El rango dinámico de la imagen, es la capacidad de representar y manejar correctamente el contraste, las luces brillantes, las sombras y las sombras profundas, y no es algo que se defina como un pico de brillo máximo, sino que en realidad se define como una relación. En vídeo, (que es diferente de la fotografía) el HDR o alto rango dinámico lo que pretende es extraer toda la información existente en el material cinematográfico original, que contiene mucha más información de la representada en un Bluray, ya que al masterizar los bluray y DVD la información es comprimida deliberadamente para adaptarla a las necesidades y limites de los formatos de vídeo doméstico.
El HDR no aumenta el contraste ON-OFF de un visualizador, el HDR lo que hace es aumenta el rango dinámico de la imagen para que se perciban con mayor precisión y naturalidad los detalles en las sombras y los detalles en las partes más brillantes de la imagen, es decir, para obtener todo el rango dinámico que en su día se registró en el material original y así obtener una imagen más natural y parecida a lo que en su día captaron las cámaras de cine
Para entender mejor el verdadero potencial del HDR habría que familiarizarse con algunos términos, como f-stop, que es la unidad más utilizada para medir el rango dinámico y que describe el rango de luz total por potencias de 2.
A tener en cuenta:
SDR serían menos de 10 f-stops
HDR son más de 16 f-stops.
Las películas que se van a masterizar en HDR para BDUHD superan los 16 f-stops.
16 f-stops es el rango dinámico de la película celuloide tradicional
El vídeo HDR puede potencialmente proporcionar bastante más de 16 f-stops y las cámaras digitales actuales también
El vídeo HDR no trata solo de hacer que las imágenes sean unicamente más brillantes, por lo tanto, cuando hablamos de números y de valores de luminancia como por ejemplo los 1.000 nits de brillo máximo que se comenta que se debe alcanzar en los televisores o cuando se dice que los contenidos HDR se han masterizado en monitores de 4.000 nits, a lo que se refieren verdaderamente esos números es a los reflejos especulares, es decir, a pequeñas partes de la imagen que brillan por encima de las partes más brillantes. Por ejemplo, pensemos en la luz del sol reflejada en la nieve, un cristal o el mar. Esos reflejos son reflejos especulares que pueden superar la frontera que representan las partes más brillante de la imagen, alcanzando cifras muy elevadas de nits, así que nadie está sugiriendo que una imagen a pantalla completa deba producir 4.000 nits de brillo, ya que solo se trata de reflejos especulares que se puedan producir durante la reproducción del vídeo de forma ocasional.
El siguiente histograma muestra la diferencia entre una imagen SDR y su equivalente HDR ST2084.
Se puede ver como el APL (Nivel promedio de imagen) permanece constante y que sólo el rango comprendido entre el contraste y los niveles de reflejos especulares va en en aumento.
Esto muestra que la media del nivel de imagen (APL) HDR no será significativamente diferente del SDR.
En una web han hecho una simulación aproximada, y como se puede ver no se trata solo de obtener más brillo máximo, se trata de obtener más información presente en la captura original para que la representación sea, no solo más precisa, sino también mucho más natural
HDR
SDR
Obviamente es una simulación, porque para ver el verdadero potencial necesitaríamos verlo delante de un equipo preparado para ello como por ejemplo un futuro BDUHD y una OLED 4K compatible con HDR
Otro aspecto interesante para los que tenemos OLED, es que al margen de que el alto rango dinámico represente las diferencias entre el negro absoluto y el pico blanco, resulta que cuanto más profundos sean los negros de un televisor mayor será su rango dinámico, y por esto razón los televisores OLED pueden ofrecer una fantástica experiencia HDR a pesar de no ser tan brillantes como lo son los televisores LED debido a que los niveles de negro de los LED producen unas relaciones de contraste limitadas aunque puedan ofrecer niveles de brillo máximos muy altos. Así que el enorme rango dinámico de las teles OLED, unido al alto rango dinámico masterizado en los BDUHD, pueden Dar como resultado un coctel verdaderamente explosivo y que la experiencia HDR puede ser máxima.
¿Qué es el alto rango dinámico? Un referente del sector lo explica: Parte 1
Bill Baggelaar, un importante referente del sector, nos ofrece información muy interesante sobre el HDR y su importancia para el futuro de los medios de difusión. Para saber exactamente qué podemos esperar, sigue leyendo esta entrevista que concedió a Peter Crithary de Cine Alta Magazine. Parte 1 de 2.
