Saltar al contenido

¿Qué es HDR y qué significa para su monitor?

septiembre 25, 2021
bupLByvB9sZLTFD6D9urCj 1200 80

Hay una nueva palabra de moda en tecnología, bueno, nuevo en su significado, de todos modos: Alto rango dinámico o HDR. Esa es una tecnología de pantalla que necesita un nuevo tipo de pantalla, para empezar, así como una nueva tecnología HDR específica. contenido. Pero, ¿qué es realmente?

Hablemos de color

Es importante comprender primero cómo los humanos perciben el color y en qué se diferencia el color HDR del rango dinámico estándar (SDR) que se usa comúnmente en la actualidad. En física, el color se deriva de la longitud de onda de la luz, con el color rojo como la longitud de onda de luz más baja que podemos ver, hasta el púrpura como la más alta. La longitud de onda, o frecuencia, de la luz aquí es directamente análoga a la frecuencia de diferentes sonidos.

Pero aunque nuestros oídos pueden diferenciar entre frecuencias de sonido, nuestros ojos, o los receptores en ellos, no pueden diferenciar entre frecuencias de luz, al menos, no sin un truco. Cada receptor en su ojo equivale aproximadamente a un píxel en la «pantalla» de lo que puede ver, y cada uno tiene una respuesta diferente a ciertas longitudes de onda (colores) de luz.

Específicamente, sus receptores están divididos y pueden (principalmente) ver uno de tres colores diferentes: rojo, verde o azul. Entonces, para ver la gama completa de colores, sus ojos infieren información. Si un receptor verde recibe una señal débil que está justo al lado de un receptor rojo que capta una señal fuerte, entonces sus ojos infieren que debe haber algo naranja oscuro alrededor de la ubicación entre estos dos receptores.

Esto, a su vez, proporciona una forma agradable y económica de diseñar el color en una pantalla. En lugar de tener que producir cada longitud de onda de color real, las pantallas actuales utilizan una combinación de subpíxeles rojos, verdes y azules. Las pantallas pueden simplemente variar la cantidad de luz y, por lo tanto, la señal de cada uno de estos colores de subpíxeles para producir lo que parece ser el color real, al menos en lo que respecta a sus ojos.

Cómo se relaciona el color con el HDR

Entonces, ¿qué tiene esto que ver con SDR versus HDR? Aquí es donde entran en juego las gamas de colores. Una gama de colores es la gama de colores que puede producir con los colores de subpíxeles rojo, verde y azul que tiene disponibles. Se puede producir cualquier color entre estos tres colores primarios, pero no se puede reproducir un color que no esté dentro de este triángulo.

Uno de los dos conceptos detrás de HDR es expandir ese triángulo de rojo, verde y azul desde el pequeño actual llamado «BT.709» a algo más cercano a llenar toda la gama de colores que los humanos pueden ver (ver el cuadro de arriba). . El objetivo final aquí es el triángulo denominado «BT.2020». El problema es que actualmente, la única forma de producir los colores rojo, verde y azul requeridos para esta gama es usar láseres (lo cual es genial, lo sabemos, pero poco práctico). Eso significa Los costosos proyectores láser son los únicos dispositivos de visualización que actualmente pueden mostrar todos los colores involucrados.– y solo ciertos proyectores láser con láseres en las longitudes de onda adecuadas.

Las pantallas equipadas con HDR de hoy en día se conforman con la gama DCI-P3 más pequeña, que se puede reproducir con OLED y LCD, así como con proyectores. Aunque es bastante más pequeño que la gama completa BT.2020, todavía contiene significativamente más colores que la gama SDR. Como beneficio adicional, también es la misma gama de colores que se ha utilizado en las películas durante bastante tiempo, lo que significa que ya hay equipo y contenido que lo admite y lo usa.

Sin embargo, en algún momento en el futuro, el plan es que BT.2020 sea adoptado por todos, pero eso tendrá que esperar hasta que las tecnologías de visualización comunes puedan realmente admitirlo. Y esto es solo la mitad de HDR; la otra mitad implica reflejos brillantes y oscuros … bueno, oscuridad.

