Pasan los años y el HDR (alto rango dinámico) y el 4K continuan avanzando. Pero…¿qué es el HDR? como iremos viendo, éste consta de varios formatos, pero en cualquiera de sus versiones vemos lo mismo: su implementación hoy en día es total, tanto en dispositivos compatibles como en contenido. Esa es una gran noticia. Pero ¿estamos totalmente seguros de comprender qué aporta a la experiencia visual? Llevamos toda una vida con el SDR, ya sea en cintas VHS, televisión analógica, televisión digital en cualquiera de sus variables, DVD, Blu-rays… y llega 2016 con el HDR y nos descubre un nuevo mundo.
Hoy os presentamos cinco gráficas que os permitirán comprender conceptos del HDR que parecen asumidos pero puede que no tan comprendidos…incluso por aquellos que tienen un conocimiento de los conceptos bastante avanzado. Así que sin más, no os perdáis los siguientes apartados ya que van a aportar mucha luz a la oscuridad y nunca mejor dicho.
¿Qué es el HDR? una mejora brutal en la calidad de imagen del 4K que puede ser difícil de entender
Si, todo el mundo sabe lo que es el HDR. ¿Pero sabrías explicar por qué es tan importante, en que mejora respecto a lo que teníamos o cuales son son aspectos más destacables? si, es más complicado de lo que parece. Por eso hemos decidido dividir este artículo en 5 grandes apartados, diferenciando bien cada aspecto que hace tan importante el HDR
- Mejora el contraste, sí, pero ¿mejora el rendimiento en sombras y negros profundos con respecto al SDR?
- ¿Cual es la cantidad de influencia en la imagen de los nuevos límites del brillo?
- ¿Cómo funciona el tone mapping realmente?
- ¿Qué supone el HDR10? ¿por qué tiende a oscurecer la imagen original?
- Los beneficios de la metadata dinámica: Dolby Vision y HDR10+
El mito del rendimiento en sombras y luces oscuras en HDR
Esta cuestión se hizo especialmente patente y universal con el famoso capítulo 3 de Juego de Tronos en la última temporada (la 8ª): ‘La larga noche’. La polémica estaba servida: la gente se quejaba de que no se veía nada. Aquel capítulo en sí mismo era una película del género del miedo o del suspense y discurría totalmente en exterior noche o interior noche. Si veías el capítulo de día cerca de una ventana, mal. Si veías la tele con todas las lámparas encendidas, mal. Si tenías el televisor sin calibrar o nunca te metiste a tocar el contraste, peor todavía.
Más allá de las consideraciones creativas que deliberadamente los responsables quisieron transmitir en ese capítulo, lo que nos importa es que seguramente sea la primera representación consciente del HDR a nivel mundial: los negros densos como tinta.
Pues bien, el titular está claro: el SDR y el HDR comparten el mismo nivel mínimo de señal de luz emitida: 0,0005 nits. No hay avance tecnológico en este apartado. Lo que sucede es que el perverso marketing, siempre lengua de doble filo, ha conseguido que una buena parte de los consumidores mezcle la tecnología del display (televisor, proyector, tablet…) con el HDR.
Es decir, OLED de primera o última generación, QD-OLED, LCD de mil variantes en el panel… cada uno tiene un rendimiento mejor o peor con escenas oscuras o iluminación de clave baja. Esas tecnologías sí cambian la experiencia de visionado en las cifras más bajas de los nits pero lo hacen con el mismo número de nits 0,0005 tanto en HDR como en SDR. Comparten el mismo límite inferior para sorpresa de muchos.
En el gráfico que acompaña esta sección se representa esta situación de manera palpable: el HDR y el SDR mantienen el mismo nivel de visualización mínima en intensidad luminosa. El alto rango dinámico trae otras bondades, pero esta no es una de ellas. Mito #1 derrumbado.
¿No hay ninguna mejora en negros y luces oscuras entonces con el HDR?
El HDR no aporta más luminosidad en la zona baja, lo mínimo son 0,0005 nits de negro puro igual que el SDR. Pero sí que trae una mejora en forma de detalles en sombras gracias a la gamma PQ (perceptual quantizer) de la norma ST. 2084 ya sea a 10 o 12 bits. Dicho en otras palabras: no hay más sombras, hay mejores sombras o negros.
Si hacemos zoom en la parte baja de la gamma 2.4 de la norma REC 709 y ponemos encima la curva de la norma ST. 2084 podemos observar una pequeña diferencia en favor de esta última. Dada su naturaleza de intentar distribuir los valores digitales de una manera más semejante y sensible a la percepción humana, observamos una caída progresiva de la información en forma curva desde los 100 nits o un poco antes. En cambio, la REC 709 baja abruptamente en picado desde su tope a 100 nits hasta esos 0,0005 nits comentados anteriormente.
Una curva más o menos acentuada frente a una línea recta sin paliativos, como se puede ver en la gráfica que acompaña a estos párrafos.
Evidentemente, si no has calibrado tu televisor con sonda y software o, peor aún, ni quiera has hecho un mínimo perfilado de tu televisor con unos patrones gratuitos de brillo, contraste etc posiblemente no notes ninguna ganancia en este sentido. Es una mejora muy agradecida para el ojo entrenado sobre un televisor calibrado en un entorno de luz controlado.
Pero si ves la TV con mucha fuente de luz doméstica o con una ventana o balcón cerca ya sea por detrás (como una luz de contra), lateral o por delante del display, poco beneficio observarás.
