Ya hemos hecho referencia con anterioridad a los estándares SMPTE ST 2086 y SMPTE ST 2094 y a cómo definen los metadatos estáticos y dinámicos que soportan los interfaces HDMI 2.0a y HDMI 2.1, respectivamente. A continuación, profundizaremos en los contenidos de ambos estándares.

Metadatos del HDR

Los metadatos estáticos se incluyen entre el contenido masterizado en HDR para transmitir el volumen de color del monitor de masterización y la luminancia de dicho contenido. Se describe por la cromaticidad de los canales primarios de rojo, verde y azul del citado monitor y por su correspondiente punto blanco, además de los niveles máximos de sus niveles de negro y de blanco.

Asignación tonal de metadatos estáticos en HDR10 (optimizada solo para la escena más brillante en los contenidos)
Asignación tonal de metadatos estáticos en HDR10 (optimizada solo para la escena más brillante en los contenidos)

El estándar SMPTE ST 2086 también transmite los siguientes atributos de luminancia del contenido masterizado –calculado para valores de luz lineal–:

  • Nivel Máximo de Luz del Contenido (MaxCLL). Se mide en candelas por metro cuadrado –nits– y se corresponde con el pixel más brillante del contenido.
  • Nivel Máximo de Luz del Fotograma Promedio (MaxFALL). Se mide en candelas por metro cuadrado –nits–. Primero se determina el valor medio de luminancia de todos los píxeles en cada fotograma –denominado MaxRGB–. El MaxFALL es el valor máximo de MaxRGB de todos los fotogramas del contenido.

Las seis partes del estándar SMPTE ST 2094 –aún en constante proceso de revisión– lidian con la transformada DMCVT –sobre la que ya hemos hablado en entregas precedentes–. La aspiración de este estándar es la transmisión, fotograma por fotograma o escena por escena, de la Información de Reasignación de Color (CRI) desarrollada por Technicolor.

Dicha CRI –que no debe confundirse con el Índice de Reproducción del Color, cuyo acrónimo es idéntico y que se utiliza para medir la calidad de las fuentes de iluminación de espectro continuo– permitirá que la transformación de color sea variable a lo largo del cronograma del contenido.

Asignación tonal con metadatos dinámicos en HDR (optimizada cada escena)
Asignación tonal con metadatos dinámicos en HDR (optimizada cada escena)

En términos generales, se estandariza la transmisión de metadatos dinámicos de cuatro compañías diferentes –hay otras ochenta que participan en menor grado–. El SMPTE ST 2094 se centra en particular en el mecanismo para el transporte de la señal de ese tipo de metadatos, dejando que cada una de esas cuatro empresas compita en igualdad de condiciones para ganar aceptación en el mercado.

Las cuatro firmas y sus respectivos métodos son:

  • Dolby Labs. Asignación paramétrica de tonos –ST 2094-10 Aplicación 1–.
Método de asignación paramétrica de tonos de Dolby Labs.
Método de asignación paramétrica de tonos de Dolby Labs.
  • Phillips. Reconstrucción del volumen de color basada en parámetros –ST 2094-20 Aplicación 2–.
Método de reconstrucción del volumen de color basada en parámetros de Phillips.
Método de reconstrucción del volumen de color basada en parámetros de Phillips.
  • Technicolor. Asignación del volumen de color basada en referencias –ST 2094-30 Aplicación 3–.
Método de asignación del volumen de color basada en referencias de Technicolor.
Método de asignación del volumen de color basada en referencias de Technicolor.
  • Samsung. Asignación del volumen de color basada en la escena –ST 2094-40 Aplicación 4–.
Método de asignación del volumen de color basada en la escena de Samsung
Método de asignación del volumen de color basada en la escena de Samsung

Aunque tengan denominaciones similares, la realidad es que los métodos son bastante diferentes entre ellos. El ST 2094-1 describe los puntos en común de los metadatos y sus estructuras. A los cuatro métodos les sigue el ST 2094-2 KV que describe la codificación de los valores de longitud claves y las variables de los contenedores MXF. Es posible la transmisión de múltiples pistas de metadatos. Por ejemplo, la pista 1 puede estar optimizada para una pantalla final de 500 nits mientras la pista 2 lo está para una de 1.000 nits.

Asimismo, cada pista especifica el marco de tiempo alrededor del cuál se aplica la asignación de tonos y qué curva hay que aplicar. El estándar permite, incluso, la utilización de un sistema de ventanas sobre la información, de modo que un mismo fotograma pueda contener zonas donde se apliquen diferentes asignaciones de tonos. Por desgracia, en el momento de escribir estas líneas, nadie está desarrollando esa opción.

Estructura del documento SMPTE ST 2094.
Estructura del documento SMPTE ST 2094.

Cada uno de los métodos descritos requiere su propio procesado y no existen transcodificaciones de uno a otro. Es muy poco probable que los generadores de contenidos vayan a crear cuatro versiones diferentes de cada cosa que hagan, así que lo más probable es que se escoja uno solo para la masterización y la distribución. Dependerá de los fabricantes de televisores encontrar maneras de aceptar los metadatos dinámicos de los cuatro métodos y de transcodificar entre ellos –si es que deciden hacerlo–. En resumidas cuentas, la evolución y aplicación de metadatos dinámicos en HDR está todavía muy muy verde. Lo más probable es que en los próximos años se produzcan numerosos cambios a este respecto.

