HomeDivulgaciónHDR Broadcast TV. Tecnología y creatividad mano a mano

HDR Broadcast TV. Tecnología y creatividad mano a mano

Por Carlos Medina, Experto y Asesor en Tecnología Audiovisual

 

La mayoría de los profesionales del sector broadcast del audiovisual ya conocen de una u otra forma lo que es el HDR. En primer lugar, porque el mundo de la fotografía, la captación con Smartphone y las técnicas de retoque de imagen fija han acelerado el uso y disfrute de este tipo de tecnología; en segundo lugar, porque los fabricantes de equipamiento audiovisual, tanto profesional como de consumo, han popularizado el término en sus campañas de promoción y marketing.

 

Pero, ¿en qué momento está el HDR en la TV Broadcast? Vamos a conocer a través de este artículo cómo el HDR conquista poco a poco el panorama actual del audiovisual profesional.

Cada vez que una tecnología se desarrolla son muchos los factores que van determinando el nivel de éxito e implantación de la misma. En el caso de la imagen / vídeo llevamos viviendo muchas modificaciones en estos últimos años. Algunas, con mayor suerte, han sido aceptadas, usadas y con un alto feedback de satisfacción entre los usuarios / espectadores, como, por ejemplo, la resolución de las imágenes / vídeos. En muy poco tiempo hemos pasado del SD (PAL= 720 × 576; NTSC= 720 × 480) al FHD (1.920 x 1.080 píxeles), 2K (2.048 x 1.080 píxeles), UHD (3.840 x 2.160 píxeles), 4K (4.096 x 2.160 píxeles), o incluso al 8K (7.680 x 4.320 píxeles) a lo largo de todas las fases del proceso audiovisual, desde la captación hasta la recepción, distribución y emisión de los contenidos.

 

Seguramente, la resolución es un concepto más fácil de entender, o por lo menos de asumir. Esta es una de las principales razones de su éxito. Entonces, ¿qué está pasando con el HDR?

Lo primero es saber de qué estamos hablando. HDR es el acrónimo del inglés High Dynamic Range, que significa alto rango dinámico. Es una tecnología más difícil de comprender ya que implica conocer y entender otros parámetros técnicos. Dicho de una forma sencilla, HDR permite tener mayor riqueza tonal entre las zonas iluminadas y oscuras en una imagen / vídeo en términos de exposición.

El objetivo de esta tecnología es dotar de un mayor realismo a la imagen que visualizamos. Por tanto, se quiere mejorar el registro y reproducción del máximo de valores / niveles de blancos, grises y de negro (lo que denominamos habitualmente como brillo o luminancia). Cuando vemos vídeos HDR, nuestra valoración suele vehicularse a través de expresiones tan populares como “qué buena calidad”, “qué bien se ve todo”, “qué imágenes más vibrantes” o “qué fuerza”, entre otras.

El brillo o luminancia se mide en “nits”, o candelas por metro cuadrado (cd / m2); así existen variaciones desde valores muy oscuros –de 0,00005 nits– hasta valores muy luminosos –cerca de 10.000 nits o más–. Por tanto, HDR supone trabajar con imágenes con mayores rangos de nits frente al SDR (Standard Dynamic Range – Rango Dinámico Estándar), es decir, que trabaja con un rango que va del nivel máximo de brillo, que se corresponde con el blanco puro, hasta el mínimo que representa el negro.

Por ejemplo, un televisor cuya capacidad máxima de brillo es de 100 nits y la mínima de 0,1nits tiene una ratio de contraste de 100/0,1 es decir de 1000:1 (estándar de un televisor HD). Si aumentamos el brillo máximo a 400 nits manteniendo el nivel de negro en 0,1 nits, obtendremos una ratio de contraste de 4000:1. Es decir se ha incrementado la ratio de contraste y, por lo tanto, el rango dinámico. Así, conseguimos una nueva experiencia visual en la percepción de las imágenes / vídeos y nos aproximamos un poco más a lo que sucede con la visión humana cuando mira directamente a la realidad. *Así, se consigue que la experiencia de visionado se asemeje cada vez más a la percepción directa de la realidad por el ojo humano .