¿Cuál es la influencia del brillo extra en un contenido HDR?
Entonces, la realidad es que el HDR aumenta el rango de brillo existente de las pantallas SDR, de modo que se puedan ver más detalles en las áreas más brillantes de la imagen, donde las imágenes SDR existentes simplemente recortan, o al menos eliminan, los detalles de la imagen.
El siguiente histograma es una vista simplificada de la diferencia entre una imagen SDR y su equivalente PQ HDR. Hay que tener en cuenta que el APL (nivel de imagen promedio) permanece aproximadamente consistente entre las imágenes SDR y ST2084 HDR. Solo aumentan el rango de contraste y los niveles de iluminación especular.
Conviene no olvidar que la diferencia entre 100 nits y 200 nits es una diferencia logarítmica, no una duplicación del brillo, por lo que en realidad es bastante pequeña. Si se comprende este enfoque del HDR y se crean imágenes basadas en el uso del rango de brillo adicional para luces especulares, se liberará todo el potencial de HDR, pero es algo depende de la creatividad de los creadores de contenido.
Evidentemente no es obligatorio meter más de 100 nits a cualquier imagen y a toda costa. Ahí está la decisión creativa de los responsables, que suele crear debates infinitos entre los aficionados. Y aunque una película o serie esté masterizada a 4.000 o 10.000 nits, el histograma comparativo, no aumentaría significativamente al aplicarse ese brillo extra a zonas pequeñas y muy limitadas de la imagen.
Dicho en otras palabras, los beneficios del brillo en HDR se basan en dos cuestiones:
- La curva PQ 2084 (y no la dura gamma 2.4)
- Más niveles de luminosidad (nits) para mejorar la experiencia de un rango dinámico ampliado (si es que se usa); nunca por tener más zonas de sombra y negros.
Dejamos a un lado deliberadamente en este reportaje otros aspectos asociados como mejores códecs de vídeo (H.265), más profundidad de la señal (10 o 12 bits) y el rango de color ampliado (WCG, wide color gamut).
La madre de todas las batallas: comprender el tone mapping
Ríos de tinta virtual se han escrito sobre el dichoso mapeo de tonos de luces en televisores y proyectores. Los fabricantes tratan de mejorar con nuevos algoritmos este procesado de la imagen cada año… Y eso indica la importancia del mapeo de tonos en el HDR: tiene una influencia directa en el visionado del espectador.
Y eso que es una solución temporal: poco a poco se acerca el fin del mapeo de tonos. En este año 2024 que acaba se han vendido más televisores que nunca con brillos de 1.500 nits calibrados. Desde hace dos años ya se vendieron televisores con 1.000 nits después de calibrar. El parque de televisores con 1.000 o más nits aumenta imparable cada año. Y la gran mayoría del contenido HDR se enmarca entre los 600 a los 1.000 nits sin debate. Y por lo tanto, no entra en funcionamiento el tone mapping. Esa es la gran noticia.
Mientras tanto, desgraciadamente, no es el mismo tratamiento en una LG, que en una Panasonic, que en una Samsung o una Sony. Youtube está lleno de comparativas más o menos bien hechas de una misma imagen HDR reproducida en dos modelos distintos de televisor evidenciando, en este aspecto, cuanto más brillante u oscura es la imagen por el mapeo de tonos.
Os traemos aquí lo que consideramos que es una aproximación bastante visual y fácil de entender visualmente de lo que hace un tone mapping con la metadata estática del HDR10, el más extendido de todos las versiones de alto rango dinámico.
Básicamente la idea a transmitir es que tenemos dos factores relevantes: el brillo máximo del televisor (en el gráfico son unos figurados 750 nits) y un valor fijo e invariable de la metadata estática para todo el contenido. Al acomodar ese pico de 2.000 nits en un panel de 750 nits, se produce un efecto de pérdida de brillo o atenuación del resto de picos de luminosidad menores.
Si solo fuera eso, una ligera pérdida de brillo, podríamos convivir sin enfadarnos pero al perder brillo, se pierde ese contraste o rango dinámico y, a su vez, empeora la percepción de color. Una situación que después de habernos gastado un dinero en un display HDR suele resultar bastante desagradable.
No llegamos a disfrutar con fidelidad lo que los responsables creativos crearon en la sala de color. Y encima esta pérdida de brillo no es homogénea y cambia con cada fabricante con sus soluciones y algoritmos.
La metadata dinámica
Dos rivales aportan una mejora en la experiencia de administrar el brillo propio de cada panel y el contenido en HDR: el HDR10+ y Dolby Vision tienen una metadata dinámica para el brillo o luminosidad. Es una clara mejoría en sí misma. A cada plano o escena se le otorgan unos valores específicos que van cambiando, reproduciendo con más fidelidad las intenciones artísticas de los responsables creativos en la sala de masterización.
No se producen oscurecimientos ni deterioros similares. No vamos a entrar en detalles con el invento de Dolby, pero esto aplica a todos sus niveles, tanto de streaming como en físico en discos: P8, P7 FEL-MEL etc.
Sea como fuere, lo ideal es ver un contenido HDR con nits suficientes en el panel para que no se active el mapeo de tonos reductor y que ese contenido esté con metadata dinámica (HDR10+ y cualquier versión del Dolby Vision).
Mientras ese escenario no sea el mayoritario, esperemos que estas cinco gráficas aporten algo más de luz (nunca mejor dicho) a los conceptos más habituales y extendidos del alto rango dinámico.