Bill Baggelaar
Bill Baggelaar habla sobre el HDR.
Bill Baggelaar es vicepresidente senior de tecnología de color y posproducción en Sony Pictures. Dirige los equipos tecnológicos de acabado de imagen y sonido. Bill ha dirigido a su equipo de Sony Pictures para contribuir a que Sony Electronics desarrolle el primer servicio de vídeo 4K del mundo, 4K Video Unlimited de Sony. En la actualidad, Sony Pictures tiene más de 200 títulos terminados como IMF de UHD. Anteriormente, Bill trabajó en Warner Bros. Studios 13 años en animación, vfx, DI y masterización de vídeo. Es Licenciado en Informática, miembro de la SMPTE y representa al estudio en diversas organizaciones técnicas del sector.
P: Comencemos con información general sobre el alto rango dinámico (HDR).
BILL BAGGELAAR: El alto rango dinámico no es nuevo. Es la forma en la que casi todos nosotros vemos el mundo a diario. Nuestros ojos tienen alto rango dinámico y están equipados para percibir una amplia gama de colores.
Ver contenido en alto rango dinámico es realmente interesante. Creo que hace que el espectador participe mucho más. Puedes volver a ver una película y tener una experiencia totalmente nueva. Ves cosas que nunca habías notado, porque estaban como escondidas.
Bill Baggelaar
Los días de sol, pueden ver destacados ciertos detalles de una nube a la vez que ven en la sombra. En ambientes oscuros, podemos distinguir detalles en condiciones de muy poca luz e incluso prácticamente sin luz. Existen cámaras que están cada vez más cerca de poder detectar algunas de esos detalles en días soleados. Pero también han mejorado en la oscuridad. No funcionan tan bien como nuestros ojos, pero es cierto que funcionan mejor con una mejor tecnología de sensores. Por otro lado, los aparatos de televisión u otros tipos de pantalla que hemos utilizado hasta ahora para ver contenido tienen un rango dinámico mucho menor que nuestros ojos, o incluso que las cámaras que se usan para capturar el contenido. Así, hasta este momento hemos visto la televisión en lo que denominamos rango dinámico estándar (SDR), en el que tenemos entre siete y nueve pasos de exposición en función de la pantalla. Con las nuevas pantallas, pasamos a disponer de Ultra HD (4K/UHD) y alto rango dinámico (HDR), que podrían tener hasta 20 pasos. En realidad, en lo que se refiere a los consumidores, el número de pasos será de 12 a 14. Somos seres intrínsecamente sensibles al contraste y, por tanto, este mayor rango dinámico nos proporciona una mayor sensación de nitidez, detalle, claridad, color y saturación. Somos capaces de percibir todo esto en el mundo real, pero no podemos conseguirlo en las pantallas que tienen los usuarios en la actualidad, y ni siquiera en el cine. Y puesto que somos seres muy adaptables, al ver una película o un programa de televisión en un lugar especialmente oscuro o luminoso, nuestros ojos y nuestro cerebro se adaptan. Podríamos ver inmediatamente que hay algo que no tiene el contraste correcto, pero nos adaptamos rápidamente y lo seguimos viendo sin problemas.
1] «Annie» en HDR: el mayor contraste permite obtener los detalles de las sombras, a la vez que se reduce el efecto de resplandor de las llamas.
2] «Annie» en SDR: imagen original.
A partir de ahora, con las pantallas de alto rango dinámico, podemos ofrecer a los espectadores imágenes más detalladas y una experiencia más realista. Como ya he dicho, la más amplia gama de colores que forma parte de HDR conlleva una mejor saturación del color. HDR no solo afecta al contraste o la resolución, ni siquiera solo al color. Se trata de poder combinar las tres cosas para representar las imágenes de forma más precisa en las pantallas de los usuarios. De esta forma, los creadores de contenido cuentan con un lienzo más grande, en el que pueden representar la realidad tal como es, o incluso pueden ser hiperrealistas. Para el acabado de películas para salas de cine, trabajamos en el espacio de color P3, una gama de colores más amplia que la estándar para televisión, Rec. 709. A veces hay colores concretos, como morados, rojos o traslúcidos especiales, que no se puede mostrar en SDR/Rec.709, por lo que es necesario hacer una mayor corrección del color para adaptarlos a Rec. 709 para las pantallas de los consumidores. Hay muchos colores saturados (azul, naranja, violeta y verde), que ahora se pueden representar en las pantallas de los usuarios y que nunca se habían podido representar. Proporcionan algo más cercano a la visión artística original, a lo que el DP y el director querían que vieran los espectadores.