La implantación del HDR supone tener un control de esta tecnología durante todas las fases de la producción audiovisual. Una clara mejora respecto al uso del SDR donde el resultado de una imagen presentaba “zonas altas – el nivel de blanco – quemadas” y/o “empastada en los negros o zonas oscuras”.

El formato HDR supone de alguna manera reinventar la TV o por lo menos cambiar las reglas de juego de la producción del contenido SDR (Standard Dynamic Range). A las imágenes FHD / UHD se suman algunas modificaciones en asuntos tales como:

-La mejora en los dispositivos de captación, tanto en la sensibilidad de los sensores como en la forma de procesar las imágenes utilizando las diferentes curvas de gamma logarítmicas presentes en el mercado audiovisual.

-La completa estandarización de imágenes con una profundidad de color (bits por píxel – bpp) por debajo de los 10 bits o mayores.

-El trabajo con nuevos espacios de color que sean más amplios bajo normativa ITU-R BT.709, ITU-R BT.2020 y/o DCI-P3.

-El conocimiento y la práctica de iluminar con curvas de gamma logarítmicas e imágenes RAW.

-El proceso de acabado final de la imagen y el etalonaje en el contenido visual.

-La implantación de códecs que permitan la difusión de HDR para distintos deliveries.

-La utilización de flujos de trabajo de producción en paralelo SDR/HDR y HDR/SDR.

-La comercialización de dispositivos de visionado compatibles HDR, es decir monitores, proyectores de vídeo y televisores de consumo (sea cual sea la tecnología utilizada:LED Full, Nanocell, OLED, OLED+, QLED…).

 

Todas las organizaciones broadcast están apostando por una producción UHDTV y HDR, como recomiendan la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU), la Sociedad estadounidense de Ingenieros de Cine y Televisión (SMPTE), la Asociación de Tecnología de Consumo (CTA, la antigua Asociación de Bienes de Electrónica de Consumo – CEA), el Grupo de Expertos de la Imagen en Movimiento (MPEG), la Asociación de Discos ópticos Blu-Ray (BDA), e incluso, VESA (Video Electronics Standards Association).

El estándar HDR TV nos hace recordar algunas situaciones vividas en el pasado a la hora de implantar una nueva tecnología, es decir, la aparición de varias soluciones y denominaciones en un corto periodo de tiempo, por ejemplo:

 

HDR10

En agosto de 2015, la Consumer Technology Association (CTA) anunció este estándar abierto (sin pagar derechos de licencia) para la adopción de HDR, apoyado por la mayoría de fabricantes, distribuidores y creadores de contenido, entre los que destacan Sony, Samsung, LG, Sharp, Vizio, Hisense.

Sus características principales son el empleo de la Función de Transferencia Electro-Óptica (EOTF) del estándar SMPTE ST 2084, unespacio de color Rec. 2020,  luminancia de color hasta un máximo de 1.000 nits, profundidad de color de 10 bits e instrucciones globales de imagen además de una sola capa de contenido con metadatos estáticos y unainterfaz mínima para obtener señal – HDMI 2.0a.

Este sistema no es retrocompatible con los televisores SDR, aunque es el estándar más extendido, e incluso obligatorio en los Blu-Ray de UHD.

En abril de 2016 la UHD Alliance (agrupación de distintos sectores industriales formada por los principales estudios de cine, fabricantes de electrónica de consumo y compañías de tecnología y distribuidoras de contenido) estableció la certificación Ultra HD Premium para asegurar la correcta implantación HDR10 con las siguientes carácterísticas resolución: 3.840 x 2.160, profundidad de color de al menos 10 bits, espacio de color BT.2020, luminancia máxima de más de 1.000 nits, nivel de negros de menos de 0,03 nits yaplicación de lanorma SMPTE ST 2084- EOTF.

