En el último lustro, se han propuesto un pequeño número de sistemas diferentes para emitir contenidos en HDR a pantallas y monitores no profesionales. El proceso continúa mientras escribimos estas líneas y dista mucho de haber finalizado. A continuación, enumeraremos únicamente las opciones más relevantes –por el momento– de entre estos sistemas, que combinan estándares ya existentes y otros en desarrollo.

Sistemas de emisión de contenidos de HDR

En el presente artículo comenzaremos a analizar cada uno de los siguientes sistemas:

  • HDR10+. No es un sistema independiente, sino una actualización del HDR10. Emplea la Función de Transferencia Electro-Óptica (EOTF) del estándar SMPTE ST 2084. Incluye una capa base de contenido –con metadatos estáticos– y otra capa de contenido mejorado con metadatos dinámicos. A través de una actualización se puede aplicar a los televisores ya existentes compatibles con el sistema HDR10. También es opcional en los Blu-Ray de UHD.
Diferencias en un grupo de fotogramas entre el sistema HDR10 y su evolución con metadatos dinámicos HDR10+.
Diferencias en un grupo de fotogramas entre el sistema HDR10 y su evolución con metadatos dinámicos HDR10+.
  • Dolby Vision. Emplea la Función de Transferencia Electro-Óptica (EOTF) del estándar SMPTE ST 2084. Incluye una capa base de contenido –con metadatos estáticos– y otra capa de contenido mejorado con metadatos dinámicos. 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.
  • BBC / NHK. Emplea una EOTF híbrida de gamma logarítmica (HLG) sin metadatos. Sus contenidos se pueden reproducir en televisores de SDR y de HDR compatibles con la HLG.
  • Technicolor / Phillips. Emplea la Función de Transferencia Electro-Óptica (EOTF) del estándar SMPTE ST 2084. Incluye una sola capa de contenido con metadatos. Es retrocompatible con los televisores de SDR –a través de un dispositivo decodificador externo–. También es opcional en los Blu-Ray de UHD.

HDR10

El Grupo de Expertos de la Imagen en Movimiento (MPEG) estudió los requerimientos del HDR y llegó a la conclusión de que el formato de compresión denominado Codificación de Vídeo de Alta Eficiencia (HEVC) en su perfil Main 10 (H.265) proporciona la eficiencia y la calidad de la señal necesaria para la emisión de contenido de HDR. Otros grupos de la industria también determinaron que la aplicación óptima de una señal de vídeo con un formato base de submuestreo de crominancia 4:2:0 y con una profundidad de color de 10 bits cumpliría con las condiciones necesarias para emitir en HDR y con un WCG.

Tabla de características de los distintos perfiles del formato de compresión HEVC.
Tabla de características de los distintos perfiles del formato de compresión HEVC.

Tomando estas conclusiones como punto de partida, la Asociación de Discos Ópticos Blu-Ray (BDA), el Foro para un Interfaz Multimedia de Alta Definición (HDMI) y la Alianza para la Ultra Alta Definición (UHDA) adoptaron un formato –basado en el HEVC Main 10– para la compresión y emisión de contenido con HDR y WCG. A este formato de capa base, se le llama comúnmente HDR10.

Como ya hemos indicado, la CTA –antigua CEA– lo incorporó de manera obligatoria entre sus especificaciones para pantallas compatibles con HDR. El HDR10 constituye una plataforma abierta y no es un estándar completo, sino más bien una colección de tecnologías y especificaciones sujeto a actualizaciones críticas. Los valores lineales de luminancia procedentes de cámara deben pasar primero por alguna clase de corrección de color –en directo o a posteriori– a partir de los resultados visuales que se obtengan en un monitor de masterización de HDR. El volumen del color del contenido se representa siempre en un contenedor acorde a la recomendación BT. 2020.

Curva PQ.
Curva PQ.

Los datos de la imagen en RGB 4:4:4 se codifican a continuación para sacar el mayor rendimiento posible a las características de la visión humana. Para ello se utiliza la curva PQ del estándar SMPTE ST 2084. Los datos codificados pasan por un proceso de cuantización a 10 bits por canal. Se realiza entonces una conversión de color y un submuestreo de crominancia para convertir la señal a Y’Cb’Cr’ 4:2:0 antes de enviarla a un codificador para su compresión a HEVC.

Procesos de codificación y decodificación de la señal en HDR10.
Procesos de codificación y decodificación de la señal en HDR10.

La reproducción en una pantalla HDR10 básicamente invierte el proceso de masterización de la señal. Esta se decodifica y tanto la conversión de color como el submuestreo de croma se revierten para recuperar una señal RGB 4:4:4. Luego se aplica la EOTF de reproducción del estándar SMPTE ST 2084 para recuperar los valores de luminancia lineales a partir de los codificados.

Los metadatos del estándar SMPTE ST2086 transmiten los niveles de negros y de picos de luminancia del monitor de masterización, además de los atributos de luminancia del contenido masterizado. Este contenido se puede reasignar perceptualmente a una pantalla con gamut más estrecho o valores de luminancia más bajos cuando alguno de los dos –o ambos– son inferiores a los de aquel.

