El HDR sin metadatos dinámicos es menos HDR: por qué Dolby Vision y HDR10+ tienen mejor calidad de imagen que HDR10

junio 02, 2019

El HDR sin metadatos dinámicos es menos HDR: por qué Dolby Vision y HDR10+ tienen mejor calidad de imagen que HDR10

Hace ya cuatro años que la tecnología HDR irrumpió como un torbellino en el mercado de los televisores. Desde entonces la mayor parte de los fabricantes ha ido incorporando en sus soluciones de gama media y alta alguno de los estándares HDR que han conseguido consolidarse con más o menos contundencia. Aunque hay más opciones, las tres más relevantes son Dolby Vision, HDR10 y HDR10+.

Como podemos intuir a partir de su nombre, HDR10+ en realidad es una revisión de HDR10 concebida para apropiarse de la ventaja más significativa que el estándar de Dolby tiene sobre HDR10: los metadatos dinámicos. Pero esto no significa que todos los televisores compatibles con HDR10 lo sean también con HDR10+, por lo que a todos los efectos nos interesa contemplarlos como dos estándares diferentes. Sí, los metadatos dinámicos son muy importantes. De hecho, marcan la diferencia. Os propongo que descubramos juntos por qué.


HDR y metadatos: qué son y por qué están «condenados» a ir de la mano

Es probable que la mayor parte de las personas que estáis leyendo este artículo esté familiarizada con la tecnología HDR, pero nos viene bien recordar qué es y qué nos propone para afianzar bien nuestro punto de partida. La sigla HDR procede de la denominación en inglés High Dynamic Range, que significa alto rango dinámico, lo que nos permite intuir que estamos hablando de una innovación que persigue ofrecernos unas imágenes con un rango de luminancia muy amplio.

Una manera sencilla, aunque no del todo rigurosa, de entender qué es la luminancia consiste en interpretarla como la intensidad luminosa o la cantidad de luz que es capaz de proyectar una superficie. Cuando recurrimos al concepto «rango de luminancia» en este contexto estamos describiendo la capacidad que tiene un televisor de entregarnos un conjunto de niveles de diferente intensidad luminosa. O una escala de luminosidad con una gradación concreta.

El rango dinámico de un televisor es mayor a medida que se incrementa la distancia que separa la intensidad de las zonas más oscuras de las imágenes de la intensidad que tienen las zonas más iluminadas. Esto nos permite intuir que la capacidad de entrega mínima y máxima de brillo que tiene un televisor importa mucho en este contexto porque condiciona la habilidad con la que es capaz de reproducir los contenidos con HDR.

El rango dinámico de un televisor es mayor a medida que se incrementa la distancia que separa la intensidad de las zonas más oscuras de las imágenes de la intensidad que tienen las zonas más iluminadas

Pero no solo es importante la capacidad de entrega de brillo que tiene un televisor; también lo es el número de niveles de luminosidad con diferente intensidad que consigue reproducir. Cuantos más niveles con diferente capacidad de entrega de brillo tengamos entre los niveles mínimo y máximo, mejor. Un número mayor de niveles contribuirá a que el televisor sea capaz de recuperar más información tanto en las zonas más oscuras de cada fotograma como en las más iluminadas, conocidas también como altas luces.

Ya conocemos con bastante precisión qué es la tecnología HDR y qué impacto tiene en las imágenes que vemos, por lo que ahora podemos plantearnos cómo puede un televisor en particular saber de qué forma debe reproducir el espacio de color y el nivel de brillo que debe aplicar a un contenido concreto. Las películas, las series y los videojuegos con HDR que disfrutamos, bien a través de las plataformas de streaming o las descargas digitales, bien en soporte físico, han sido previamente producidas utilizando dispositivos que tienen una capacidad de reproducción del color y el brillo diferente a la de nuestro televisor doméstico. Incluso hay diferencias muy importantes en este ámbito entre unos televisores y otros.

