¿Nos aproximamos a un único formato de HDR o convivirán varios?

Vicente Pla （COITT), ingeniero consultor especialista en tecnología y formación, y miembro de los grupos de producción, postproducción y emisión de UHD Spain, expone las claves sobre los diferentes formatos HDR.

Durante muchos años, la televisión estuvo basada en la tecnología de tubo de rayos catódicos. Cada fabricante introducía sus mejoras tecnológicas, pero todas ellas ofrecían un brillo para el blanco de unos 100 nits. Poco después llegaron las pantallas planas, cada vez con una retroiluminación más potente, pero, en el fondo, poco cambió en el modo de producir televisión. Se trata de un modo de trabajo referenciado a la escena en el que los operadores ajustan los diferentes parámetros de la cámara para poder encajar el rango dinámico útil de la escena dentro del margen dinámico del canal de transmisión que es capaz de reproducir la pantalla de visualización. El brillo al que luce la pantalla es, por tanto, relativo, y en función de la potencia de su retroiluminación, el blanco se representa a un número de nits diferente: 100, 300, 400, 1.000, etc.

Los años pasan, y los sensores de las cámaras mejoran hasta tener latitudes de exposición de más de 14 f-stops. ¿Qué sentido tiene si en HDTV (ITU BT-709) sólo llegan al espectador unos 6,5 f-stops? Pues ahí está la magia de los operadores, que ajustan los parámetros de la cámara para poder encajar el margen dinámico de la toma al de la pantalla de visualización para que llegue al espectador la mejor calidad posible.

Al principio, esto sólo se podía hacer desde cámara, pero los fabricantes de cámaras empezaron a pensar en cómo conseguir grabar todo el margen dinámico de la escena y decidir más tarde, ya en postproducción, cómo acomodar los 14 o más f-stops del sensor a los 6,5 del canal. Aparecieron entonces el RAW y las curvas logarítmicas de cámara propietarias de fabricante.

Las primeras curvas HDR estandarizadas

Poco después se empieza a hablar de curvas HDR estandarizadas. Por un lado, la curva HLG （Hybrid Log Gamma) y, por otro, la PQ （SMPTE ST-2084). Ambas incluidas dentro de la recomendación ITU-R BT.2100 “Image parameter values for high dynamic range television for use in production and international programme exchange”.

这 curva HLG sigue estando referenciada a la escena, pero con una latitud de exposición muy superior a la gamma 2,4. Eso sí, el blanco seguirá luciendo diferente en función del número de nits de la pantalla.

Sin embargo, cuando hablamos de PQ, tomamos como referencia la pantalla. Eso significa que en la señal se codifica exactamente a cuantos nits tiene que lucir el píxel en la pantalla (0-10.000 nits). ¿Cómo se verá entonces una imagen de 8.000 nits en un monitor que sólo es capaz de dar 4.000? Me temo que no tengo respuesta a esto. Dependerá de cómo implemente cada modelo de televisor la conversión del volumen de color de la señal de origen al que es capaz de reproducir la pantalla (a esto se le conoce como mapeo del volumen de color) y/o de si la metadata está bien señalizada. Y aquí es dónde empieza el lío de formatos para TV:

Curva HLG
- Sin metadatos.
Curva PQ
1. PQ10 – Sin metadatos.
2. HDR10 – Con metadata estática que informa de las características de la pantalla de referencia con la que se ha producido el contenido y los niveles máximos de la señal.
3. Con 动态元数据 que se encarga de decirle dinámicamente a la pantalla del usuario final cómo mapear el volumen de color (espacio de color y margen dinámico) de la señal de origen al que es capaz de reproducir la pantalla. Ahí encontramos:
  - Dolby Vision
  - Technicolor (HL-HDR2 en DVB)
  - Samsung HDR10+

Normalmente, y debido a su simplicidad, la curva HLG suele utilizarse mayoritariamente en canales que ofrecen señales en directo, mientras que la PQ para contenido post-producido y de plataformas OTT。

El propósito original del creador

¿Garantiza la curva PQ que una película se vea exactamente como fue creada? En teoría sí, pero la realidad es que dependerá de cómo haga el mapeo de color la pantalla en la que se está visualizando. Este es el motivo por el que surgió la iniciativa Filmakers Mode, que intenta que las películas se puedan ver tal y como fueron creadas. La realidad es que normalmente las salas de post-producción son bastante oscuras y el consumo actual se produce también en lugares luminosos. Esto ha obligado a hacer una revisión del Filmakers Mode especialmente destinada a aviones y teléfonos móviles。

¿Fue el detonante de todo el capítulo de Juego de Tronos 的 Invernalia, que casi nadie pudo ver claramente? Pues no lo sé, pero, desde luego, tanto 杜比作为三星 han sacado a posteriori sistemas adaptativos que analizan la luminosidad de la sala dónde está la pantalla para tenerlo en consideración en el mapeo del volumen de color de la señal para su visualización (Dolby Vision IQ y adaptative HDR10+）。

¿Un formato ganador?

Pero… ¿nos aproximamos a un único formato de HDR en España o convivirán varios? Si hablamos de canales de televisión lineales, probablemente HLG tome la delantera, pero, sin duda, en el mundo de las plataformas OTT, Dolby Vision tiene mucho terreno ganado. Samsung lanzó HDR10+ para evitar pagar royalties a Dolby, pero pocos competidores lo soportan. Por otro lado, el sistema 特艺彩色 (Interdigital) tiene varias versiones: DVB ha adoptado SL-HDR2, mientras que ATSC-3.0 utiliza el modo retrocompatible con SDR llamado SL-HDR1. Por si todo esto fuera poco, China ha lanzado HDR Vivid, existe un modo HDR10+ 为了 juegos 和 动态元数据 también ha sido incorporada sobre HLG 在 SL-HDR3 y Dolby Vision 8.4.

En fin… asistimos a toda una guerra de formatos de HDR con metadata dinámica. Menos mal que, al menos, todos comparten la curvas HLG y PQ y, por lo menos, tenemos garantizada la decodificación de las señales… aunque no sea en las mejores condiciones。

Vicente Pla

Especialista en señales, estándares y medidas, trabaja como ingeniero consultor en tecnología y formación en Abacanto。

En los últimos años, ha impartido formación tecnológica sobre 超高清 y tecnologías de producción IP en la mayoría de broadcasters nacionales y autonómicos。