Los principales creadores y distribuidores de contenido HDR10 son Netflix, Amazon Prime Video, VUDU, HBO, Google Chromecast Ultra, Playstation 4 PRO, Xbox One, Vimeo, You Tube. Y los estudios de Hollywood: Fox, Warner Bros, Paramount, Sony, Lionsgate.

 

HDR10+

En 2017 se actualiza el formato HDR10, creado por la colaboración de Samsung, 20th Century Fox y Panasonic y que cuenta con Amazon Prime Videocomo el primer proveedor de servicios de streaming.

La gran novedad es que incorpora metadatos dinámicos que permiten ajustar la configuración de los parámetros de escena frame a frame (fotograma a fotograma). La nueva funcionalidad se denomina Dynamic Tone Mapping;integra el codec x265 HEVC, conexión HDMI 2.0 y es soportado por Blu-Ray de UHD.

 

DOLBY VISION (DV)

Es una referencia y estándar en HDR, que se basaen las conclusiones de una serie de experimentos con los espectadores para determinar cuánto rango dinámico necesita la visión humana. El resultado fue que se alcanza un nivel satisfactorio (90%) al reproducir un rango de 0 a 10.000 nits.

Los laboratorios Dolby determinan utilizar la normativa BT.2020 SMPTE ST-2084, luminancia de color hasta un máximo de 10.000 nits, profundidad de color 12 bits (permite utilizar 68.000 millones de colores) e instrucciones parciales de metadatos por fotograma individual.

Es retrocompatible con los televisores de SDR y –de forma opcional– con los televisores compatibles con el sistema HDR10. También es opcional en los Blu-Ray de UHD.Este estándar tiene un sobrecoste añadido que suele repercutir en el consumidor por la necesidad de pagar por un chip especial de Dolby Vision, un proceso de certificación y unas licencias de reproducción.

Los principales creadores y distribuidores de contenido HDR Dolby Vision son Netflix, Warner, Universal Pictures, Amazon Prime Video, VUDU, Google Chromecast Ultra…Los estudios de Hollywood: MGM, Sony, Warner BrosyUniversal.

 

HLG

Hybrid Log-Gamma (HLG) se trata de un estándar auspiciado por las cadenas públicas BBC británica y la japonesa NHK. Uno de sus grandes aciertos para su implantación es la compatibilidad en entornos SDR/HDR con Rec 709 para transmisiones televisivas terrestres, por cable y por satélite. Es estándar abierto (sin pagar derechos de licencia). Emplea una EOTF (Electro-Optical Transfer Function) híbrida de gamma logarítmica (HLG) sin metadatos y profundidad de color de 10 bits.

Su factor diferencial es que está orientado principalmente para contenido en directo, en televisión o retransmisiones deportivas, por ejemplo, durante las Olimpiadas de Tokio de 2020.

 

Advanced HDR

Se trata de la propuesta de uno de los gigantes tecnológicos asociados directamente al cine, Technicolor (HDR Technicolor), y que por ahora tiene una acogida prácticamente nula, aunque cuenta con el apoyo de los creadores de contenidos. Desde el CES 2016, Philips se convirtió en su gran aliado y esto tuvo como resultado el formato SL-HDR1 (anteriormente Prime Single).

Es retrocompatible con los televisores de SDR, a través de un dispositivo decodificador externo,emplea la Función de Transferencia Electro-Óptica (EOTF) del estándar SMPTE ST 2084 e incluye una sola capa de contenido con metadatos estáticos y dinámicos; como es habitual, también es opcional en los Blu-Ray de UHD.

 

HDR Converter

No es un estándar HDR como tal, sino una tecnología desarrollada por LG en sus televisores que permite convertir yescalar un contenido de SDR a HDR mediante emulación, en la que básicamente se retocan algunos ajustes, como el contraste, para dar sensación de HDR.

 

VESA DisplayHDR

Es simplemente una certificación para el correcto cumplimiento del HDR en el entorno de los monitores. Las especificaciones DisplayHDR y DisplayHDR True Black de VESA brindan un beneficio importante para la industria de las pantallas y para los consumidores finales.