Brillo y percepción

Lo siguiente que hay que entender es cómo perciben los humanos el brillo, lo que hacen los humanos. en una escala log2. Esto significa que cada vez que el brillo (o la cantidad de fotones que golpean su ojo) se duplica, lo percibe como si subiera solo un punto en una escala lineal (o subiera una “parada”). Por ejemplo, al mirar una escena con una luz y un trozo de papel, la luz podría disparar 32 veces más fotones en su ojo que el papel debajo de él, pero para usted la luz parecería cinco veces más brillante que el papel.

Puede describir el brillo de esta luz y papel teóricos utilizando una medida estandarizada: liendres. Una nit es igual a una candela por metro cuadrado. Una candela es tan brillante como una vela de cera encendida, por lo que 1 vela = 1 nit. Mientras tanto, un trozo de papel blanco bajo un sol brillante puede ser alrededor de 40.000 nits, o más bien 40.000 veces más brillante que una vela.

Aunque el papel bajo un sol brillante alcanza las 40.000 nits, el interior de una oficina justo al lado del papel podría tener apenas 500 nits. Los humanos pueden percibir todo esto a la vez; De hecho, los humanos pueden «percibir» hasta veinte puntos de brillo en una sola escena.. Una «parada», recuerde, es simplemente un punto en esa escala log2, es decir, los humanos pueden percibir simultáneamente en una escena algo un millón de veces más brillante que la parte más oscura de esa escena.

Brillo y HDR

Entonces, ¿cómo se relaciona todo esto con HDR? Primero, el objetivo de HDR era simple: producir en una pantalla una aproximación de una escena extremadamente brillante. Dolby, la primera empresa en comenzar a probar un estándar para HDR, encontró 10,000 nits como el punto óptimo para su configuración de prueba. Esta es la razón por la que la función de transferencia electroóptica común, o EOTF, que utilizan todos los estándares HDR, tiene un límite de 10K nits de brillo. El EOTF es la función matemática para transferir una señal electrónica a la señal óptica deseada, es decir, función digital a analógica.

A modo de comparación, la referencia para BT.709 tiene un límite de 100 nits, lo que significa que en nuestra escala, HDR tiene seis paradas y media más de rango que SDR. Como referencia, SDR cubre de 1 a 100 nits, o alrededor de seis paradas y media de brillo. Mientras tanto, HDR, idealmente, cubre 13.5 paradas (más sobre eso más adelante). Por lo tanto, el rango de brillo representable por HDR es el doble que el de SDR, en lo que respecta a nuestra percepción del mismo.

Poniéndolo en uso

Toda esta información adicional en brillo y color debe almacenarse para enviarla a su pantalla. La información sobre el color y el brillo, en términos digitales, se almacena en formato binario y se emite por color. Por lo tanto, X número de bits por color le da Y cantidad de información (un “bit” es un 1 o 0 digital).

Las consideraciones para el número de bits necesarios son dobles: cuantos más bits tenga, menos bandas percibe. La formación de bandas es un «salto» de color o brillo que se produce porque no hay suficiente información sobre los colores / brillo intermedios para presentar una transición suave. Esto se veía con mayor frecuencia en el formato GIF original (ahora en su mayoría sin usar) que podía almacenar solo 8 bits por toda la imagen, lo que resultaba en bandas muy visibles (¡solo 256 colores por cuadro!). La desventaja de usar más bits por píxel es que la imagen ocupa más espacio y, por lo tanto, requiere más tiempo para transmitirse y cargarse en cualquier dispositivo.

El objetivo, entonces, es representar el color y el brillo deseados con la menor cantidad de bits posible y, al mismo tiempo, evitar las bandas. Para SDR. esto fue de 8 bits por color, para un total de 24 bits por píxel de cualquier imagen resultante. Afortunadamente para nosotros, el binario también es log2, por lo que cada bit que agrega duplica efectivamente la información que puede almacenar.

En este caso, importa más cuál es el nivel real de brillo transmitido (en otras palabras, las liendres). Diez bits simplemente no cubre suficiente información para llegar por encima del llamado «umbral de camarero”(Que es el umbral medido donde las bandas pueden hacerse visibles). Por otro lado, 12 bits pueden cubrir más que suficiente para mostrar señales HDR sin bandas y también deberían poder cubrir la gama REC 2020 con facilidad. Eso entra en otro tema por completo: los estándares HDR de la competencia para el hardware, el software y cómo se implementan realmente en el mundo real. Pero ese es un tema para otro momento.

close