Hdrnits

Los metadatos contienen, precisamente, la información que indica a nuestro televisor cómo debe reproducir el color y el brillo de un contenido audiovisual HDR en particular, adaptándolo a sus capacidades exactas. Por supuesto, cada película, serie y videojuego tiene sus propios metadatos, que son diferentes a los de cualquier otro contenido en la medida en que el propio contenido es único. El reto más importante al que se debe enfrentar un televisor cuando reproduce contenido HDR consiste en adaptar correctamente el espacio de color y la entrega de brillo que describe el propio contenido al espacio de color que realmente es capaz de reproducir el televisor y el nivel de brillo que puede entregar.

Los metadatos contienen la información que indica a nuestro televisor cómo debe reproducir el color y el brillo del contenido HDR

Si los espacios de color y la entrega de brillo que manejan el contenido y el televisor coincidiesen ese proceso de adaptación no sería necesario. Pero no coinciden. De hecho, el espacio de color del contenido HDR está descrito por la norma BT.2020, que también se ocupa de definir parámetros como la resolución, la frecuencia de refresco o la codificación del color y la luminosidad. Y en el mejor de los casos el televisor será capaz de reproducir todo el espacio de color DCI-P3 que, aunque consigue restituir casi el 87% de la gama de color que pueden distinguir nuestros ojos, tiene un alcance inferior al del espacio de color BT.2020.

Con el brillo sucede algo muy similar. Los estándares HDR10 y Dolby Vision han sido diseñados para codificar en el contenido picos de brillo de hasta 10.000 nits, una cifra muy superior a los picos de 4.000 nits que consiguen entregar los televisores más luminosos que podemos encontrar en el mercado actualmente. Pero esta es la excepción. La mayor parte de los televisores de gama alta más ambiciosos compatibles con Dolby Vision y HDR10 tiene una capacidad de entrega de brillo máxima que se mueve entre los 1.500 y los 3.000 nits. Y actualmente en la producción de contenido HDR se codifican picos de hasta 4.000 nits que solo pueden asumir una mínima parte de los televisores que nos ofrece hoy el mercado.

Hdr

Los metadatos que acompañan a los contenidos HDR tienen la responsabilidad de proporcionar al televisor la información que necesita para llevar a cabo la adaptación del color y el brillo del contenido a sus capacidades reales, que siempre son inferiores. Este proceso se conoce como mapeo tonal (tone mapping), y su eficacia depende en gran medida de que los metadatos sean capaces de describir con la máxima precisión posible el color y el brillo, de manera que el contenido pueda ser reproducido en el televisor respetando de manera fiel la intención original del creador de la película, serie o videojuego.

Los atributos MaxCLL y Max FALL describen los valores máximos de luminosidad del contenido HDR

Para describir la luminosidad los metadatos definen, por un lado, el nivel de negro del contenido, y, por otra parte, el pico más alto de luminosidad. De esta forma el televisor sabe cómo debe ser tanto el negro más intenso como las zonas más iluminadas utilizados por el contenido que estamos reproduciendo. Este último parámetro, el pico más alto de luminosidad, queda a su vez descrito por dos atributos: MaxCLL (Máximum Content Light Level) y Max FALL (Maximum Frame-Average Light Level).

El atributo MaxCLL describe la luminosidad del píxel más brillante del contenido medida en nits, mientras que Max FALL contiene el valor máximo de la luminosidad media de todos los fotogramas del contenido expresada en nits. Para calcular este último parámetro es necesario determinar primero la luminosidad media de todos los píxeles de cada fotograma, y a partir del conjunto de valores que obtenemos es fácil determinar el máximo, que será el valor reflejado en el atributo Max FALL.

Los metadatos estáticos, que son los que usa el estándar HDR10, recurren a esta información para llevar a cabo el mapeo tonal de todo el contenido. Esto significa que el televisor reconstruirá la luminosidad de cada fotograma tomando como referencia la de la escena más brillante de todo el contenido, y restituirá el color a partir de la escena con la gama de color (gamut) más amplia de todo el contenido. El problema que acarrea esta estrategia es que el rango dinámico y la gama de color de la mayor parte del contenido no estarán descritos con precisión porque se reproducirán tomando como referencia las escenas que alcanzan los valores máximos de luminosidad y gamut. Y en estas condiciones el mapeo tonal no puede llevarse a cabo con la máxima precisión, que es el objetivo del que hablamos unos párrafos más arriba.

