあるHDR規格であるため、放送局にとって魅力的です。消費者にとってこれはあまり意味がありませんが、放送局にとっては、HDRとSDRを別々に送る必要がなく、1つのビデオ信号だけで放送できることを意味します。

HLGの巧妙な点は、画像の明るさを制御するために複数のガンマ曲線を用いることです。2種類のガンマ曲線が用意されており、SDR画面で低照度コンテンツを表示するために使用できる標準曲線に加え、画像の明るい部分に対応する対数曲線を追加することで、HDR画面でこれらの領域をより適切に調整できます。

HLG は 10 ビットの深度に制限されており、色域の点では HDR10 と同等になります。

HLG が一般的なオンライン コンテンツ配信に使用される可能性は低いですが、この標準のハイブリッドな性質により、テレビ チャンネルのオンライン バージョンなど、ライブ放送を提供するサービスにとっては魅力的なものとなります。

多くのテレビはすでに HLG をサポートしており、この標準を利用した将来の放送をサポートできますが、HLG が広く使用されるようになるまでには、まだ時間がかかるようです。

高度なHDR

Technicolor によって開発された Advanced HDR は、実際には 1 つではなく 3 つの HDR 形式をカバーします。

シングルレイヤーHDR1（SL-HDR1）は、放送局向けのバージョンで、HLGに類似しており、SDRとHDR対応コンテンツを単一のストリームに統合します。つまり、SDR信号に動的なメタデータが追加され、高ビットレートで再生できる品質は得られないものの、HDR信号に変換して視聴できるようになります。

SL-HDR2はHDR10とコンセプトはほぼ同じですが、シーン間の画質を向上させるダイナミックメタデータが追加されています。SL-HDR1とは異なり、SDR対応版がないため、放送局にとってはあまり魅力的ではありません。

SL-HDR3 についてはほとんど知られていませんが、ダイナミック メタデータと組み合わせた Sony Hybrid Log Gamma を使用すると考えられています。

Advanced HDRは、HLGのような試験放送を除けば、実際にはそれほど多くは使用されていませんが、業界で広く採用される可能性はまだあります。Advanced HDRのSL-HDR1とSL-HDR2はどちらも、将来のテレビチャンネルの放送方法を規定することになる、現在開発中の規格ATSC 3.0に含まれています。

モニターとDisplayHDR

テレビにおけるHDR規格とそのサポートは比較的よく知られており、理解も進んでいますが、モニターに関しては事情が少し異なります。一般的に、モニターは少なくともHDR10をサポートしますが、画面でどの規格が使えるかという単純な違いだけでなく、より詳細な違いが存在します。

DisplayHDRと、それに付随するDisplayHDR True Blackは、VESAが策定した高性能モニターおよびディスプレイのコンプライアンステスト仕様であり、VESAはこれをHDR品質を規定するディスプレイ業界初のオープンスタンダードと呼んでいます。輝度、色域、ビット深度などの要素を測定するために使用されます。

モニターは特定の基準を満たしているかどうかに応じて、複数のパフォーマンスレベルのいずれかでテストされ、認定を受けるという考え方です。レベルには、Display HDR 400、500、600、1000、1400に加え、400 True Blackと500 True Blackがあり、True BlackはOLEDディスプレイ専用です。

性能基準には、最小輝度レベル、黒レベル、チェッカーボード方式のアクティブディミング、色域および最小輝度テスト、最小ビット深度、黒から最大輝度までの「立ち上がり時間」、そして白色点の精度が含まれます。ディスプレイの性能が優れているほど、より高いレベルに対応でき、メーカーはモニターの箱に認証ロゴを表示することができます。

VESA は、DisplayHDR 認定に合格したすべてのモニターとノートブックのリストをレベル別に掲載しています。

DisplayHDRテストはメーカーの任意実施であり、2017年末に導入されたばかりのため、認定ディスプレイのリストは業界全体を網羅しているわけではありません。モニターメーカーは、テストを受けなくてもHDR対応ディスプレイとして販売できるため、購入するモニターを選ぶ際には、DisplayHDRを補助的なガイドとして扱うのが最善です。

例えば、LG Ultrafine Ergo 32インチモニターはDisplayHDR認証を取得していませんが、HDR10をサポートしています。ピーク輝度は350ニットであるため、HDR10動画の見え方が、より多くの光を生成でき、HDR10がサポートするピーク輝度1,000ニットに近いテレビとは異なる場合があります。

また、Mac をテレビに接続するだけで Dolby Vision がサポートされる可能性が高くなるため、その接続を妨げるものは何もないことを覚えておいてください。

AppleのHDRビデオサポート

Apple はビデオ再生用に主に 2 つの HDR 規格をサポートしており、互換性のあるハードウェアでは通常 HDR10 または Dolby Vision が提供されます。

iPhone の場合、iPhone 11 世代のすべてのモデル、第 2 世代の iPhone SE、iPhone XS、iPhone XR、iPhone X、iPhone 8 で HDR10 および Dolby Vision コンテンツを再生できます。

iPad では、第 2 世代 iPad Pro 以降がサポートされますが、他の iPad モデルはサポートされません。

Apple は、HDR をサポートする Mac または MacBook の組み合わせと、それらが外部ディスプレイに接続されているか、内蔵ディスプレイを使用しているかを示すサポート ページを提供しています。

iMac Pro、2018年以降のMacBook Air、および2018年以降のMacBook Proでは、内蔵ディスプレイでHDRが利用できます。2018年以降のMacBook Pro、iMac Pro、2018年以降のMac mini、および2019年以降のMac Proは、対応する外部ディスプレイに接続した場合にHDRをサポートしますが、MacBook AirはSDRのみをサポートします。

Apple TV 4KはHDR再生に対応している唯一のモデルで、HDR10とドルビービジョンの両方をサポートしていますが、4K対応のテレビも必要です。Apple TV HDはいかなる形態でもHDRをサポートしていません。

Appleのデジタルストアでは、映画やテレビ番組をHDRで販売しており、一部はドルビービジョンにも対応しています。どちらのコンテンツもHDRまたはドルビービジョンのロゴで識別されます。

HDRフォーマット戦争ではない

これまでのフォーマット戦争のように勝者を決めなければならない時代とは異なり、現在は複数の規格が共存できる状況にあります。多くの人にとって、これはHDR10+とHDR10、あるいはドルビービジョンとHDR10のいずれかの形となり、HDR10はより高品質なバージョンのバックアップとなるでしょう。

HLGとAdvanced HDRは検討に値するものの、現時点では必須ではありません。放送局中心の傾向を考えると、これらのフォーマットがテレビでサポートされる可能性は高いでしょうが、小型デバイスですぐにサポートされるとは限りません。

ホームシアターに真剣に取り組む人にとって、ドルビービジョンの魅力は、Appleのエコシステムに投資している多くのデバイスで、より高画質なフォーマットのサポートを享受できるということです。テレビでも幅広くサポートされているため、多くの場合、Apple TV 4Kがあればドルビービジョンを楽しむことができます。

Appleのデジタルストアで入手できるコンテンツに加え、ドルビービジョンとHDR10の両方をサポートするストリーミングサービスも数多く存在するため、HDRコンテンツは十分に楽しめます。たとえHDR10であっても、HDR非対応の映画やテレビ番組よりも画質が優れており、よほどこだわりのある人以外にとっては十分な画質と言えるでしょう。