«The Amazing Spiderman 2» en HDR: se mantienen los detalles tanto de los resaltados como de las sombras. Así se conservan objetos lejanos como los cables del puente. Los detalles tonales generales que se conservan hacen que aumente la sensación de inmersión del espectador en las imágenes. Además, se mantiene el ruido de la imagen en un nivel bajo para que no moleste.
«The Amazing Spiderman 2» en SDR: imagen original en SDR.
...realmente, todo empieza con la captura. Si nos centramos en la captura con estas cámaras de alta calidad, sabemos que, incluso si las imágenes no se masterizan en HDR hoy en día, podemos volver a masterizarlas en HDR cuando pensemos que el mercado está listo.
Bill Baggelaar
P: Entonces, podríamos decir que todo consiste en acercarnos a la realidad todo lo que técnicamente se pueda.
BILL BAGGELAAR: Sí, con algunas limitaciones. También existe la realidad de mirar al sol un día soleado. Nos daña los ojos y, obviamente, no queremos lograr esa realidad. No queremos que el contenido perjudique al espectador. Así que, dentro de ciertos límites, sí. Una mayor sensación de realidad es posible, pero no sé si es necesario que nos centremos solo en el aspecto de la realidad. Creo que los creadores de contenido pueden presentar la visión que quieren que experimenten los consumidores con más precisión, aunque a veces eso no signifique exactamente real. De lo que se trata es quizá de una mayor participación o de llegar al nivel de crear colores que no se ven en el mundo real, que pueden existir pero no vemos normalmente. Podemos representarlos de una forma que no se pueden representar con la tecnología de las pantallas actuales.
P: ¿Es que la cámara ofrece más con el fin de obtener ese resultado? ¿O es más bien un proceso de posproducción, o quizá ambas cosas?
BILL BAGGELAAR: Un poco las dos cosas. Sin duda alguna, es mejor partir de imágenes captadas que contienen más información. Las cámaras tienen que ser capaces de captar un rango dinámico y una gama de colores más amplios para que podamos aprovechar esas ventajas en la posproducción. No es que sea absolutamente necesario partir de fuentes más amplias, pero los resultados no son tan buenos si partimos de fuentes «más estrechas». Siempre habrá más posibilidades de obtener mejores resultados si las imágenes se captan con una cámara de resolución superior, con un rango dinámico más amplio y una mayor gama de colores que la pantalla en las que se van a ver, que es lo que hacemos normalmente. Tenemos las cámaras de Sony que capturan imágenes en S-Log, uno, dos o tres y contamos con S-Gamut, que es una gama mucho más amplia que P3. Y, con la llegada de Rec. 2020, S-Gamut es incluso mayor que Rec. 2020 Las películas siempre han sido muy anchas, y muchas de las otras cámaras digitales tienen una gama de colores mucho más amplias que las pantallas actuales o incluso las se están preparando para el futuro cercano. Por todo ello, partiendo de una gama de colores más amplia contribuye a garantizar que se pueden representar esos colores en las pantallas.
«The Blacklist» en HDR: se pueden conservar los detalles de sombra a la vez que se controlan los reflejos de las luces superiores. En una pantalla HDR, se puede ver en las sombras, mientras que en una pantalla SDR las sombras aparecerán cortadas.
«The Blacklist» en SDR: se quitan todos los detalles de las sombras con el fin de asegurar que la escena se puede ver en los televisores convencionales, pero el efecto general que se crea es que la escena parece mucho más luminosa de lo que realmente era.
P: Si la información no se captura inicialmente, no se puede extraer y trabajar con ella en la fase de posproducción, así que...
BILL BAGGELAAR: Exacto. Sin duda, es importante empezar con una mayor resolución, un mayor rango dinámico y una gama de colores más amplia. Las cámaras de Sony tienen un rango dinámico mucho más alto y una gama de colores mucho más amplia de los habituales hasta la fecha. En consecuencia, todo lo que hemos capturado en formato RAW deberíamos poder aplicarlo a las pantallas HDR tal y como los creativos deseen aplicarlo.
