El siguiente sistema de emisión de contenidos de HDR propuesto para su uso en monitores y pantallas de consumo, es el que más se diferencia de todos los demás desde su concepción, diseñado –por encima de todo– con vistas a la emisión de programas de televisión en tiempo real.

BBC/NHK HLG

La propuesta de este sistema procede de dos cadenas de televisión pública: la BBC británica y la NHK japonesa. Su denominación es la de Gamma Híbrida Logarítmica (HLG) y fue aprobada en el estándar STD-B67 de la Asociación de Industrias y Negocios de Radio (ARIB), la organización japonesa equivalente a la ATSC estadounidense y a la DVB europea.

El nombre del sistema hace referencia al hecho de que su Función de Transferencia Opto-Electrónica (OETF) –la inversa de la Función de Transferencia Electro-Óptica (EOTF)– es una curva híbrida, que aplica una curva de gamma estándar a los píxeles más oscuros –dentro del rango perteneciente al SDR– y una curva logarítmica para las altas luces de mayor intensidad. Esta OETF hace posible emitir una señal única que es compatible con televisores de SDR y HDR.

La HLG no depende de metadatos que se envíen con el contenido, por lo que la señal es independiente de las pantallas en las que se emita y se puede reproducir sin procesado en una pantalla de SDR. La tecnología está libre de derechos y no requiere del pago de licencias, ni por parte de las cadenas ni por parte de los fabricantes de pantallas.

La curva HLG es idéntica a las curvas de SDR en sus valores de luminancia más bajos.
La curva HLG es idéntica a las curvas de SDR en sus valores de luminancia más bajos.

La HLG incluye las especificaciones completas para su masterización y para su reproducción, para que se pueda evaluar esta última de manera apropiada. La primera emisión oficial tuvo lugar el 14 de diciembre de 2015 cuando el Centro de Televisión del Vaticano emitió la ceremonia de la Puerta Santa empleando la HLG y el espacio de color de la recomendación BT.2020.

Tanto la BBC como la NHK aseguran que la curva híbrida es compatible con cualquier flujo de trabajo de producción a 10 bits. Los datos de la imagen –capturados con valores de iluminación lineales en cámara– se reasignan a la OETF de la curva HLG y al espacio de color de WCG definido por la norma ITU-R BT.2020. La señal se puede transportar sin problema vía satélite, cable, IP o cualquier otro método de distribución habitual.

Las características básicas de la reproducción con el sistema de curva HLG son:

  • Interfaz mínimo para obtener señal: HDMI 1.4.
  • Representación del color en la reproducción: ITU-R BT.2020.
  • EOTF de reproducción: OETF inversa, más el valor de gamma de la “intención de reproducción”.
  • Metadatos: Ninguno.
  • Profundidad de color de la reproducción: 10 bits.

Para recibir una emisión del sistema HLG, una televisión debe conmutar al modo de alto brillo y utilizar la EOTF de la propia curva HLG en lugar de la de la recomendación BT.1886 o de la EOTF del estándar SMPTE ST 2084. La aproximación del sistema de la BBC y la NHK a su función de transferencia de HDR se basa en los valores relativos de luminancia, al igual que hacía la –ya obsoleta– recomendación BT.709. Por eso, permite que cada pantalla de reproducción reasigne el valor máximo de código de la señal de vídeo al pico de luminancia de esa pantalla concreta, en lugar de a un nivel de luminancia específico.

En el resto de sistemas de HDR, es común ajustar la imagen con intenciones "artísticas" que contribuyan a la intención creativa del contenido, Este proceso, aunque posible suele ser sustituido por la automatización en la HLG ya que sus propósitos son otros.
En el resto de sistemas de HDR, es común ajustar la imagen con intenciones “artísticas” que contribuyan a la intención creativa del contenido, Este proceso, aunque posible suele ser sustituido por la automatización en la HLG ya que sus propósitos son otros.

Los sistemas de vídeo tradicionales con SDR tienen una OETF de captura y una EOTF de pantalla que no son inversas exactas la una de la otra. Proporcionan una Función de Transferencia Opto-Óptica (OOTF) con valores de entre 1,1 y 1,2 aproximadamente. A esta gamma del sistema se le concede la denominación de “intención de reproducción” y compensa los efectos de la luz ambiente en el entorno del visionado.

Un efecto colateral de contar con una gamma de sistema variable es que la saturación de la imagen depende de la gamma de sistema que proporcione cada pantalla concreta. Las gammas de sistema más altas generan imágenes más saturadas. En la HLG, la gamma de sistema se ajusta automáticamente en cada pantalla de reproducción, basándose en su intervalo tonal y en la luz ambiente que rodea a la pantalla.

