HDR: tv-fremtiden tegner lys

CES-messen er slut for denne gang, og et af de store samtaleemner på tv-fronten var HDR (High Dynamic Range). Skærm efter skærm oplyste messehallerne i en grad, så vi gik i fare for at blive både solbrændte og sneblinde!

Spøg til side. Lanceringen af tv med HDR er langt fra en triviel affære, og den indebærer en markant forøget billedkvalitet, som kan sammenlignes med skiftet fra HD til 4K. Teknikken kan på sigt revolutionere tv- og filmbranchen.

Dagens etablerede standarder for video og film begynder at blive gamle, og de bærer præg af at være tilpasset, hvad datidens billedrørs-tv var i stand til at vise. Dagens moderne tv-apparater er er i stand til at vise dybere stort, større lysstyrke og et bredere farvespektrum. Tiden er derfor er inde til, at vi får et billedformat, som udnytter alle disse forbedringer. Selv med moderne Blu-ray og HDTV er der et stort gab mellem, hvad vore menneskeøjne kan opfatte, og hvad elektronikken er i stand til at gengive. Men denne forskel er nu ved at blive reduceret.

Indførelsen af Ultra-HD med skarpere opløsning, bredere farvespektrum og eventuelt højere framerate (HFR) har alle sammen til formål at bringe billedkvaliteten et skridt nærmere virkeligheden. HDR er kronen på værket.

Hvad er HDR?

High Dynamic Range er et velkendt begreb fra fotoverdenen, hvor man bruger digital billedbehandling og dobbelteksponering til at fremmane en større detaljeringsgrad i de mørkeste og lyseste områder i billedet. HDR i tv-sammenhæng forsøger at opnå meget af det samme, men ved at udvide det dynamiske område, som tv er i stand til at vise. Det kan bedst beskrives som en videreudvikling af 4K-format. Det er næsten fristende at kalde det “4K version 2.0”, fordi det stiller nye krav til både tv og kildematerialet.

Selv om den første version af 4K-formatet firedoblede opløsningen fra Full HD, bevares de eksisterende standarder for kontrast og farve (også kendt som Rec 709) og den samme maksimale lysstyrke som Blu-ray og DVD. 4K HDR tager derimod højde for flere nuancer og større dynamikområde end nogen sinde før.

Dolby har de største ambitioner for HDR-billedformatet. Mens de mest lysstærke tv i dag er i stand til at vise mellem 500 og 1.000 candela pr m² (også kaldet nits), dækker den nye Dolby Vision-standard skærme op 5.000 candela – på sigt endda højere. Hvorfor så meget lys? Hensigten er, at filmede genstande skal optages og gengives med en lysstyrke, der ligger tættere på virkeligheden.

Formålet med HDR er, at gengivelse af udendørs scener, sollys, flammer og eksplosioner skal være blændende stærke og rige på kontraster, ligesom i det virkelige liv. Det kræver nytænkning hele vejen fra filmen optages, lagres og behandles i studiet og til den distribueres ud i biografen og hjem til stuen.

Traditionelle gammakurver erstattes med noget, som teknisk set kaldes Perceptual Quantizer electro-optical transfer function (!), eller visuel kvantificering, en optagelsestandard, som for nylig er vedtaget af SMPTE.

Hvis du allerede er hægtet af, så fortvivl ikke. Dette er hypermoderne tv-teknik, og selv erfarne ingeniører og tv-selskaber kommer på skolebænken i den kommende tid!

Kort fortalt skal filmteknikere i studiet masterere film på HDR-kapable monitors, der giver dem adgang til at arbejde med et langt større dynamisk område end før. Målet er derefter, at det resultat, som du kan se i din stue skal være identisk med denne studiomaster.

4K TV med HDR

Tv-producenter har altid kappedes om at have den lyseste og mest kontrastrige skærm i butikken. Problemet har været, at billedsignalet er kodet med en meget lavere lysstyrke, end fjernsynet er i stand til at gengive. Løsningen har været at skrue lysstyrken på panelerne op til maksimum – med det resultat at farverne bliver stærkt overmættede. HDR gør det muligt at udnytte skærmens maksimale kontrast og lysstyrke og stadig bevare en neutral farvebalance. Hvid bliver endnu lysere, og sort bliver mørkere, mens farvemætningen holdes under kontrol. Måske HDR er forklaringen på, at mange af de nye skærme på CES så uforskammet flotte men stadig farveneutrale ud?

Langt de fleste tv-producenter lancerede modeller med en eller anden form for HDR på udstillingen i år, herunder Sony, Samsung, LG og Philips (billedet ovenfor). Vi så mange fjernsyn med forbløffende flot billedkvalitet. Især Samsungs demonstration af deres S-UHD TV med kvanteprikker var imponerende, med en voldsom dynamik, der mindede om virkeligheden!

Demonstrationen foregik med film som “Life of Pi” og “Exodus: Gods and Kings”, hvor udendørsscener, flammer, blå himmel og andre lyse billedeffekter optrådte blændende stærke, mens skumringsmørke scener fik langt flere detaljer og dybdefornemmelse.

