AJA video e soluzioni HDR. Cosè l' HDR?

Cos'è l'HDR ?

Il perseguimento dell'High Dynamic Range (HDR) è il sogno di avvicinarsi al sistema Human Visual System (HVS) in tutto ciò che sperimentiamo come spettatori.
HDR è un nuovo sistema di visualizzazione progettato per rappresentare meglio ciò che il sistema di visione umana (HVS) può vedere.

La visione umana vede il mondo con un sacco di gamma dinamica e una vasta gamma di colori.
Le moderne fotocamere hanno fino a 14 stop di gamma dinamica. I sistemi BT.709 Standard Dynamic Range (SDR) possono mostrare solo fino all'equivalente di circa 6 stop.

L'HDR tenta di mostrare molto più del mondo che vediamo, a partire dalla più ampia gamma di telecamere disponibili oggi alla fonte e attraverso la catena di produzione e, infine, per la presentazione su schermi accessibili ottimizzati per HDR.

Approccio HDR e Spazio colore

L'HDR implica la necessità di utilizzare diversi spazi colore e rappresentazioni logaritmiche di diversi produttori di fotocamere e spostarli attraverso il processo fino alla consegna finale per gli approcci HDR emergenti per la visualizzazione e la consegna oggi.
Le emittenti e i produttori vogliono prendere l'ampia gamma dinamica disponibile dalle fotocamere e preservarne il più possibile, per offrire agli spettatori finali un maggiore contrasto e gamma di luminanza, una tavolozza di colori più ampia e più ricca e un'esperienza di visione coinvolgente.
Gli approcci HDR evitano confusione aiutando a gestire correttamente lo spazio cromatico, assicurandosi che le applicazioni sembrino corrette e sfruttino in modo ottimale le migliori capacità di visualizzazione.
Una sfida consiste nel convertire da formati Camera, come RAW e Log, a uno degli approcci emergenti HDR. Inoltre, essere in grado di applicare e / o convertire l'approccio di scelta HDR attraverso la modifica, la correzione del colore e / o il processo di monitoraggio.
Molti display UltraHD ora includono funzionalità HDR, che offre un'esperienza di visione più realistica e coinvolgente. Ciò si ottiene aumentando la rappresentazione dello spazio colore con Wide Color Gamut (WCG) e la luminosità utilizzando l'intervallo dinamico più elevato (HDR).

PQ (Percentual Quantizer) o trovare una curva migliore

Per raggiungere un equilibrio di avvicinamento alla percezione umana entro i limiti di larghezza di banda dell'infrastruttura e delle tecnologie esistenti, inclusi il campionamento della crominanza e della luminanza, la profondità di bit e i punti di forza e di debolezza delle curve Gamma vs Logarithmic, era necessaria una curva migliore.

Perché era necessaria una curva migliore e qual è il vantaggio di PQ *?

Le funzioni di potenza sprecano bit all'estremità superiore del campo di luminanza
Le funzioni di registro perdono i bit all'estremità inferiore dell'intervallo di luminanza
La gamma non riesce a livelli di luminanza bassi, anche a profondità di bit più elevate
La massima efficienza sarebbe quella di seguire la percezione umana
PQ Mostra prestazioni bilanciate sull'intero intervallo di luminanza

* PQ è rappresentato in pratica da due approcci, HDR10 un approccio aperto e Dolby® Vision, un sistema proprietario di proprietà di Dolby Laboratories. Entrambi sono progettati per rendere l'uso più efficiente dei bit in tutta la gamma di fasi di luminanza e contrasto possibili.

PQ è standardizzato in SMPTE ST 2084 e BT.2100 e PQ definisce una curva che assicura che le bande siano al di sotto della differenza appena nota (JND). La curva PQ garantisce l'uso più efficiente delle parole di codice che riduce al minimo la profondità di bit richiesta.

Ci sono diversi sistemi che sono emersi per rispondere alle esigenze dell'HDR.

Per un'immagine vivida, che HDR promette al momento della consegna sul display, la sfida è stata quella di fornire sufficienti passi utili all'interno della gamma di colori e luminanza per fornire sfumature uniformi e soddisfare lo spettatore.