Consiste en un estándar abierto de la industria para determinar la calidad de visionado del HDR en los monitores para conocer cuál es la calidad de imagen que vamos a tener en cada pantalla.

Se distinguen tres niveles de certificación: DisplayHDR 400 (gama baja), pensado para ordenadores portátiles, DisplayHDR 600, para portátiles de gama media y monitores, y DisplayHDR 1000, para equipos de alta gama.

El camino no está siendo fácil debido a la multitud de soluciones que se están proponiendo, lo que en muchas ocasiones puede confundir tanto al profesional a la hora de generar contenido o comercializar imágenes y vídeos HDR, como al usuario final cuando tiene que comprar un televisor, actualizar el equipamiento técnico o disfrutar de propuestas audiovisuales en su pantalla.

Incluso en el ámbito de producto de consumo, muchos fabricantes utilizan denominaciones propias que siguen provocando confusión: Samsung con SUHD Precision Black Pro; Panasonic bajo Dynamic Range Remaster; LG con Wide Color Led; Sony con X-tended Dynamic Range; Philips deniminandolo Bright Premium y Micro Dimming Premium, entre otros.

Sin embargo, es necesario resaltar el esfuerzo que están haciendo estos fabricantes de televisores y proyectores de vídeo para conseguir introducir el ecosistema HDR en nuestras casas con dispositivos de pantalla capaces de mostrar 1.000 nits de brillo con 10 bit o incluso con 17 bit, aunque Dolby siga recomendando llegar a los 4.000 nits para conseguir imágenes increíbles.

En el sector broadcast TV, la Unión Internacional de Telecomunicacio-nes publicó la recomendación ITU-R HDR-TV, BT.2100-0, por lo que los profesionales nos encontramos bajo dos estándares a nivel mundial: Hybrid Log-Gamma (HLG) y Percep-tual Quantizer (PQ), que después se traducen en las diferentes denominaciones arriba señaladas.

Por último, a la hora de producir y comercializar en entorno broadcast, es fundamental determinar si queremos mantener la compatibilidad entre un flujo SDR/HDR o también utilizar metadatos estáticos o dinámicos.

 

Y, a nivel normativo, ya existen publicaciones que van avalando las garantías de una producción HDR para el sector profesional:

-ARIB STD-B67 Essential Para-meter Values for the Extended Image Dynamic Range Television (EIDRTV) System for Programme Production.

-EBU Tech 3320 User Requi-rements for Video Monitors in Television Production. Version 4.1 (9/2019).

-ETSI TS 103 433-1 High-Perfor-mance Single Layer High Dynamic Range (HDR) System para uso en dispositivos electrónicos de consumo .

-SID ICDM IDMS 1.1 SID Inter-national Committee for Display Metrology (ICDM) Information Display Measurements Standard v1.1.

-ITU-R Rec. BT.601-7 Studio encoding parameters of digital television for standard 4:3 and wide screen 16:9 aspect ratios. ITU-R. March 2011.

-ITU-R Rec. BT.709-6 Parameter values for the HDTV standards for production and international programme exchange. ITU-R. June 2015.

-ITU-R Rec. BT.1886 Reference electro-optical transfer function for flat panel displays used in HDTV studio production. ITU-R. March 2011.

-ITU-R Rec. BT.2020-2 Parameter values for ultra-high definition television systems for production and international programme exchange. Oct. 2015.

-ITU-R Rec. BT.2035 A reference viewing environment for evaluation of HDTV program material or completed programmes.

-ITU-R Rec. BT.2100-2 Image parameter values for high dynamic range television for use in production and international programme exchange. July 2018.

-ITU-R Rec BT.2390-11 (03/2023) High dynamic range television for production and international programme exchange.

-ITU-R Rec. BT.2124 Objective metric for the assessment of the potential visibility of colour differences in television. ITU-R. Jan. 2019.