Gamut Amplio de Color (WCG)

A partir de la celebración de la edición de 2016 del CES, resultó bastante evidente que todo el contenido UHD con HDR también contaría con WCG. El Gamut Amplio de Color describe el contenido o las pantallas con capacidad para representar un volumen de colores mayor que el soportan los estándares actuales.

Permite niveles de tono y saturación más realistas, en especial en zonas muy oscuras y muy luminosas de la imagen. Posibilita que veamos ilustraciones –más parecidas a las de nuestra propia percepción– de objetos con colores vivos, como las flores, las berenjenas, las sudaderas de deporte –no todo podía ser sublime en esta lista– o las vidrieras.   

Diagrama de cromaticidad CIE 1931. La revisión actual data de 1976.
Diagrama de cromaticidad CIE 1931. La revisión actual data de 1976.

Para producir un WCG, una pantalla precisa de niveles superiores de saturación, colores primarios RGB con un ancho de banda más estrecho que se midan más cerca de los bordes del diagrama de cromaticidad CIE. Los colores en los bordes de dicho diagrama son puros, monocromáticos, y saturados al 100%. Los genera la energía luminosa que se concentra en una única longitud de onda.

Comparativa entre normas sobre diagrama de cromaticidad CIE.
Comparativa entre normas sobre diagrama de cromaticidad CIE.

Los estándares del gamut de color para HDTV, se especificaron según las recomendaciones de la norma ITU-R BT.709. El gamut de color de la norma P3 es, a su vez, el estándar especificado en su día por el consorcio DCI para la proyección cinematográfica y es significativamente mayor que el de la BT.709.

La norma que especifica el espacio de color para HDR es la ITU-R BT.2020 e incorpora colores primarios RGB puros, constituyendo el límite definitivo de los sistemas UHDTV. Es un contenedor mucho más grande para la información del gamut de color, pero el tamaño del contenedor no define el gamut de ningún contenido concreto.

El volumen del gamut de color dentro del contenedor de la norma BT.2020 –según lo especifiquen los metadatos de HDR– puede ser cualquiera, siempre que no sea superior al del citado contenedor. Por ese motivo, durante el desarrollo de los sistemas UHDTV, la norma P3 DCI –que ahora resulta obsoleta para el contenido cinematográfico– se ha convertido en un espacio de color de referencia bastante popular para el nuevo contenido de TV.

Allan Fernandes, Jefe de producto de la división de soluciones de entretenimiento de Christie mostrando su proyector láser RGB CP-4325.
Allan Fernandes, Jefe de producto de la división de soluciones de entretenimiento de Christie mostrando su proyector láser RGB CP-4325.

Hasta hace muy poco, la retroiluminación por LED de diferentes tipos ha sido la fuente principal de colores primarios, altamente saturados, acercándose al gamut de la norma P3. Los paneles OLED disponibles en la actualidad también se aproximan mucho. Los nanocristales rojos y verdes de Punto Cuántico, que emiten luz a un ancho de banda muy estrecho –al excitarse por medio de energía de fotón de LED azul– ya van más allá de la P3 y presentan perspectivas de ampliarse todavía más, mientras madura su tecnología. Los sistemas de proyección por láser de las salas Dolby Cinema e IMAX proporcionan un ancho de banda estrecho, colores muy saturados y son capaces de reproducir con fidelidad el gamut de color de la norma BT.2020.

Gamut Pointer comparado con BT.709 en un diagrama de cromaticidad CIE 1976.
Gamut Pointer comparado con BT.709 en un diagrama de cromaticidad CIE 1976.

El gamut Pointer es una aproximación a la percepción de nuestros ojos del gamut de color de 4000 superficies difusas que se encuentran en la naturaleza. El doctor Michael R. Pointer llevó a cabo esas mediciones en 1980. Dentro del gamut Pointer se encuentran todos los colores reflejados por la superficie de un objeto de cualquier material natural o fabricado por el ser humano.

La recomendación BT.2020 cubre el 99,9% del gamut de Pointer. De ahí que haya muy pocos colores a nuestro alrededor que no se puedan describir en el espacio de color de la BT.2020. Debería ser un espacio suficiente para que los sistemas de televisión muestren imágenes realistas –incluyendo luces de neón, diodos LED e imágenes generadas por ordenador (CGI)–.

Los colores primarios de la BT. 2020 –representados en los bordes del diagrama CIE– son, por lo tanto, colores puros de máxima saturación, generados por porciones extremadamente estrechas de la energía luminosa. Como ocurre con todos los demás estándares de color de la industria electrónica de consumo, el iluminante de referencia –punto blanco– de la norma BT.2020 está especificado en D65 –6503,6 K–.

El Panasonic TX-77EZ1002 sigue siendo uno de los mejores televisores OLED del mercado un año después de su lanzamiento.
El Panasonic TX-77EZ1002 sigue siendo uno de los mejores televisores OLED del mercado un año después de su lanzamiento.

El contenedor del espacio de color de la recomendación BT.2020 puede representar el gamut de las BT.709, P3 o cualquier otro –incluyendo el de la propia BT. 2020–. Si una pantalla de reproducción es compatible con la BT.2020, el contenido con cualquier gamut de color más reducido –pero representado en el contenedor de la BT. 2020– se reproducirá con sus valores de saturación y tonos originales. La especificación de un volumen de color más grande en la BT.2020 permite emplear cualquier combinación de contenido de vídeo y pantalla de reproducción hasta su máxima extensión.

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