HDR10 vs Dolby Vision

hdrvs

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!

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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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Readers Comments (20)

  1. Mário tenho lido alguns artigos k referem k as smart tvs inclusive com HDR não são muito aconselháveis para quem joga online derivado ao tempo de resposta.
    Referem até que existem monitores específicos com tempos de resposta mt bons e que dá alguma vantagem no online.

    Consegues-me aconselhar algum artigo que consideres fiável ou mesmo dar a tua opinião em relação aos tempos de resposta ideais?

    • O HDR é um pós processamento de imagem e como tal requer tempo de processamento, sendo mesmo dos mais pesados de todos estes tipos de processamentos.

      Quando ligas um PC ou uma consola a uma TV metes a mesma no modo jogo. O modo jogo distingue-se de todos os outros pelo facto que desliga todos os pós processamentos.
      Mas para usares o HDR não podes ter a TV em modo jogo. Tens de ter em modo cinema! E isso activa os pós processamentos!
      O Dolby Vidion nesse aspecto é melhor pois é processado por um chip independente e não pelo processador geral que gere toda a TV, mas as consolas não o suportam.

      O que acontece é que tens forçosamente mais input lag do que no modo jogo, mas tambem é certo que o podes optimizar. O modo cinema possui vários pós processamentos ativos, e podes desligar tudo o resto, deixando ativo apenas o HDR. Mas mesmo assim vais ter aumento do tempo de resposta!

      Os monitores não suportam HDR, e por dois motivos. Primeiro porque são consideradas TVs profissionais, e como tal só suportam sinal RGB! Como o 4K não suporta ainda 4K+HDR em modo RGB devido à limitação da largura de banda do HDMI, os monitores não estão a suportar o mesmo.
      No entanto alguns fabricantes estão agora a suportar modos de imagem extra e a trazer o HDR para os monitores. Mas mesmo assim com nits na ordem dos 400, e bem longe do previsto como máximo na norma (10000 nits). A gama de cores é melhor que a das TVs que usam o DCI-P3, usando 99% do previsto no Adobe RGB, mas mesmo assim ainda longe igualmente do previsto na norma HDR que é o Rec.2020.
      https://c1.staticflickr.com/3/2884/13262569773_3b6e348d92_b.jpg

      Eis um desses monitores:
      https://www.dpreview.com/news/6758360083/benq-announces-32-inch-4k-high-dynamic-range-monitor

      Neste momento a passagem para os 4K ainda não é aconselhada. Por mil e um motivos! É só isso que tenho para te dizer como conselho!

  2. Só tenho uma coisa a dizer, quando mudares de tv avisa a malta Lol.

    • Não tenhas dúvida que não pretendo mudar de TV para 4K sem isto estar resolvido e definido.
      A norma 1080p está neste momento estabilizada. Os 4K estão ainda em criação e a funcionar sobre capacidades de hardware e de HDMI limitados.
      Quando passar para ele quero ter 4K nativos com HDR, e não aldrabices de imagem!
      Que me adianta dizer que tenho uma Scorpio que faz 4K nativos face aos checkerboard 4K da Pro, quando na realidade o que estou a ver não é nativo em nenhum dos casos porque a TV não consegue apresentar a imagem?
      Basicamente com as atuais Tvs a discussão de imagem nativa a 4K com HDR é pura e simplesmente ridícula, e o que eu quero é uma TV onde isso não aconteça!

  3. Ótimo artigo e feliz por ter contribuído mais uma vez!

    Sobre o artigo no site do Gran Turismo foi uma sorte tê-lo encontrado. Por não ver informações sobre o GTSports lembrei de visitar o site oficial, que também não é atualizado constantemente, e lá geralmente leio os artigos relacionados ao jogo, como data de lançamento e updates. Ao ver o título “Conheça uma nova era de experiência visual com “Gran Turismo” para “PS4″” resolvi acessar e vi que no conteúdo haviam gráficos de cores semelhantes ao que o Mário utilizou em artigos anteriores.

    • A questão é que o que o GT suporta… ainda não tens! Ele suporta a gama total de cores e de brilhos previstas na norma, o que já de si é bom, mas infelizmente as Tvs atuais não acompanham!
      É como o jogo suportar Full HD mas as Tvs ainda serem 720p. Dão na mesma… mas não tiram partido de tudo!
      Fica no entanto o suporte para o futuro!