1. Dolby Vision è un nuovo modo di definire come appare un'immagine su un televisore. Si tratta di un sistema "display refer" in cui ogni valore del codice definisce una luminosità specifica (cioè non c'è controllo della luminosità dell'utente). Dolby Vision ha un metodo per inviare dati a 12 bit su un cavo HDMI utilizzando 4096 tonalità per gradazioni uniformi. Per le condutture di produzione contemporanee, la sfida è che la maggior parte delle condotte sono a 10 bit con 1024 tonalità o passaggi disponibili. HDR 10, Dolby Vision e HLG sono stati progettati per risolvere questo dilemma scegliendo in modo efficiente di utilizzare le curve attraverso la luminanza e le gamme di colori che riducono al minimo le bande percettive e raggiungono risultati più vicini al sistema di visione umano, consentendo risultati incredibili.

Formato proprietario
Quantitativo percettivo SMPTE ST-2084 (PQ)
Metadati: Dinamici per ST 2094 *
Funzione di trasferimento elettro-ottico, risoluzione fino a 4K
Profondità bit di riproduzione: 12 bit
Luminosità massima fino a 10.000 nit (in pratica con 4.000 nit in pratica)
Spazio colore Wide Color Gamut (WCG) (ITU-R Rec. 2020)

2. HDR10 è un profilo multimediale definito dalla Consumer Technologies Association (CTA).

HDR10 utilizza i metadati statici SMPTE ST-2086 "Mastering Display Color Volume" per inviare i dati di calibrazione del colore del display mastering, nonché i valori statici MaxFALL (Maximum Frame Average Light) e MaxCLL (Maximum Content Light Level). HDR10 è uno standard aperto supportato da un'ampia varietà di aziende.

Formato aperto
Percentual Quantizer SMPTE ST-2084 (PQ)
Interfaccia minima del segnale: HDMI 2.0a
Rappresentazione del colore di riproduzione BT.2020 (come per Dolby Vision)
Funzione di trasferimento della riproduzione: ST 2084 (come per Dolby Vision)
Metadati: statico per ST 2086
Profondità bit di riproduzione: 10 bit

3. HDR10+ costruito da HDR10*, aggiungendo metadati dinamici e altro, consentendo scene per scena o anche riprese per variazione di colpo. Lo standard consente di riconoscere lo spazio colore di un display e altro ancora. Samsung è il driver principale per questa evoluzione dello standard originale.

HDR10+ è stato recentemente adottato da una serie di società e ha portato alla creazione di HDR10 + Alliance con membri che comprendono Amazon, Samsung, Panasonic, 20th Century Fox e Warner Bros e altri.

Metadati dinamici SMPTE 2094-40 per trasformazioni del volume del colore (DMCVT)
Trasforma il colore ottimizzato per ogni scena e ogni schermo
Metadati: Dinamici per ST 2094
Le tracce di metadati contengono informazioni supplementari sulla classificazione del colore
Interfaccia minima del segnale: HDMI 2.0a
La rappresentazione del colore di riproduzione BT.2020 o BT.709 dipende dal display
Funzione di trasferimento della riproduzione: ST 2084
Profondità bit di riproduzione: 10 bit

4. HLG (Hybrid Log Gamma) è un approccio HDR sviluppato congiuntamente dalla BBC e dalla NHK. HLG utilizza valori di luminanza relativa e si basa sullo standard BT.2020 per una gamma di colori più ampia e aggiunge gamma dinamica PQ e HLG per uno standard noto come BT.2100.

Lo standard HLG è privo di royalty ed è compatibile con display SDR e display HDR. HLG è supportato da HDMI 2.0b *, HEVC e VP9. L'aspetto chiave di HLG è che il contenuto HDR può essere ragionevolmente visualizzato sui display SDR.

