HDR10 vs Dolby Vision

Nos nossos artigos temos falado muito do HDR. Mas neles o termo está a ser usado genéricamente pois na realidade neste momento há dois standards no mercado, o HDR10 e o Dolby Vison. Quais as diferenças entre eles?

4K e filmes UHD… Na realidade uma melhoria face aos 1080p, mas não uma revolução na qualidade de imagem! Diga-se mesmo que, apesar de existirem vantagens nesses televisores, os mesmos são apenas um refinamento da imagem que já existia e nem de longe, nem de perto o salto na qualidade de imagem é tão significativo como na passagem do SD para o HD.

Já quando metemos o HDR ao barulho… a coisa muda de figura. Disponível apenas nas TVs 4K, esta tecnologia, essa sim, é revolucionária. Tão revolucionária que se está a tornar o ponto mais atractivo para as vendas das Tvs 4K. E diz quem pôde ver que o HDR é de tal maneira relevante que quando aplicado numa TV 1080p, o salto na qualidade de imagem bate o de uma 4K sem HDR!

O termo HDR significa High Dynamic Range e suprime algumas carências na imagem que sempre tivemos, com cores mais vivas e contrastes mais visíveis.

O suporte ao HDR não é meramente software. Entre outras coisas ele requer maior blindagem dos cristais para evitar fugas de iluminação entre eles e requer o uso de pixels especiais denominados de quantum dots (em TVs LCD, mas superados pelos resultados da tecnologia OLED). Estas tecnologias quando todas juntas permitem melhorar o nível de detalhe quer nas zonas escuras, quer nas claras.



O HDR pode ser implementado em TVs com qualquer resolução, mas é com os 4K que atinge a sua expressão máxima. A combinação dos dois é o pináculo da perfeição de imagem digital até hoje realizada.

Mas exactamente o que é o HDR?

O HDR é basicamente um maior diferencial entre os pontos mais escuros e claros da imagem, aumentando o gama de luminância e igualmente de cores. Não tem nada a ver com luminosidades máximas como alguns acreditam pois os seus pretos profundos nem sequer requerem grande iluminação.

Apesar de alguns acharem que já conhecem o termo HDR das fotografias, o principio é semelhante, mas visualmente o resultado é diferente!

Uma foto HDR funciona capturando a mesma foto com sub e sobre exposição e combinando as duas, mostrando cores mais vivas e maior detalhe nas zonas escuras. Mas convêm perceber que esse é um efeito visual que não altera a realidade de que o vosso ecrã continua a não ser HDR. Daí que o HDR aplicado aos ecrãs está um patamar acima do conseguido aí!

A questão é que, apesar do resultado visualmente bonito, como conseguem ver no efeito aplicado às fotos, o HDR tem uma tendência em exagerar a realidade. É efectivamente mais bonito, mas de realista… acaba por ter menos. E é por isso que o HDR é um efeito opcional nas TVs que o suportam!

Eis um exemplo! E claro que não é difícil perceberem qual é o lado com HDR!

dolbyhdr

Mais cores

Como referido, o HDR não é só luminância, mas sim mais cores. Aumentar a gama de distância entre pretos e brancos sem aumentar os tons das cores intermédios daria origem a faixas de cor com o mesmo tom que deturpariam a imagem! Daí que esta tecnologia use uma gama de cores alargada (wide color gamut) com 10 ou 12 bits de cor. A tecnologia atual usa 8 bits de cor em cada tom!

Assim se em 8 bits de cor temos uma paleta com 16 milhões de cores que nos fornece 256 tons de cada cor, em 10 bits a paleta alarga oferecendo 1024 tons de cada cor, e em 12 bits temos 4096 tons de cada cor.

Termos enganadores

Um cuidado a ter com o HDR é o uso da palavra em certas TVs que não o suportam verdadeiramente. TVs com a indicação “HDR enabled,” ou “HDR compatible,” não garantem o suporte total ao HDR. Isso apenas garante que elas o aceitam e processam, mas não garante que a TV possua a saturação de cor, a precisão de cor, o brilho ou o contraste que garantem a total imersão do HDR.

Isto é consequência de o HDR ser uma tecnologia decente e que em algumas das suas versões, por não haver um standard definido, e poder ter suporte diferente vindo dos diversos fabricantes, possui níveis de suporte variável.

Nesse aspecto, apesar de ainda não estar pronto, um standard e uma certificação está em curso pela Aliança UHD, um grupo que engloba os maiores fabricantes da industria de TVs.

Atualmente só há dois pontos do HDR que se encontram standarizados, um padrão mínimo e base de brilho que é o ST-2084 definido pela SMPTE (Society for Motion Picture and Television Engineers), o outro é o ST-2086 que cobre as gamas de cores básicas do suporte e os protocolos básicos de transmissão do HDR, definido pela mesma sociedade. Há ainda um standard, o CTA-681 definido pela Consumer Technology Association and Consumer Electronics Association que cobre a transmissão do protocolo num sistema HDMI 2.0a.