P: ¿Significa esto que ahora los directores tienen que ser conscientes, si se usa la cámara adecuada que puede capturar una gama muy amplia, de la iluminación y de trabajar en un entorno optimizado para la captura en alto rango dinámico?
BILL BAGGELAAR: Sí. Creo que esto va a ser algo que HDR debe enseñarnos. ¿Qué significa esto y cómo afecta a iluminación? ¿Qué técnicas de SDR se pueden usar y cuáles se deben cambiar o adaptar?
P: Sí, eso es a lo que me refería.
BILL BAGGELAAR: ¿Tener HDR en mente? También creo que habrá distintos enfoques para distintas situaciones. Si hay sombras muy marcadas y se intenta ocultar en ellas detalles que no se desea que vea, o se cree que no verá, el espectador... bueno, a lo mejor no es eso lo que pasa en la captura o en las escenas del día. En la fase de posproducción, siempre puedes probar las técnicas habituales para mitigar el problema, pero, sin lugar a dudas, vamos a tener que aprender a iluminar para HDR. Los directores y directores de fotografía tienen que llevar la atención del espectador a donde les interese mediante la iluminación. En fin, creo que todos vamos a tener que pasar por un proceso de aprendizaje.
«The Amazing Spiderman 2» en HDR: el efecto de esta escena en una pantalla HDR es impresionante. Se puede conseguir una mayor saturación en la piel azul traslúcida de Electro, pero se siguen manteniendo las marcadas sombras de su «reflejo». Esto hace que sus ojos resalten más.
«The Amazing Spiderman 2» en SDR: imagen original en SDR. Los detalles de la piel de Electro empiezan a verse blancos.
P: Hablemos de las pantallas de los usuarios. ¿Cómo podemos identificar televisores que funcionan bien en HDR, los que funcionan en cierta medida y los que no funcionan para nada?
BILL BAGGELAAR: Para el usuario, va a ser difícil. Creo que es todo un reto y el sector está intentando superarlo. Se está debatiendo sobre qué es el alto rango dinámico. Hemos llegado a algunos acuerdo generales, pero no hay un acuerdo total entre todos los estudios y fabricantes de CE.
P: Ya, pero entonces, ¿qué es el HDR?
BILL BAGGELAAR: Claro, ¿dónde está el umbral mínimo? No hay una opinión única en el sector. Y creo que es algo muy importante en lo que el sector se tiene poner de acuerdo para que HDR sea todo un éxito. Así sabremos para qué nivel debemos preparar nuestro contenido y, a continuación, sabremos cuál será la experiencia del espectador en toda la gama de pantallas que se denominen HDR. Hemos hecho sugerencias sobre lo que creemos que alto rango dinámico debe ser, que es 1000 nits como mínimo. También hemos dado indicaciones para la relación de contraste y el pico de brillo mínimo. En definitiva, tendrá que ser fácil para los usuarios sepan qué pueden esperar de una experiencia de HDR. Tiene que haber algún tipo de mínimos para que los consumidores tengan la confianza de que el sector les ayuda a tomar las decisiones adecuadas sobre las tecnologías de las pantallas.
P: Entonces, ¿es Rec. 2020 el punto de referencia? Si hubiera que indicar un nivel, ¿sería ese?
BILL BAGGELAAR: Rec. 2020 no especifica alto rango dinámico. Rec. 2020 es meramente una gama de colores y una resolución. Estamos trabajando para conseguir una ampliación de Rec. 2020 que incluya un lenguaje de más alto rango dinámico, así como ese tipo de brillo mínimo del rango dinámico que aclare aún más lo que Rec. 2020 (4K/Ultra HD) significa en realidad. Creo que todavía tenemos bastante camino por recorrer para llegar a un consenso sobre si necesita formar parte de Rec. 2020, si será una especificación adicional paralela o se convierte en parte de un estándar del sector más amplio.
¿Qué es el alto rango dinámico? Un referente del sector lo explica: Parte 2
Bill Baggelaar, un importante referente del sector, nos ofrece información muy interesante sobre el HDR y su importancia para el futuro de los medios de difusión. Para saber exactamente qué podemos esperar, sigue leyendo esta entrevista que concedió a Peter Crithary de Cine Alta Magazine. Parte 2 de 2.