  4. Credo, assistir uma simples tv está se tornando algo pra um cientista da computação kkk.. Ainda bem que o Full HD segue lindo e sem essa bagunça. Pelo visto, tv 4k só lá pra 2020… Quero ver é o que o Scorpio e um possível PS5 vão fazer a respeito de tudo isso.
    PS; Pior é que as tv’s 4k que já vi em shoppings tem uma imagem tão bonita, até que ponto isso chega a ser preciosismo?!

    • O ruim é se os próximos consoles começarem a falar dos 8K como LG e Samsung já começaram a falar nas TVs.

      Nem saímos dos 1080p, aliás nem entramos 100% na FullDH, e fabricantes já falam de 2 gerações posteriores.

    • Tem??? Na Black Friday estive a ver as TVs 4K e com HDR e sinceramente, não vi nada de extraordináriamente diferente do que tenho em casa! Mas a minha TV tem uma imagem mesmo espetacular… demorei meses para a escolher, mas acertei em cheio 😉

      • Sim, percebi uma boa qualidade, a resolução já dá essa sensação, a minha TV também é ótima, mas não acompanha uma dessas, só não sei se eram HDR, os vídeos demonstrativos dão uma noção da capacidade do aparelho, claro que não chega a ser outra vida, mas se percebe. Por esse motivo estava decidido a comprar uma, mas diante dos evidentes problemas apresentados nos artigos e sua recomendação, me convenceram a adiar totalmente essa compra. E não fará falta porquê, apesar de tudo, ver um filme em Blu Ray já é algo belíssimo. 🙂

        • Eu fui ver as TVs 4K e fiquei pasmado com a qualidade de imagem.
          Ela realmente vende!
          Mas depois vinha pelo caminho a pensar.
          “Oh pá, realmente aquilo é fascinante, mas calma… aquelas TVs não estavam a reproduzir um video qualquer. Aquilo são vídeos promocionais. Possuem um elevadissimo bitrate, acima daquilo que é normal vermos.”
          E a minha cabeça fugiu então para o filme Avatar, do qual eu tenho duas versões, uma num Blu-Ray normal de 25 GB, e outra num Blu-Ray de 50 GB, e onde, mesmo sendo ambos 1080p, a qualidade de imagem de um não tem absolutamente nada a ver com o outro.
          Daí que pensei:
          “Quando chegar a casa vou ver se encontro esses videos na Net e vou pô-los a tocar na minha TV”.
          Bem… encontrei o vídeo que vi… mas infelizmente apenas no Youtube, ou seja, com uma qualidade boa, mas longe de ser o máximo que o mesmo pode oferecer.
          Seja como for, reproduzindo-o… WOW!
          A qualidade desses videos é fantástica. E o que estava a ver, em pouco ou nada ficava a dever ao que tinha visto na loja. E isto numa TV 1080p, sem HDR.
          Deixo-te o video. Diz qualquer coisa sobre como ele se comporta na tua TV! Digo-te que por exemplo, no ecrã do iPad onde estou a escrever esta resposta, a imagem não é nada demais, mas na minha TV fica deslumbrante.
          https://www.youtube.com/watch?v=tO01J-M3g0U

          • Não, claro, entendi o que quis dizer, e também baixei vídeos assim (por acha-los bonitos… pois é) eu quis dizer que com eles dá pra se ter uma idéia do potencial do aparelho, esses vídeos mesmo baixados do YouTube, custaram a rodar no meu notebook, mas na minha TV comparado a da tal tv 4k, certamente era melhor na da loja, pois lá ela parecia ter uma imagem mais nítida e brilhante (HDR talvez) mas tenho total consciência de esses vídeos terem ótima qualidade, não sou tão amador assim, um interesse que tenho por exemplo, é que como tenho mania de filmar, viagens, lugares onde vou, coisas cotidianas, e o smartphone faz isso, numa tv dessas é que tiraria vantagem da resolução, mesmo não ficando tão bonito quanto as amostras de loja, mas o nível de detalhe faz bastante diferença.

          • PS: Esses vídeos de Jacob + Katie Schwarz são uma beleza…

  5. Desculpe minha ignorância, mas a maioria desde gargalos seria resolvido adotando diplayport?

    • Sim… o displayport não tem estas limitações do HDMI, mas no entanto tem outras situações que não suporta, especialmente no que toca ao audio (não possui canal audio de retorno) e ao controlo de outros aparelhos como acontece com o HDMI-CEC.
      Seja como for, o display port resolveria a maior parte dos problemas atuais, mas infelizmente nem todos. A questão é que a codificação dos filmes, por questões de dimensões e limitações HDMI não usa um YUV 4:4:4.
      Infelizmente o display port a arrancar agora em força só seria um standard a ter em conta daqui a muitos anos.

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