Esta pequena quantidade de acordos permitiram a criação de um sistema básico de HDR, o HDR10 que é o atualmente usado pela maior parte das TVs, mas com muita liberdade por parte dos diversos construtores, como por exemplo nos nits (media de intensidade de brilho) usadas pelos diversos construtores nos seus pixels. De notar que o HDMI 2.0 não é coberto aqui, apenas o 2.0a!

Confusão de termos

Com o termo HDR10, algumas empresas como a Sony e a Samsung, tem usado uma variação do mesmo para promover as suas TVs como superioras. O termo é HDR 1000 e pode ser encontrado nas suas TVs. Mas na realidade o suporte é apenas o HDR10 básico, apenas expandindo num dos pontos não cobertos pelas poucas normas definidas para o standard, a luminância dos pixels, que neste televisões atingem os 1000-nit (uma unidade de medida da luminância).

Isto é algo que a industria gosta de fazer. Brincar com os números e tentar transmitir uma ideia errada das coisas! Até porque a norma HDR sem prevêr mínimos, prevê idealmente algo até 10.000 nits.

Problemas com o HDR10

O problema com o “standard” HDR10 (e aqui metemos entre parenteasses pois como já perceberam o standard não existe efectivamente), é que poucos estão contentes com os seus resultados, especialmente os criativos. Daí que surgiu uma nova versão do HDR, bastante superior e standarizada, o Dolby Vision!

O Dolby Vision vs. HDR-10

Há importantes diferenças entre os dois formatos, e o principal é que o Dolby Vision usa 12 bits, quando o HDR10 apenas usa 10. É exactamente a esses 10 que a norma deve o seu nome, pelo que caso a norma evolua, um HDR12 aparecerá certamente!

E apesar de 2 bits por cor não parecer muito, na realidade é! Ele permite mais detalhe e eliminação total de certos artefactos de contorno que ainda aparecem com apenas 10 bits de cor. E apesar de subtil, o efeito percebe-se!

A segunda diferença, e igualmente relevante (pelo menos para os criadores de conteúdo) é a existência de metadata! Dados extra que dizem à TV como apresentar os resultados do HDR!

O Dolby Vision usa metadata contínua e dinâmica  de forma a que os níveis de cor e de brilho possam ser ajustados em cada cena, e se necessário, em cada fotograma. Mas o HDR10 usa metadata estática. E isso quer dizer que o HDR é definido no início do vídeo e mantêm-se constante até ao final do mesmo!



Em casos práticos temos o caso de cenas nocturnas e diurnas. Se o Dolby Vision consegue ajustar-se imediatamente para ambas, o HDR força a parâmetros iniciais que sejam um compromisso médio entre o global do conteúdo!

A gama de cores usada pelo Dolby Vision para o HDR tambem é superior à do HDR10. Em artigos anteriores falamos do HDR (no seu modo genérico) e falamos da gama REC 2020 usada por este formato. Mas infelizmente o HDR 10, atualmente não a usa toda, mas sim apenas uma parte chamada DCI-P3 e que, apesar de maior que o Rec.709 das TVs standard, não é enormemente maior. A Rec.2020 é e apenas usada pelo Dolby Vision (de notar que falamos apenas da codificação de suporte, pois na realidade atualmente poucas TVs atingem essa gama total de cores).

hdr10vsdolbyvision

Uma outra diferença significativa é que o Dolby Vision não requer o HDMI 2.0a! Aliás o Dolby Vision pode mesmo funcionar com a largura de banda de um HDMI 1.4, mas no entanto, por questões que estão relacionadas com a proteção de conteúdos, e que nada tem a ver com o HDR, o HDCP 2.0 é obrigatório para conteúdo UHD, o que forma o Dolby Vision a necessitar de um HDMI 2.0.

Os motivos deste ganho é que o Dolby Vision usa um codificador/descodificador de sinal que comprime os dados do HDMI. E isto é algo que não pode, pelo menos nesta fase, ser acrescentado por uma simples atualização de firmware. Daí que ou a TV suporta Dolby Vision na sua compra, ou nunca o irá fazer!

Como vantagem extra, o Dolby Vision pode coexistir com o HDR10. Não só a TV pode suportar ambos, como o Dolby Vision pode suportar o sinal do HDR10, melhorando-o caso a metadata esteja presente!

Impedimentos do Dolby Vision

Um dos maiores impedimentos do Dolby Vision, e o motivo pelo qual o mesmo não acabou com o HDR10 é que o seu uso requer o pagamento royalties. Assim os criadores de conteúdos, estúdios de filmagem, fabricantes de TVs e outros, necessitam de pagar para o suportar. E isto tem sido um impedimento!