Metadatos dinámicos: para qué sirven y por qué catapultan nuestra experiencia

A diferencia de los metadatos estáticos, los dinámicos son capaces de indicar al televisor cómo deben ser la luminosidad y el color escena a escena, y no de una manera uniforme para todo el contenido. De esta manera al mapeo tonal se lleva a cabo con mucha más precisión y el resultado que obtenemos en nuestro televisor está mucho más cerca del acabado original concebido inicialmente por el creador del contenido. La lástima es que solo los estándares Dolby Vision y HDR10+ son capaces de manejar metadatos dinámicos, y no todos los televisores son compatibles con ambos formatos.

Dolby Vision y HDR10+, a diferencia de HDR10, utilizan metadatos dinámicos

De hecho, las propuestas más avanzadas de Samsung «entienden» HDR10 y HDR10+, pero no Dolby Vision. Y los televisores más ambiciosos de Sony y LG son compatibles con Dolby Vision y HDR10, pero no con HDR10+. Panasonic, sin embargo, sí tiene televisores compatibles con estos tres formatos, que es la opción ideal porque de esta forma los usuarios podemos despreocuparnos de la manera en que el HDR está implementado en cada contenido. Confiemos en que en el futuro todas las marcas con una presencia importante en el mercado opten por introducir en sus televisores todos los estándares HDR que son capaces de manejar metadatos dinámicos.

Todo lo que hemos visto hasta ahora queda confinado al ámbito teórico, y, como todos sabemos, la teoría no tiene siempre un impacto claramente perceptible en nuestra experiencia como usuarios. ¿Realmente en la práctica es tanta la diferencia entre los estándares que utilizan metadatos estáticos y las normas que son capaces de manejar metadatos dinámicos? Sí, el impacto que tienen los metadatos en la calidad de imagen es claramente perceptible, sobre todo si tenemos la oportunidad de comparar de forma directa ambas tecnologías.

Panasonic Tv

Hace solo unos días tuve la oportunidad de participar en una demostración de Panasonic en la que varios ingenieros de esta marca enviaron a dos televisores idénticos de la nueva serie GX800 el mismo contenido y de forma sincronizada. Lo interesante es que uno de los televisores recibió un flujo de vídeo HDR10, y, por tanto, con metadatos estáticos, y el otro el mismo vídeo pero en formato Dolby Vision y con metadatos dinámicos. Además, los dos televisores estaban juntos, por lo que era muy sencillo comparar de forma directa la calidad de las imágenes que estaban reproduciendo.

Lo interesante es que el resultado de este experimento valida a pies juntillas todo lo que describe la teoría en la que hemos profundizado en este artículo. Y es que el televisor que recibió el vídeo codificado en formato Dolby Vision, que era idéntico al que reprodujo el vídeo HDR10, arrojó un nivel de detalle claramente superior tanto en las zonas más oscuras como en las más iluminadas de cada fotograma. Y la gama de color fue más rica y fidedigna en el televisor que recibió el vídeo con metadatos dinámicos, algo que era fácil percibir si te fijabas en la manera en que cada uno de ellos restituía las altas luces (las zonas más iluminadas de cada fotograma).

Sin duda, los estándares HDR que utilizan metadatos dinámicos nos ofrecen una calidad de imagen perceptiblemente más alta que el HDR con metadatos estáticos. Confiemos en que los creadores de contenido y los fabricantes de televisores tomen buena nota y apuesten con más contundencia por las tecnologías que ofrecen a los usuarios la mejor experiencia. Cuantas más marcas nos propongan televisores compatibles tanto con HDR10+ como con Dolby Vision, mejor. Y, a ser posible, que esta capacidad no quede restringida solo a los modelos de gama alta y llegue también a las soluciones más asequibles. No cabe duda de que los usuarios lo agradeceremos.

Más información | Dolby | Ultra HD Forum

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El HDR sin metadatos dinámicos es menos HDR: por qué Dolby Vision y HDR10+ tienen mejor calidad de imagen que HDR10

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Xataka

por
Juan Carlos López

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