Настройка HDR и грейдинг, часть вторая

SMPTE ST.2084 and HDR10

DaVinci_Resolve_18_Reference_Manual

Многие производители дисплеев, которые не заинтересованы в лицензировании Dolby Vision для внедрения в свои дисплеи, вместо этого используют более простой метод разработки своих дисплеев для совместимости с SMPTE ST.2084. Для его распространения требуется только один поток (думаю речь идёт о трансляции сигнала), нет лицензионных сборов, не требуется специального оборудования для мастеринга (кроме дисплея для мастеринга HDR), нет специальных метаданных, которые нужно писать или с которыми нужно работать.

Интересно, что стандарт SMPTE ST.2084 ратифицирует "PQ" EOTF, который был первоначально разработан компанией Dolby и используется в Dolby Vision, в общий стандарт, который позволяет кодировать HDR при пиковых значениях яркости до 10 000 кд/м2. Этот стандарт требует как минимум 10-битного сигнала для передачи, а EOTF математически описывается таким образом, чтобы видеосигнал использовал доступные кодовые значения 10-битного сигнала максимально эффективно, обеспечивая при этом такой широкий диапазон светимостей изображения.

SMPTE ST.2084 также является частью отраслевой спецификации "Ultra HD Premium", которая предусматривает, что телевизоры с логотипом Ultra HD Premium обладают следующими возможностями:

- Минимальное разрешение для UHD 3840 x 2160
- Минимальная цветовая гамма 90% от P3
- Минимальный динамический диапазон от 0,05 нит черного до 1000 нит пиковой яркости (для ЖК-дисплеев) или от 0,0005 нит черного до 540 нит пиковой яркости (для OLED-дисплеев).
- Совместимость с SMPTE ST.2084

Наконец, ST.2084 был включен в стандарт HDR 10, принятый Ассоциацией Blu-ray Disc Association (BDA), который распространяется на Ultra HD Blu-ray. Стандарт HDR 10 предусматривает, что диски Ultra HD Blu-ray обладают следующими характеристики:

- Разрешение UHD 3840 x 2160
- Вплоть до цветовой гаммы Rec. 2020
- SMPTE ST.2084
- Мастеринг с пиковой яркостью (от) 1000 нит

Недостатком является то, что сам по себе продукт с поддержкой HDR10 не имеет обратной совместимости с дисплеями BT.709, использующими BT.1886 (хотя развивающийся стандарт HDR10+, описанный ниже, решает эту проблему).
Кроме того, не предусмотрено масштабирование части изображения, превышающей 100 нит, чтобы приспособить его к различным дисплеям с разными пиковыми уровнями яркости. Например, если вы оцениваете и мастерите изображение с пиковой яркостью 4000 нит, а затем воспроизводите этот сигнал на HDR10-совместимом телевизоре (использующем ST.2084), который способен обеспечить яркость только 800 нит, то все, что выше 800 нит, будет обрезано, а все, что ниже 800 нит, будет выглядеть именно так, как и должно выглядеть в соответствии с вашей цветокоррекцией.

Это связано с тем, что ST.2084 относится к абсолютной яркости. Если вы красите HDR-изображение, ориентируясь на пиковую яркость дисплея в 1000 нит, как рекомендуется в HDR10, то любой дисплей, использующий ST.2084, будет соблюдать и воспроизводить все уровни HDR-сигнала, которые он способен воспроизвести, исходя из вашей цветокоррекции, вплоть до максимального уровня пиковой яркости, который он может воспроизвести. Например, на HDR10-совместимом телевизоре, способном воспроизводить 500 нит, все уровни мастеринга от 501 до 1000 нит будут обрезаны, как показано на скриншоте ниже.

Насколько это серьезная проблема, зависит от того, как вы будете делать цветокоррекцию в светлых тонах которые присутствуют в значительном количестве в HDR. (так называемые HDR-насыщенные тона)
Если вы поднимаете только самые экстремальные пики светов до максимального уровня HDR, то вполне возможно, что зрители не заметят, что экран выдает сигнал всего 800 нит и обрезает все детали на изображении с 801-1000 нит, потому что выше 800 нит деталей все равно не так много. Или, если вы красите большой огненный шар от взрыва выше 800 нит целиком, потому что это выглядит круто, то, возможно, зрители заметят отсутствие деталей. Суть в том, что когда вы делаете цветокоррекцию для таких экранов, которые поддерживают только ST.2084, вам нужно заранее подумать о таких вещах.

Мониторинг и Цветокоррекция по стандарту ST.2084 в DaVinci Resolve

Мониторинг изображения в стандарте ST.2084 прост - достаточно приобрести совместимый со стандартом ST.2084 HDR-дисплей и подключить его к выходу моделей DeckLink 8K, DeckLink 4K Extreme 12G или UltraStudio 4K Extreme.
Настройка Resolve Color Management для цветокоррекции по стандарту ST.2084 идентична настройке для цветокоррекции по стандарту Dolby Vision. Визуальный контроль по осциллографам такой же, как и вывод мастера, учитывая, что оба стандарта опираются на одну и ту же кривую PQ.