Ibrido tra Gamma e Log
Metadati: nessuno
Luminanza relativa
Molto simile alla curva SDR
Profondità bit di riproduzione: 10 bit
I dati dell'immagine a luce lineare di una telecamera sono mappati sulla curva HLG OETF e allo spazio colore WCG BT.2020

* Poiché HLG non ha metadati, HLG funziona con qualsiasi specifica HDMI e HDMI 2.0b è un chiarimento di HDMI 2.0a

FS-HDR con tecnologia Colorfront Engine

La tecnologia FS-HDR è progettata per colmare le conversioni necessarie dagli ampi spazi di colore delle fotocamere e le gamme di luminanza agli approcci HDR e da SDR a HDR per integrare materiali non HDR nella programmazione HDR, tutto in tempo reale.

All'interno di FS-HDR c'è Colorfront Engine ™, progettato da Cate Bill Feightner, vincitore del premio Oscar Colorfront, e Tamas Perlaki, ingegnere capo dell'Academy Award, che offre un'ampia gamma di colori in tempo reale, alta gamma dinamica, alta frequenza fotogrammi fino a 60p e elaborazione ad alta risoluzione .

Flussi di lavoro HDR per UltraHD / HD con FS-HDR

Conversione da uno standard HDR di casa a uno standard HDR di consegna
Conversione da una telecamera OETF a uno standard HDR della casa
Conversione da uno standard HDR di casa a SDR per la consegna o il monitoraggio
Conversione dell'uscita della telecamera SDR in uno standard HDR della casa
Conversione di sorgenti SDR in HDR per l'integrazione in un programma HDR
Conversione di sorgenti HD SDR BT.709 in UltraHD HDR BT.2020
Conversione di sorgenti UltraHD HDR BT.2020 su HD SDR BT.709

Quali sono le soluzioni AJA ideali per sistemi HDR ?

Soluzioni HDR AJA per l'editing e la correzione del colore

Devi essere in grado di visualizzare e visualizzare i tuoi materiali HDR su monitor compatibili durante la post produzione. Le soluzioni AJA Desktop rendono questo semplice con il supporto fornito nel pannello di controllo AJA per l'impostazione dei metadati HDR e HLG.

KONA 5 per desktop 12G-SDI I/O con supporto HDR10* e HLG ** su uscita HDMI 2.0
KONA 4 per I / O desktop con supporto HDR10 * e HLG ** su HDMI
IP KONA per Broadcast IP con supporto HDR10 * e HLG ** su HDMI
Io 4K Plus per Thunderbolt 3 I / O con supporto HDR10 * e HLG ** su HDMI
Io IP Video HD con supporto HDR10 * e HLG ** e I / O audio su IP multicanale con Thunderbolt ™ 3 Performance
Io 4K per Thunderbolt 2 I / O con supporto HDR10 * e HLG ** su HDMI

Game Capture, VR e Projection Mapping con HDR

Acquisizione di giochi, eSport, VR e mappatura di proiezione possono trarre grande vantaggio dall'HDR per i loro ambienti immersivi. Per catturare le sorgenti HDMI con HDR per queste esigenze, guarda a HDMI KONA.

KONA HDMI è una scheda di acquisizione HDMI multicanale PCIe 2.0 a 8 corsie, con tutta la qualità e la flessibilità che ci si aspetta da AJA.

* Verificare la compatibilità con il produttore del software.

** Il supporto HLG dipende dall'applicazione. Verificare la compatibilità con il produttore del software.

Monitoraggio HDR da sorgenti SDI

Hi5-4K-Plus Mini-Converter per HDR e supporto frame rate elevato
Hi5-12G converter da 12G-SDI a HDMI 2.0

Riproduzione e registrazione HDR

Ki pro Ultra Plus

Analisi HDR

HDR Image Analyzer con incluso negli strumenti di AJA HDR Image Analyzer funzioni quali monitoraggio delle forme d'onda, dell'istogramma e del vettorscopio, oltre a una serie di funzioni essenziali di analisi delle immagini
HA5-12G Converter da HDMI 2.0 a 12G-SDI
HA5-4K se hai ricevuto un segnale HDR tramite HDMI e hai bisogno di sapere di più sui metadati HDR utilizzati

Fonte: AJA Video systems

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