Existen varios tipos de estándares HDR, pero el HDR10 es el más conocido. Recientemente, se ha introducido una tecnología conocida con HDR10+.
Por IEEE, PhD.: Carlos Pantsios Markhauser*
HDR es una tecnología desarrollada hace unos años, cuyas siglas significan “High Dynamic Range” (Alto Rango Dinámico) y que permite la presentación de detalles de contenido en zonas más brillantes y en zonas más oscuras de una escena, que normalmente no se aprecian en un display convencional. El HDR da un nuevo paso hacia la producción de imágenes más naturales y realistas, incluso ofreciendo un rango de contraste grande.
La tecnología HDR saca ventaja de la existencia de unos espacios adicionales en la zona del blanco y del negro del video estándar, que se extiende más allá del rango de 0% al 100% convencional. Aquí, se aprovecha este espacio adicional, hasta el -5% en la zona del negro y hasta el 105% en la zona del blanco, que ofrece la señal SDR para lograr un mejor contraste percibido, y más detalles en las zonas del negro y de alto nivel de blanco. El uso de este espacio en la señal de video nominal también disminuye ciertas pérdidas que se producen al mezclar contenidos en SDR y en HDR en una cadena de producción en HDR en vivo.
Para entender la forma en que opera el HDR, podemos dar como ejemplo la captura de una escena que contiene una cueva oscura. Los receptores de tv capaces de operar en HDR muestran la apariencia y el color de las paredes de la cueva, al igual que su textura en sus pantallas. En otro ejemplo, donde se registra la escena de un barco en el océano con mucho sol presente, los rayos solares se pueden percibir en forma independiente del fondo iluminado por el sol.
Debido a estas ventajas de calidad que ofrece la tecnología HDR sobre la SDR tradicional, cada vez más broadcasters están probando y produciendo en vivo contenido de video en HDR, hoy en día.
Mientras que las presentaciones en HDR se hacen cada vez más comunes, hoy en día, muchos usuarios todavía observan los contenidos televisivos en pantallas que solo reproducen imágenes en SDR. Para ofrecer las mejores imágenes posibles en SDR, sus señales son desescaladas en vivo a partir de contenidos en HDR a contenidos en SDR.
La recomendación R 103 de la EBU estableció los nuevos niveles permitidos para las señales de video en HDR, y especificó el rango max/min al aprovechar los espacios adicionales de la señal de video nominal. Esta recomendación puede parecer algo confusa, al principio, pudiendo ocasionar dificultades para entender la forma de testear la señal de video. Sin embargo, hoy en día ya apareció en el mercado una carta de prueba especial para medir correctamente los niveles de la señal HDR.
Un problema importante que surgió con el uso de cámaras de TV profesionales operando con HDR es el “matching” entre ellas, para una producción con múltiples cámaras, especialmente cuando se trata de diferentes marcas. El uso de diferentes marcas de cámaras responde frecuentemente a una limitación presupuestaria. El problema del “matching” ya existió con cámaras de diferentes marcas trabajando con señal SDR. Sin embargo, en el caso del SDR hay bastante experiencia acumulada para solventar este problema, que no existe para el HDR. La EBU publicó hace algún tiempo atrás un documento definido como Tech 3376, que contiene información sobre los ajustes de base de los controles de “painting” de cámaras en HDR. Estos ajustes son la base sobre los cuales efectuar ajustes finos para lograr el “match” deseado.
Tipos de HDR
Existen varios tipos de estándares HDR, pero el HDR10 es el más conocido. Recientemente, se ha introducido una tecnología conocida con HDR10+ y la diferencia entre esta y la anterior es que HDR10+ utiliza metadatos dinámicos y el HDR10 opera con metadatos estáticos. La tecnología HDR dinámica aplica metadatos a cada escena del video ofreciendo una calidad de imagen más optimizada que con la tecnología HDR estática.
Actualmente existen en el mercado convertidores estáticos y dinámicos de HDR que compiten entre sí para lograr imágenes más reales. Los convertidores dinámicos han mostrado crear imágenes de excepcional calidad, superando a los generados por los convertidores estáticos en términos de compresión de blancos intensos. Sin embargo, con ellos es posible que aparezcan errores en ciertos casos.
Normalmente, las producciones en vivo en HDR estática a convertidores SDR son mucho más comunes para la conversión de imágenes de rango dinámico alto a imágenes de rango dinámico estándar, requeridos para lograr la compatibilidad con todos los displays de TV. Los convertidores estáticos crean resultados predecibles de alta calidad y son utilizados a nivel mundial –ellos son considerados como la aproximación segura.
A diferencia de los convertidores estáticos, los convertidores dinámicos en HDR toman en cuenta la imagen completa y adaptan su estrategia de conversión basándose en ella. Este último tipo de convertidor también puede tomar en cuenta múltiples cuadros y proveer, por ejemplo, conversiones especificas basadas en capturas previas. El resultado puede ser una mejor calidad de imágenes en SDR –y tal vez mejores que las imágenes en HDR bajo el contexto de producciones en vivo combinadas de HDR-SDR.
UHD Y HDR andan juntos
Las tecnologías UHD y HDR trabajan juntas para mejorar la calidad de las imágenes, pero lo logran en forma diferente. La resolución UHD (o 4K) es una medida de la cantidad de pixels que conforman la imagen. HDR es una tecnología que amplía la gama de tonos de colores claros y oscuros. UHD y HDR juntos crean imágenes más precisas y realistas.
Actualmente los productores de películas cuentan con más libertad que nunca antes para crear contenido de primer nivel con 4K y HDR. Solo resta disponer de un receptor de tv en UHD que maneje el HDR para disfrutar de estos contenidos nunca antes vistos.
*Carlos Pantsios Markhauser es Ingeniero en Telecomunicaciones, doctor en electrónica de telecomunicaciones, Magister en Comunicaciones de la Universidad Simón Bolívar, con Especialización en Telecomunicaciones en satélite y redes The George Washington University - School of Engineering & Applied Science, Especialización en Telecomunicaciones Digitales University of Colorado Boulder. Se desempeña como profesor titular de postgrado en las escuelas de telecomunicaciones en la Universidades Simón Bolívar y Universidad Católica Andrés Bello. Además de consultor profesional en proyectos de TV basado en Argentina.