-ITU-R Rec. BT.2408-0 Operational practices in HDR television production. ITU-R. Oct. 2017.

-ITU-T Rec. H.273 Coding-independent code points for video signal type identification, 2016.

-ITU-R BT.2381-0 (07/2015): Requirements for High Dynamic Range Television (HDR-TV) Systems.

-ITU-R BT.2077 Real time serial digital interfaces for UHDTV signals.

-OpenEXR High-dynamic-range scene-linear image data and associated metadata format. www.openexr.com.

-SMPTE ST 2036 1 Ultra High Definition Television Image.

-SMPTE ST 0196-2003 Motion-Picture Film – Indoor Theater and Review Room Projection – Screen Luminance & Viewing Conditions.

-SMPTE ST 0431-1-2006 D-Cinema Quality – Screen Luminance Level, Chromaticity and Uniformity.

-SMPTE RP 0431-2-2007 D-Cinema Quality – Reference Projector and Environment.

-SMPTE ST 2084:2014 y CEA-861.3-A-2016: High Dynamic Range (PQ) Electro-Optical Transfer Function of Mastering Reference Displays. SMPTE 2014.

-SMPTE ST 2086:2018 Mastering Display Color Volume Metadata Supporting High Luminance and Wide Color Gamut Images.

-SMPTE ST 2094-0:2017 y CEA-861-G: Overview Document – Dynamic Metadata for Color Volume Transformation. DOI: 10.5594/-SMPTE.OV2094-0.2017.

-SMPTE ST 2048-1 2048×1080 and 4096×2160 Digital Cinemato-graphy Production Image Formats FS/709.

-SMPTE ST 2065 4:2013 ACES Image Container File Layout. HDR Production File Format.

-SMPTE ST 268-2 DPX format extensions for high dynamic ran-ge and wide color gamut pictures.

-VESA DisplayHDR: VESA High-performance Monitor and Display Compliance Test Specification (DisplayHDR CTS). Rev. 1.1 (2019).

-ARIB STD-B67 (2015, agencia japonesa de normalización): Hibryd Log Gamma (HLG) Essential Parameter Values for the Extended Image Dynamic Range Television System.

 

El Comité de Sistemas Avanzados de Televisión (ATSC), bajo la transmisión terrestre ATSC 3.0, el Comité MPEG bajo el estándar HEVC, DVB Europa y la Sociedad de Ingenieros de Cable y Telecomunicaciones (SCTE) ya se encuentran trabajando en la preparación de estándares de HDR para la difusión de este tipo de contenido.

Cualquier profesional del sector audiovisual, tanto en el ámbito broadcast como en el de la cinematografía digital, tiene que tener claro que el HDR es una tecnología que debe cuidarse a lo largo de todo el proceso de trabajo (Workflow HDR): desde el origen y desarrollo del proyecto (Project Development), pasando por la preproducción, la contribución (producción, grabación / rodaje y post-producción), el delivery  (distribución, emisión y/o retransmisión) y, por supuesto, hasta los displays o dispositivos de salida de imagen que utiliza el usuario final o espectador (monitores, televisiones, tablet, móviles…).

El estándar HDR tiene implicaciones muy importantes en todas las decisiones que han de tomarse para obtener un contenido broadcast de calidad. En la actualidad, debemos seguir impulsando los contenidos HDR frente a los SDR dado el nivel de satisfacción que generado por su disfrute. Sin embargo, es este un impulso que todavía necesita de la colaboración entre los agentes implicados en la tecnología (desarrolladores, ingeniería, fabricantes de equipamiento…) y los que promueven la creatividad visual (productores/as, directores/as-realizadores/as, directores/as de fotografía, operadores/as de cámara, técnicos/as de postproducción y etalonaje…).

El éxito del HDR supone un mano a mano entre tecnología y creatividad, una dinámica conversacional entre el impulso investigador de nuevas opciones de calidad de imagen y los requerimientos de unos espectadores cada vez más exigentes.

España, País de Ho
Grup Mediapro se enc