«The Blacklist» en HDR: el mayor contraste de HDR permite crear colores más saturados. Así se pueden obtener cielos azules de aspecto realista y muchas otras escenas cotidianas. El aumento de contraste proporciona además una resolución más visible. Esta escena tiene lugar un día de invierno con las marcadas sombras de la puesta de sol.
«The Blacklist» en SDR: esta es la imagen original, que resulta un poco más brillante y más plana en general. Hemos hecho sugerencias sobre lo que creemos que alto rango dinámico debe ser, que es 1000 nits como mínimo. También hemos dado indicaciones para la relación de contraste y el pico de brillo mínimo.
P: Hay una técnica que combina varias exposiciones. La usa una empresa de cámaras concreta y también los fabricantes de DSLR. ¿Es esa técnica realmente alto rango dinámico?
BILL BAGGELAAR: La toma de varias exposiciones puede dar resultados en algunos casos, pero los sistemas actuales tienen problemas con el movimiento de la cámara o el sujeto. Se están realizando varias pruebas para tratar de avanzar en esa tecnología. La técnica en sí funciona bien en imágenes fijas.
P: ¿No es eso un intento de compensar el hecho de que las cámaras de imágenes fijas no procesan lo que el sensor es capaz de hacer?
BILL BAGGELAAR: Sí, porque si fuera práctico, se usaría un sensor de 16 bits y se captarían imágenes RAW de 16 bits para mantener el rango dinámico de la escena. Las exposiciones múltiples simultáneas permiten obtener una imagen de mayor rango dinámico en una única imagen final. Pero incluso esa técnica se ve limitada por las tecnologías de las pantallas SDR que tenemos en la actualidad. Puedo poner más información de sombras o brillos en una imagen SDR en una pantalla SDR, pero no se consigue la misma profundidad y el mismo nivel de detalle que una imagen HDR consigue en una pantalla HDR.
P: ¿Y en el cine?
BILL BAGGELAAR: En el cine estamos viendo soluciones que, prácticamente, dan de 14 a 16 pasos de rango dinámico, algo bastante increíble. Lo positivo es que si empezamos con contenido del cine contenido y partimos de HDR del nivel del cine, resulta más fácil distribuir contenido HDR en los canales de los usuarios finales.
P: ¿Se hace ya así?
BILL BAGGELAAR: No. Esos sistemas se acaban de empezar a comercializar. Son muy pocos y, de momento, no nos hemos interesado por ninguno. Aunque me imagino que eso sucederá pronto. Y por eso creo que nuestro contenido se adaptará perfectamente al uso de las tecnologías, cuando llegue el momento.
«Annie» en HDR: otra vez aquí, el mayor contraste añade realismo y más participación del espectador. Conservar información detallada de las nubes y el cielo, a la vez que se conservan los detalles de las sombras, ha sido durante mucho tiempo el sueño de muchos creadores.
«Annie» en SDR: en la imagen original, la información de las sombras se elimina para evitar la pérdida de todos los detalles de la ciudad, a la vez que la información de los brillos se recorta por las limitaciones de las pantallas convencionales
«The Amazing Spiderman 2» en HDR: el detalle de las sombras desde el entorno de Times Square se puede conservar, a la vez que se mantienen el brillo y la saturación de los anuncios y las luces de neón. Hay sombras muy contrastadas y la experiencia de los espectadores mejora al mantenerse cierto realismo en una escena muy «irreal».
«The Amazing Spiderman 2» en SDR: la imagen original en SDR resulta mucho más plana en general. El equilibrio general entre luces y sombras se elimina en una escena como esta para que el espectador vea más detalles en una pantalla SDR convencional.
P: ¿Han realizado estas pruebas de alto rango dinámico con todo tipo de imágenes? ¿Han probado todas las cámaras cinematográficas digitales de gama alta?
BILL BAGGELAAR: No. No las hemos probado todas, pero que lo hemos hecho con todas cámaras principales al uso, ARRI, RED y Sony. Y, aunque hemos utilizado todas las cámaras más importantes para producir nuestro contenido, no hemos llevado a cabo pruebas específicas de HDR en todas ellas. Hemos hecho las pruebas suficientes para saber cuál es su capacidad de rango dinámico, porque al hacer pruebas de DI, TV o cámara en general, partimos de un origen RAW, así que sabemos toda la información que la cámara es capaz de dar para empezar.