Det hører med til historien, at Samsung havde udlånt en S UHD-kopi til en professionel kolorist (farvelægger) forud for showet. Han havde masteret billedmateriale på netop denne skærm for at udnytte al den kontrast, som den var i stand til at levere.

Hvilket bringer os hen til en af udfordringerne for HDR: Dagens billedstandarder har en forholdsvis lav maksimal lysstyrke, og resultatet kan virke meget forskellige fra et tv til et andet. HDR kræver som sagt et langt mere præcist forhold mellem kildemateriale og display. Instruktøren skal kunne bestemme og forudsige, hvor lyst eller mørkt, billedmaterialet skal være, og der er mindre plads til fortolkning undervejs. Der skal være et mere nøjagtigt match mellem reference-tv’et i studiet og vores eget hjemmealter i stuen. Forestil dig, hvis den næste Michael Bay-, Spielberg- eller Cameron-film blev masteret til netop dit fjernsyn!

Dette skaber et behov for en ny HDR-standard, som filmindustrien og tv-producenterne kan blive enige om. Dolby Vision er et eksempel på en sådan standard. Den nyoprettede UHD Alliance er en anden. Forskellen mellem de to standarder er, at Dolby Vision kræver ekstrem lysstyrke (4000 nits eller mere), som derfor bliver dyr at gennemføre på kort sigt. Mens UHDA er mere i pagt med tv-producenternes ønsker og indeholder mere realistiske krav, der er tilpasset, hvad nuværende tv’er er i stand til at gengive (1000 nits eller mere). Aner vi optakten til en ny formatkrig? Det er ikke givet, men HDR-udviklingen er stadig i sin vorden, og den vil sikkert foregå i flere trin.

Netflix og Blu-ray med HDR

Et 4K HDR-billedsignal skal altså kodes hele vejen fra filmstudiet og hen til skærmen for at udnytte det maksimale kontrastområde, som moderne fjernsyn er i stand til at vise. Dermed er det klart, at en spiller som Netflix, der kontrollerer både produktion og distribution af sine egne tv-serier, vil have en fordel, når HDR skal implementeres.

Netflix annoncerede under CES, at de ønsker at være teknologisk førende. 4K HDR skal derfor gøres til “gold standard” for alt deres egenproducerede indhold, men det kræver, at materialet produceres i HDR kvalitet fra begyndelsen – eller eventuelt i RAW-format, der kan remastres. Den kommende sæson 3 af “House of Cards” vil eksempelvis næppe være tilgængelig i HDR-kvalitet, og heller ikke “Marco Polo” sæson 1 – men måske næste sæson?

Produktchef hos Netflix, Neil Hunt, fortalte til Lyd & Billede, at selskabets HDR-materiale i sidste ende vil omfatte både Dolby Vision og UHDA HDR-standarder. 4K HDR vil kræve en lidt højere bitrate end normal 4K (18 Mb/s sammenlignet med 15,6 Mb/s). Tv’er, der understøtter Netflix HDR, vil automatisk genkende og udnytte det ekstra dynamikområde. Både Samsung, LG og Sony lancerer sådanne HDR-kompatible skærme i løbet af året.

Blu-ray Disc Association har også bebudet, at det nye Ultra-HD Blu ray-format understøtter HDR. BDA har endnu ikke annonceret nogen lanceringsdato, og vi vil sandsynligvis tidligst se de første afspillere og film i handelen til julehandlen 2015 eller mere sandsynligt i begyndelsen af 2016.

HDR – en standard for fremtiden?
HDR er i højeste grad en billedstandard for fremtiden. Hvad nutiden angår, er der et stykke vej at gå, inden vi kan vente os billedmateriale og HDR-duelige tv. Og endnu længere inden vi kommer til at råde over et bredt udvalg af 4K HDR-materiale. Til gengæld vil pressede tv-producenter garanteret bruge netop HDR som salgsargument længe forinden, og vi vil sandsynligvis se forsøg med simulerede HDR-billedmodes, hvor de manglende farver trylles frem gennem kreativ billedmanipulation.

HDR vil med tiden gælde ikke kun på tv, men også i projektorernes verden. Dette vil imidlertid kræve projektorer med betydelig højere lysstyrke end i dag. Dolby arbejder også på en ny HDR-standard for biografer, kaldet Dolby Cinema.

En ting er sikkert: Det sidste ord er ikke sagt om HDR, og vi følger udviklingen med spænding!

Kilder
Dolby: Dolby Vision White paper
SMPTE: A Perceptual EOTF for Extended Dynamic Range Imagery
BBC: Non-linear Opto-Electrical Transfer Functions for High Dynamic Range Television
Myszkowsi/Mantiuk/Krawczyk: High Dynamic Range Video

Audun Hage

(f. 1981): Redaktionschef. Audun blev ansat som journalist på Lyd & Billede i 2004 og har spillet en aktiv rolle i udviklingen af Lyd & Billede som magasin og website. Audun er ekstremt kvalitetsbevidst og kendt for sine kræsne ører og sit skarpe blik. Som redaktionschef holder han et vågent øje med alt, hvad journalisterne skriver. Han er også ansvarlig for Lyd & Billedes TV-tests.