Al tratarse de una plataforma abierta, incluso los fabricantes de monitores económicos han adoptado el sistema HDR10 para alguno de sus modelos.
Al tratarse de una plataforma abierta, incluso los fabricantes de monitores económicos han adoptado el sistema HDR10 para alguno de sus modelos.

La pantalla de reproducción debe seguir las pautas de luminancia del estándar SMPTE ST 2084 tanto como sea posible, para luego realizar una suave gradación de los blancos desde algún punto por debajo de su valor máximo de luminancia. Aunque no se reproduzcan, resulta esencial evitar perder la información de los blancos en los niveles máximos de luminancia de la señal masterizada. Por medio de los metadatos, el dispositivo de reproducción recibe la información de los valores de los picos de luminancia del contenido. Sólo necesita reasignar estos valores y no los máximos de 10.000 nits que incluye el estándar SMPTE ST 2084.

Samsung SUHD JS9500 compatible con HDR10.
Samsung SUHD JS9500 compatible con HDR10.

La luminancia perceptual y la reasignación del gamut no se terminaron de definir en el HDR10 original. Ese hecho provocó que se vendieran pantallas sin que existiera un método estandarizado de reasignación del volumen del color, ni del intervalo tonal de la señal de HDR, ni del gamut de color, para pantallas de reproducción con valores inferiores de ambos. Se pueden testar los atributos de reproducción de una pantalla HDR10, pero no hay forma de validar cuán precisos son frente a un estándar. Es más, algunos de los modelos de televisores HDR10 que se han vendido en el último lustro parecen ignorar partes completas de los metadatos del SMPTE ST 2086, lo que resulta preocupante.

Las características básicas de la reproducción con el sistema HDR10 son:

  • Interfaz mínimo para obtener señal – HDMI 2.0a.
  • Representación del color en la reproducción – ITU-R BT.2020.
  • EOTF de reproducción – SMPTE ST 2084.
  • Profundidad de color de la reproducción – 10 bits.

HDR10+

En abril de 2017, Samsung anunció que iba a desarrollar una evolución del sistema HDR10 denominada HDR10+, con el propósito de agregarle metadatos dinámicos. En principio la compañía surcoreana se asoció con Amazon Prime Video para soportar el nuevo formato. No obstante, en agosto de ese mismo año, la 20th Century Fox y Panasonic se sumaron a la coalición para acelerar su desarrollo y expansión. En enero de 2018, durante el CES de Las Vegas, llegó el anuncio de que se aceptaba el HDR10+ como parte de las especificaciones del Blu Ray UHD.

Logo de la alianza HDR10+.
Logo de la alianza HDR10+.

El motivo detrás de toda esta amalgama de actualizaciones no es otro que el de poder competir con el sistema Dolby Vision, cuyas características técnicas son netamente superiores a las del HDR10 original. La ausencia de metadatos dinámicos implica no poder mejorar el intervalo tonal en tiempo real –escena por escena–, algo que el formato de Dolby sí puede hacer.

Para poder hacerle frente con el añadido de metadatos dinámicos, Samsung ya ha incorporado el streaming de los contenidos en HDR10+ de Amazon Prime Video en sus pantallas. Por el momento, tales contenidos se limitan a las series “El gran tour”, “La maravillosa señora Maisel” y “The man in the high castle”, pero es de suponer que su cantidad y variedad aumentará con el tiempo. Panasonic soporta HDR10+ en sus OLED EZ1002, FZ950 y FZ800.

También lo hacen sus nuevos reproductores Blu-Ray de UHD, pero por ahora no hay contenidos disponibles, por lo que resulta difícil evaluar la calidad de imagen que se obtendrá con ellos.

Panasonic FZ950 HDR10+.
Panasonic FZ950 HDR10+.

Phillips también soporta HDR10+ en sus nuevos modelos de TV, pero aún no en sus reproductores Blu-Ray de UHD. Netflix ha sugerido que puede estar abierta a soportar el formato en el futuro, pero también ha dejado claro que no tiene planes firmes al respecto y que no los va a establecer en estos momentos. El apoyo de esta firma sería crucial para situar al HDR10+ como un estándar universal válido para todas las televisiones.

Comparativa entre espacios y profundidades de color del sistema de HD estandar, el HDR10+ y el Dolby Vision.
Comparativa entre espacios y profundidades de color del sistema de HD estándar, el HDR10+ y el Dolby Vision.

Desde el punto de vista meramente técnico, que es el que nos ocupa en esta serie, el sistema Dolby Vision –que analizaremos con más detalle en nuestra próxima entrega– sigue contando con dos bazas imbatibles: soporta contenidos con profundidad de color de 12 bits y valores de luminancia de hasta 10.000 nits, además de constituir el sistema de HDR que se ha impuesto en la proyección cinematográfica y ser el más apoyado por los grandes estudios.

Sin embargo, el HDR10+ tiene a su favor que es parte de una plataforma abierta y gratuita para los fabricantes de televisores, mientras que el Dolby Visión implica el pago de una licencia. El tiempo dirá qué sistema termina destacando sobre los demás, o si se dará una coexistencia de varios.

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