Yüksek dinamik aralığın avantajlarının mevcut görüntü yapım ve dağıtımıyla bütünleştirilmesi
Kaynak: AJA
Son günlerde sektörel etkinliklerde pek de beklenmeyen bir konuda tartışmalar yapılıyor; daha fazla piksel mi, daha iyi piksel mi?
Konuyu bilmeyenlere bu karşılaştırma neredeyse anlamsız geliyor. Her şeyden önemlisi, bir ekranın daha fazla pikselli olması, resimleri daha iyi üretmesi, be bu nedenle piksellerin de daha iyi olması demek değil mi?
Aslında değil, veya daha doğru söylemek gerekirse, insan gözünün daha fazla pikselin varlığını algılayabileceği mesafenin ötesinde oturan herkes için böyle değil. Ancak bu, günümüz izleyicilerinin büyük çoğunluğu için piksellerin geliştirilemeyeceği veya iyileştirilemeyeceği anlamına gelmiyor.
Bunu yapmanın yolu, insanın görüş sistemine günlük yaşamda görülenlere daha yakın görüntüler sunmaktan geçiyor, ve bu hedefi başarmak iki ana etkene bağlı; ilki, bir resmin ürettiği en koyu siyah ile en parlak beyaz arasındaki adımların sayısı, ve ikincisi, sunduğu renkler veya renk gamı.
Diğer bir deyişle, bir ekranın dinamik aralığı ile renk gamı insanın görüş sistemine yaklaştıkça, daha iyi bir piksel algılanır. Bu nedenle 4K UHD yapıma ve ekranlara yüksek dinamik aralık (HDR) ile geniş renk gamının (WCG) eklenmesi, HDTV çıktığından bu yana televizyonda en önemli iki gelişme olarak kabul ediliyor. Ve birçokları bunu HD için kolayca algılanabilen bir kalite yükselişi olarak görüyorlar.
İzleyicilerin evde HDR ekranda gördükleri renklerin sayısı ve dinamik aralık, bir SDR monitör üzerinde üretilen orijinal sahneninkine daha yakın.
Bir resmin gölgeli alanındaki daha önce fark edilemeyen ayrıntılar, HDR ile açığa çıkıyor, ve parlak bir öğlen güneşi fazla parlamıyor. Fotoğrafçılar ve kameramanlar için bu, standart dinamik aralıklı görüntülerdeki altı adım ile HDR’deki 17.6 adım arasındaki fark demek.
Ayrıca geniş bir renk gamı, üretilebilecek renk sayısını milyonlardan milyarlara fırlatıyor ve sonuç olarak bir görüntü, daha net piksellerle, insan görüş sisteminin algılayabileceğinin üst sınırına yaklaşıyor.
HDR ve WCR için hala başlangıç aşaması olup, yapımcıların bu teknolojileri kendi mevcut iş akışlarının içerisine nasıl sokacaklarını planlamaları için çok yakında anlamaları beklenmiyor.
HDR Çeşitleri
Bir dondurmacının sunduklarından farklı olarak, yüksek dinamik aralığın 30 çeşidi yok, ama çeşitleri olabilir. Dondurmanın tüm çeşitlerini tek bir külaha sığdırmanın imkansız oluşu gibi, tüm HDR tiplerini tek bir sinyalde bir araya getirmek mümkün değil. Ve tek bir yaklaşım istisnası dışında, HDR ile standart dinamik aralığı (SDR) aynı görüntü sinyalinin içinde karıştırmak bile olası değil.
Bu istisna Hybrid Log Gamma (HLG). BBC ile Japon ulusal yayıncısı NHK tarafından ortak geliştirilen HLG, yayıncıların aynı programın ayrı SDR ve HDR sürümlerini dağıtmaları gerekseydi yapım ve dağıtım zincirlerinde karşılaşacakları karmaşıklığa yönelik. Sonuçta yayıncılar başlangıç aşamasında ama hızla genişleyen bir izleyici kesimine sadece HDR içerik dağıtmak için, eski SDR TV izleyicili yüz milyonlarca evi terk edemez.
HLG, SDR ile HDR’yi tek bir sinyalde birleştirdiği için klasik SDR televizyonlar gereken dinamik aralık bilgisinin kodunu çözemezler ve sinyalin HDR kısmını, eskiden siyah-beyaz televizyonların renkli televizyonun ilk günlerinde yeni eklenen renk sinyallerini görmezden gelmesi gibi, görmezden gelirler. HLG ile, eski HDTV’lerin tanıyabildiği tipik bir gamma eğrisi, sinyalin alt kısmı için kullanılıyor, ve bir logaritmik eğri, üst kısmı için kullanılıyor. Bir arada HLG özellikli televizyonlarda HDR görüntüler yaratıyorlar.