No entanto, os criativos tem vindo a forçar a sua implementação nos estúdios de cinema, e torna-se expectável que o Dolby Vision venha a aparecer em força nas TVs.

Se somarmos a isso o facto de o HDMI 2.0a estar saturado e não permitir ao HDR10 formatos acima do YUV 4:2:2, onde a resolução da cor é apenas metade da resolução do ecrã (4K não nativos), requerendo para solução uma atualização e um aumento da largura de banda que não sabemos se poderá ser executada por mera atualização de firmware.

No entanto sabemos que a SMPTE e a CTA estão a trabalhar nas normas ST-2094 e CEA/CTA-861-G que pretendem implementar as caracteristicas do Dolby Vision numa futura versão do HDR 10. FAlta é saber o que acontecerá às atuais TVs com suporte HDR 10, se estas podem ser atualizadas, ou se ficarão a trabalhar apenas em HDR10, uma situação que poderá ser problemática se a codificação passar a ser 12 bits, pois tal criará problemas de imagem até agora inexistente nestes televisores.

Mas claro, tudo isto requer versões melhoradas do HDMI. E não só elas não existem ainda, não havendo data prevista para o lançamento da atualização do HDMI para a versão 2.1, como não sabemos se esta atualização pode acontecer meramente por firmware.

Conselhos

Ultimamente temos vindo a publicar uma série de artigos sobre esta tecnologia e os 4K, e todos eles com um intuito. O dar a conhecer aos interessados em TVs 4K no que se poderão estar a meter!

As TVs Full HD estão estabilizadas à anos, mas o 4K ainda está na sua infância, e com problemas na estabilização de standards que tiram partido total do mesmo, como o HDR e mesmo as normas do HDMI.

Naturalmente não sabemos dizer quando é que estas Tvs compensarão a 100% a sua compra, e isto se é que tal alguma vez virá a acontecer pois a tecnologia não pára.

A questão aqui é que estamos numa fase em que os standards que estão a ser usados na realidade não são standards nenhuns. E é certo e seguro que a tecnologia vai mudar! Daí que, nesta fase, não só não conseguem tirar total partido dos 4K com uma TV HDR, como arriscam-se a que muito rapidamente a TV possa ficar obsoleta.

Saí que o conselho seja: Aguardem! A hora de passar para os 4K ainda não chegou!

Nota final: O nosso leitor Lívio deixou-nos nos comentários um link muito interessante, mas que poderá criar confusão, pelo que decidimos abordar o mesmo aqui.

O Link é este e possui uma série de situações que parecem contradizer o nosso artigo, especialmente pelo facto de usarem livremente certos termos, sem enquadramento.

Ali vemos referencias a gamas de brilhos até 10000 nits, quando neste artigo falamos em apenas 1000, e em um alcançe de cor do HDR10 à gama Rec.2020 quando neste artigo referimos que ele se limita ao uso do DCI-P3.

Ora este artigo na realidade não se refere às capacidades usadas pelo HDR10, mas sim ao suporte do jogo. Gran Turismo virá preparado para melhorias ao standard e permitirá alcançar essa gama de brilhos e cores, mas isso não implica que o faça nas TVs atuais.

Essa indicação está dada no texto desse artigo mas, infelizmente, com muito pouco destaque. Eis pedaço de texto que referencia isso: “O Gran Turismo será compatível com TVs HDR atuais, bem como dispositivos HDR que chegarem a níveis de brilho de 10000 nits. (HDR10・ST.2084)”

Como o nosso artigo e outros anteriores sobre HDR e TVs 4K referem,o standard HDR está longe de estar devidamente implementado, e uma coisa é o previsto, outra o que efectivamente existe, sendo que os nossos artigos se estão a debruçar sobre o segundo caso.

Efectivamente a norma ST-2084 prevê já que as gamas de brilho atinjam os 10.000 nits, assim como a norma ST.2086 prevê que a gama de cores alcançada seja o Rec.2020. Tudo tal e qual como a norma Dolby Vision prevê. Mas isso não impede que a atual realidade das TVs e codificação de conteúdo associada (mastering) não estejam a prever esse máximo, mas sim a realidade atual, e onde as diferenças entre os dois standards de HDR são as de cima.

A questão é que a norma não força a esses valores, definindo-os apenas como os ideais, pelo que os fabricantes usam o HDR, como querem e lhes apetece. E nesse sentido, apesar de as TVs atuais ainda não alcançarem essas gamas de cores e de brilhos ideais, as mesmas já estão no mercado apresentando suportes HDR.

Gran Turismo prevê já o suporte total das normas, mas como este artigo dá a perceber, isso não será algo a que a maior parte das TVs terão acesso, pois atualmente muito poucas TVs alcançam os 10000 nits (a maior parte nem os 1000 atinge) e igualmente muito poucas alcançam o Rec.2020 (com o DCI-P3 a ser a gama mais usada quer pelas TVs, quer pela codificação usada para HDR 10).



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