Una pantalla de reproducción con gran intervalo tonal –rodeada de luz ambiente de baja intensidad– puede producir una gamma de sistema de un valor tan elevado como 1,6. Una pantalla con un intervalo tonal mediocre que apenas supere las capacidades de una de SDR, puede producir una gamma de sistema con un valor de tan sólo 1,3.

Flujo de trabajo de extremo a extremo con la curva PQ.
Flujo de trabajo de extremo a extremo con la curva PQ.

Para evitar que estas diferencias de gamma de sistema den lugar a diferencias de saturación, una pantalla compatible con el sistema HLG invierte primero la OETF de captura y calcula el valor relativo de la luminancia para cada pixel.

A continuación, se desarrolla una gamma independiente de intención de reproducción por pixel, basándose en el valor derivado de luminancia del píxel, además de en el nivel de negros de la pantalla, su valor pico de luminancia y la luz ambiente que la rodea. La gamma de intención de reproducción se aplica a cada uno de los componentes RGB del pixel al mismo tiempo.

Flujo de trabajo de extremo a extremo con la curva HLG.
Flujo de trabajo de extremo a extremo con la curva HLG.

La citada inclusión del valor derivado de luminancia del pixel en la gamma de intención de reproducción, preserva la colorimetría de cada valor del pixel. Lo hace a pesar de contar con diferentes intenciones de reproducción –gammas de sistema–. Este proceso cuenta como si las pantallas compatibles con la HLG realizaran una forma –extremadamente limitada– de reasignación del volumen del color, aunque el sistema no utilice metadato alguno.

Las diferencias entre el intervalo tonal de la curva PQ y el de la curva HLG son evidentes en esta gráfica.
Las diferencias entre el intervalo tonal de la curva PQ y el de la curva HLG son evidentes en esta gráfica.

A diferencia de los sistemas de HDR que emplean la curva PQ del estándar SMPTE ST 2084, el sistema de la HLG se define por su OETF. Se diseñó ex profeso para aplicar la OOTF en el monitor. El contenido masterizado con la curva HLG se reproduce en televisores tanto de HDR como de SDR.

Cuando el contenido en HDR HLG se decodifica y se muestra en una pantalla de SDR, la imagen tiene un aspecto diferente, pero la BBC y la NHK defienden que perceptualmente tiene el “aspecto” de una imagen en HDR. Es preciso añadir, que la tan cacareada retrocompatibilidad del sistema de la curva HLG con pantallas de SDR sólo es posible con aquellas que permitan reproducir un espacio de color acorde con la recomendación BT.2020 –es decir, una generación de la que apenas se vendieron unidades en su día–.

Simulación de las diferencias entre la imagen en SDR y en HDR HLG de un fotograma de la excepcional serie documental "Planeta Azul II" coproducida por la BBC. Semejante maravilla merece mejor suerte.
Simulación de las diferencias entre la imagen en SDR y en HDR HLG de un fotograma de la excepcional serie documental “Planeta Azul II” coproducida por la BBC. Semejante maravilla merece mejor suerte.

Si el lector se ha llevado la impresión de que este sistema es más un parche –necesario por el momento– que una verdadera solución para el futuro de la emisión en tiempo real de imágenes de HDR, está en lo cierto. Desde el punto de vista de calidad de la imagen, supone continuar empleando prácticas que nacieron de limitaciones ya inexistentes y que deberían desaparecer cuanto antes.

Pero, a su favor, cuenta con que las bases de su funcionamiento son sencillas y transparentes. Uno de los mayores expertos a nivel mundial en los procesos físicos y matemáticos de la ingeniería y programación de la reproducción digital en color –el canadiense Charles Poynton– ha llegado tan lejos como para afirmar que “el HLG no sólo es una chapuza, sino que además se basa en cálculos totalmente erróneos y este hecho es fácilmente demostrable”. Poynton nunca ha disimulado su pasión desmedida por generar controversia, en cualquier caso.

Ahora bien, la adopción de este sistema por parte de una cadena supone un ahorro monumental en tiempos y costes a la hora de comenzar a emitir contenidos en HDR y debe verse como un paso transitorio en la evolución de la tecnología. Lo cierto es que –a día de hoy– es el estándar más utilizado con diferencia en las emisiones de televisión en vivo, superando en implantación al Dolby Vision y al SL-HDR1 de Philips /Technicolor.

Debemos reconocer que –al fin y al cabo– una competición olímpica de curling no es precisamente “Lawrence de Arabia”. Los formatos narrativos son otra cuestión, y la propia BBC no ha tenido problema en adoptar sistemas adicionales –como el Dolby Vision– en su último Blu-Ray Ultra HD documental “Earth: One Amazing Day“.

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