SDR görüntüler parlak alanlarda ve çok doygun renklerde geniş ITU BT.2020 renk gamından biraz etkilenebiliyor, ve HLG LUT’lar buna yönelik olarak evrilmeye devam ediyor. Bu sapmaların en aza indirilmesini garantilemek için, dönüşümler sırasında özen gösterilmelidir.
HLG’nin başka bir ayırt edici özeliği, sahne referanslı olmasıdır. Başka bir deyişle, HLG sinyali, kameranın algıladığı ışığı temsil ediyor ve kodluyor. Dinamik aralık üzerinde ek denetim sağlanmıyor ve gerekmiyor. Bu durum tasarımından kaynaklanıyor, çünkü HLG, kameradan HDR sinyalleri evlerdeki ekranlara karmaşıklık olmadan dağıtmaya yönelik ve spor gibi canlı yapımlar için uygun.
Dolby Labs’ın geniş kapsamlı testleri, görülebilirlik eşiğinin altında hassasiyetle tüm aralıktaki en verimli bit kullanımının 11 bit olduğunu gösteriyor, bu da 12’ye yuvarlanıyor.
HDR’nin diğer bir özeliği PQ, yani Perceptual Quantizer. Dondurmacının buzdolabındaki çikolata gibi, sadece çikolata değil, bademli çikolata ve kremalı çikolatada da var.
HLG’den farklı olarak, SMPTE ST 2084 PQ logaritmik bir eğriyle birlikte tipik bir gamma eğrisi kullanmaz. PQ bir sahnenin gerçek ışık değerlerini sunar ve şu anda televizyonların üst parlaklık kapasitesinin ötesinde olan siyahtan 10.000 nite kadar ekranda ışık olarak çıkış yapmak üzere bir dijital sinyal olarak taşır. Parlaklık ölçüm birimi nit, metre kareye düşen kandeladır.
Bir sahnedeki gerçek ışık değerlerini sunmak için 16 bit kod sözcükleri gerekir. Ancak Dolby Labs deneyleri, gereken bit sayısını azaltmak için kod sözcüklerini kullanmanın daha verimli bir yolu olduğunu açığa çıkardı. İnsan Gözünün Kontrast Hassasiyeti ve Görüntü Kalitesi Üzerindeki Etkisi kitabının yazarı Peter Barten’in isminden gelen Barten Eğrisi ile çalışan Dolby, bir kod sözcüğü oluşturan bitlerin sayısının azalmasıyla, izleyicilerin görüntülerdeki bu şeridi fark edecekleri noktayı bulmak istedi. Bu noktayı JND (Just Noticeable Difference) olarak tanımladılar.
Dolby, insan gözünün JND’yi algıladığı PQ eğrisi adlı özel bir eğri de belirledi. Araştırmacılar bu eğrinin 11 bitlik kod sözcükler gerektiğini buldular ve 12’ye yuvarladılar.
Bu eğriyi daha az sayıda bit kullanarak uygulamak ve izleyicilere iyi görünen bir resim yaratmak mümkün; Concumer Technology Association PQ eğrisi ve 10 bit kullandığı HDR10’u tanımlarken böyle yaptı. HLG’den farklı olarak PQ, post prodüksiyonda renk uzmanına vizyonunu ifade etme ve izleyici televizyonlarını kontrol etmek için malzeme verisi kullanma, böylece hedeflenen görüntüleri üretme olanağı veriyor. Etkin biçimde, görüntü sinyaliyle eş zamanlı gönderilen malzeme verisi, ekranın yeteneklerine göre hem ışığı hem de rengi nasıl en iyi eşleştirme konusunda HDMI üzerinden ekranla haberleşiyor.
Bugün PQ’nun üç özelliği kullanılabiliyor. 10 bit derinlikli HDR10, SMPTE ST 2084 PQ EOTF ve Rec. 2020 tabanlı bir açık HDR standardı. Bu HDR yaklaşımı SMPTE 2086 malzeme verisi standardından yararlanarak master ekranın renk kalibrasyonunu tanımlayan statik veriyi televizyonlara ve diğer ekranlara taşır. Bu kalibrasyon verisi, MaxFALL adlı maksimum kare ortalama ışık seviyesini ve MaxCLL olarak bilinen maksimum içerik ışık seviyesini içerir. Ardından televizyonlar statik HDR malzeme verisi tabanında görüntülenen görselleri yeniden üretir.
Birçok HDR ekranda bulunan Rec. 2020 renk alanı, insan gözüyle HDTV tarafından kullanılan Rec. 709 renk alanından daha yakından eşleşir.
Samsung, Amazon, 20th Century Fox, Panasonic ve Warner Brothers gibi şirketler tarafından desteklenen HDR10+, bu yaklaşıma dinamik malzeme verisi eklenerek oluşturuldu. Dinamik malzeme verisi, yaratıcılara sahne-sahne, hatta kare-kare parlaklık ve renk miktarını ayarlama imkanı veriyor. HDR10+ SMPTE ST 2094-40 standardını bu dinamik malzeme verisi için uygulamasına dayanıyor.