P: Entonces, para concluir, parece ser que los mejores resultados que puedan obtener dependerán realmente del proceso de DI.
BILL BAGGELAAR: Una vez más, hay que empezar con la captura, pero las posibilidades de utilizar lo que has capturado son enormes. Los flujos de trabajo de acabado de DI o TV que conservan la máxima calidad en todo momento nos van a ofrecer los mejores resultados. El procesado de color de alta calidad (coma flotante), junto con los flujos de trabajo EXR VFX de 16 bits, conservará todo el rango dinámico que había en la captura original para su uso posterior. La razón por la que hemos estado liderando el avance hacia 4K/UHD es la posibilidad de conservar toda la información de color, la resolución y el rango dinámico. Queremos que el contenido de Sony se pueda volver a usar más adelante y no quedarnos anclados en los mecanismos de oferta actuales. Tenemos un archivo que podemos utilizar y adaptar para obtener las nuevas versiones que se prevén para el futuro. Grover Crisp y nuestro grupo de gestión de activos lleva mucho tiempo haciendo eso, con nuestros proyectos de restauración y remasterización en 2K/HD y 4K/UHD.
...sin lugar a dudas, vamos a tener que aprender a iluminar para HDR.
P: ¿Qué pantallas utilizan para el etalonaje? Obviamente, el paquete de DI necesita tener capacidad de supervisión para ver lo que se está haciendo y conseguir resultados óptimos. ¿Qué utilizan para supervisar el alto rango dinámico?
BILL BAGGELAAR: En la actualidad, para las pruebas de alto rango dinámico, trabajamos en SMPTE PQ y en color ACES (Academy Color Encoding Space) en un sistema Baselight. Contamos con un proceso en el que utilizamos un Dolby PRM 4200 a 600 nits. En realidad, no recortamos ninguno de los valores de luminancia. Mantenemos todo el rango dinámico, la resolución y el color en un archivo ACES EXR. A continuación, podemos comprobar el contenido en copias y pantallas Sony para el usuario final de 1000 nits. Si tenemos que hacer un recorte en una pantalla HDR con más brillo, por ejemplo, una HDR Dolby Pulsar de 4000 nits o una Sim 2 de 5000 nits, también podemos hacerlo. Nuestro flujo de trabajo es muy escalable, muy flexible y de esa manera no estamos limitados a hacer solo una cosa concreta. La próxima BVM-X300 de Sony de 1000 nits es un proyecto muy interesante.
P: ¿Nos puede explicar qué es trabajar en PQ (Perceptually Quantized)?
BILL BAGGELAAR: SMPTE PQ es un avance importante que nos da una curva de luminancia apta para las pantallas de alto rango dinámico. La codificación gamma no se conserva en estos niveles muy brillantes de los que estamos hablando. Trabajando en PQ para asegurarnos de que no limitamos de forma artificial la luminancia del contenido real que estamos creando para nuestras copias maestras y nuestro archivo.
P: ¿Alguna conclusión?
BILL BAGGELAAR: Hemos creado algunos clips en HDR de «The Amazing Spiderman 2», «Annie» y «The Blacklist» para presentarlos en CES este año. Los hemos cambiado a HDR a partir del P3 original de las copias maestras para cine de 16 bits y los hemos renderizado en PQ Rec. 2020 En todos los aspectos, el contenido es impresionante, creo que tiene una fuerza renovada cuando se visualiza. Ver contenido en alto rango dinámico es realmente interesante. Creo que hace que el espectador participe mucho más. Puedes volver a ver una película y tener una experiencia totalmente nueva. Ves cosas que nunca habías notado, porque estaban como escondidas. También tienes una sensación de inmersión que creo es mucho mejor que lo que hemos podido ofrecer con las tecnología de las pantallas actuales. En mi opinión, el futuro de HDR es muy prometedor.
P: Me parece un concepto excelente para terminar, muchas gracias.
Link aportado por el compañero Sierra.
¿Qué es el alto rango dinámico? Un referente del sector lo explica: Parte 1 : España : Sony Professional