Dolby Vision, Dolby Laboratories2in patentli PQ uygulaması. SMPTE ST 2048 PQ EOTF ve Rec 2020 renk alanını kullanıyor olsa da, başlıca farklarından biri 12 bit renk alanı desteği. Diğer bir fark, hem statik SMPTE ST 2086 malzeme verisini, hem de dinamik SMPTE ST 2094-10 malzeme verisini desteklemesi. Dolby teknolojisi olduğu için, yapım donanımı satıcıları ve amatör elektronik üreticileri tarafından kullanılabilmesi için bir lisans gerekiyor.
Üç PQ yaklaşımının hepsi ekran referanslı sistemler. Başka bir deyişle, post prodüksiyonda belli bir değer atandığında, televizyonda belli sayıda nit üretilir. Bu durumda, TV 303 nit için kod sözcüğü alırsa, 303 nit parlaklık vermelidir.
HDR, renk gamı veya WCG ile tam uyuşuyor. Neredeyse ayrılamazlar, çünkü her HDR uygulaması bir renk alanı önerisi ve bit derinliği belirliyor. HDR10 ve HDR10+, Rec. 709 8 bit renk kullanan HDTV ekrandan çok daha geniş bir renk paleti olan Rec. 2020 10 bit renk kullanıyor. Rec. 709 R, G ve B için sadece 256 ton, toplam 16,8 milyon renk sunarken, Rec. 2020 R, G ve B altpiksel için 1,024 renk tonu, toplam 1,07 milyar renk sunuyor (biri 256x256x256, diğeri 1.024x1.024x1.024). 12 bitlik renk derinliği toplam 6,8 milyar renk tonu yaratıyor. HDR ile WCG birlikte, gerçekten “daha iyi piksel” olarak tanımlanabilecek görüntüler oluşturuyorlar.
SDI-HDMI Ekranlar ve Kaynak Analizleri İçin HI5-4K-Plus ve HA5-4K ile HDR Bağlantısı
HDR halk arasında popüler hale geldikçe yapımcılar yapımlarına HDR katmak yönünde daha fazla baskı hissedecekler. Bunu yapmak mevcut iş akışlarında yeni zorluklar yaratacak.
AJA, HDMI 2.0 bağlantılı, eksiksiz HDR destekli, uygun maliyetli 4K monitörlerin son kuşağını destekleyen Hi5-4K-Plus’ı üretti.
Kullanımı kolay çevirici Hi5-4K-Plus, HDMI 2.0 çıkışlara Quad 3G-SDI, Quad 1.5-SDI veya Dual 3G-SDI çıkışlı profesyonel 4K aygıtları bağlamayı mümkün kılarak, profesyonel 4:2:2/4:4:4 60p iş akışları sağlıyor.
Hi5-4K-Plus aynı zamanda HDMI v2.0b/CTA-861-G standardı için HDR malzeme verisi de üretebiliyor. HDMI üzerinden HLG’yi eksiksiz destekliyor.
Hi5-4K-Plus, 4K 4096x2160 ve UHD 3840x2160 arasındaki çözünürlük farkını telafi ettiği için, Ultra HD monitörler 4K yapımlarda kullanılabiliyor veya tam tersi yapılabiliyor.
60p’ye kadar yüksek kare hızlı yapımları destekleyen Hi5-4K-Plus, gelen SDI sinyalindeki sekiz kanala kadar gömülü sesi HDMI çıkışa taşıyarak güçlü ses bağlantısı sağlıyor ve ses-görüntü senkronizasyonunu garantiliyor.
AJA Video HA5-4K mini çevirici, HDMI’dan 4K SDI Quad 3G SDI sinyali) çıkışa çevrim gereken uygulamalar için.
AJA Mini-Config yazılımı ile kullanıldığında HDMI üzerinden gelen HDR Infoframe verisinin analizini sunan HA5-4K, DSLR, aynasız kamera, aksiyon kamerası ve amatör 4 kameralardan gelen HDMI sinyalleri, profesyonel 4K SDI iş akışlarında kullanmak üzere kolayca çeviriyor.
HA5-4K HDMI’dan gelen 4K ve UHD çözünürlükleri, 50/60fps’ye kadar kare hızlarında 3G-SDI’ya çevirebiliyor. Bunlar gerekmediği zaman HA5-4K HD-HDMI’yı HD-SDI’ya çevirmek için kullanılabiliyor. Gelen HD çözünürlükte bir HDMI sinyali otomatik olarak algılıyor ve tek bir 3G-SDI çıkışa çeviriyor.
Hi5-4K-Plus çevirici HDMI v2.0b/CTA-861-G standardına göre HDR malzeme verisi üretiyor ve HDMI üzerinden HLG’yi tam destekliyor.
HA5-5K mini çevirici AJA Mini-Cinfig ile birlikte iken HDMI üzerinden HDR Infoframe verisinin analizini yapıyor.
Devam edecek...