Подключение к дисплеям с поддержкой HDR с помощью HDMI 2.0a

Если у вас есть видеоинтерфейс DeckLink 4K Extreme 12G или UltraStudio 4K Extreme, то DaVinci Resolve 12.5 и выше может выводить метаданные, необходимые для корректного отображения видеосигналов HDR на устройствах отображения, использующих HDMI 2.0a, если вы установите флажок "Enable HDR metadata over HDMI\Включить поддержку метаданных HDR через HDMI" на панели Master Settings в Настройках проекта.

Когда вы это сделаете, параметр на панели Управление цветом в Настройках проекта "HDR mastering is for X\HDR мастеринг для X" позволит вам указать выходное значение в нитах, которое будет вставлено в качестве метаданных в выводимый поток через HDMI, чтобы дисплей, к которому вы подключаетесь, правильно его интерпретировал. Указанный вами выходной сигнал должен соответствовать ожидаемому дисплеем.

HDR10+™

DaVinci Resolve поддерживает новый формат HDR, HDR10+ от Samsung. Обратите внимание, что эта поддержка находится в стадии разработки, поскольку это новый стандарт. Когда включено, палетка HDR10+ показывает результаты анализа Фиксации данных, которые производят автоматическое понижающее преобразование HDR в SDR, создавая метаданные для управления тем, как выглядят HDR-насыщенные тона в светах на различных поддерживаемых телевизорах и дисплеях. Эта функция включается и настраивается на панели Управление цветом в Настройках проекта с помощью флажка Enable HDR10+. Включение HDR10+ активирует палетку HDR 10+ на странице Color.

Мониторинг и цветокоррекция по стандарту ST.2084 для HDR10+

При цветокоррекции творческого продукта для вывода сигнала HDR10+ вам потребуется мониторинг изображения по стандарту ST.2084, для чего достаточно приобрести HDR-дисплей совместимый со стандартом ST.2084 и подключить его к выходу устройств типа: DeckLink 8K, DeckLink 4K Extreme 12G или UltraStudio 4K Extreme.
Настройка Resolve Color Management для цветокоррекции по стандарту ST.2084 идентична настройке для цветокоррекции по стандарту Dolby Vision или обычного HDR10. Вы также будете одинаково мониторить картинку по осциллографу и идентично выводить мастер, учитывая, что каждый из этих стандартов опирается на одну и ту же кривую PQ.

Рабочий процесс цветокоррекции HDR10+

Идея рабочего процесса HDR10+ заключается в том, что сначала вы красите HDR-версию каждого клипа в вашего продукта, а затем, используя автоматический анализ, создаете понижающую конвертирующую тональную карту к каждому ролику, управляемую метаданными. После завершения процесса Фиксации данных HDR10+ вы передаете HDR-версию вместе с набором файлов метаданных HDR10+ JSON на предприятие для окончательного мастеринга.

Одновременный вывод изображения на Мастер и Целевой дисплей в стандарте HDR10+

При мастеринге HDR и Фиксации версий для более ограниченных экранов (имеющих ограниченную цветовую гамму) очень полезно иметь возможность оценить HDR-цветокоррекцию и тональную компрессию произведённую для Фиксации, друг с другом. Начиная с DaVinci Resolve 15, можно выводить одновременно сигнал на Мастер-дисплей и на Целевой дисплей, когда вы делаете цветокоррекцию в любом из этих стандартов, Dolby Vision или HDR10+ (должны быть включены).

Необходимое оборудование

Чтобы работать таким образом, необходимо иметь следующее оборудование:

- Ваша рабочая станция для цветокоррекции в DaVinci Resolve должна осуществлять вывод через видеоинтерфейс DeckLink 8K, DeckLink 4K Extreme 12G, UltraStudio 4K Extreme или лучше.
- Ваш дисплей для мастеринга должен поддерживать уровни яркости в нит для HDR, отвечающие требованиям, предъявляемым к готовому продукту.
- Целевой дисплей HDR, который может быть настроен на соответствующий вывод изображения с тональной компрессией.

Обеспечение одновременного мониторинга

При настройке оборудования, главный дисплей HDR должен быть подключен к выходу A, а целевой дисплей - к выходу B того устройства вывода видео BMD, которое вы используете.
Затем необходимо установить флажок " Use dual outputs on SDI\Использовать двойные выходы на SDI" в Master Settings в Настройках проекта. На этом этапе, при условии, что все ваши соединения совместимы друг с другом, вы должны увидеть HDR-изображение на HDR-дисплее и изображение для которого была произведена Фиксация на SDR-дисплее.

Команды автоматического анализа HDR10+

После цветокоррекции HDR-версии каждого клипа в вашем продукте, набор команд, специфичных для HDR10+, позволяет автоматически анализировать каждый клип для создания пользовательских метаданных для преобразования HDR в SDR, которые дают вам отправную точку Фиксации данных для SDR, которую необходимо выполнить. Эти команды доступны в подменю Color > HDR10+:

- Analyze All Shots (Анализ всех кадров): Автоматически анализирует каждый клип на таймлайне и сохраняет результаты по отдельности.
- Analyze Selected Shot(s): Анализирует только выбранные кадры на таймлайне.
- Analyze Selected and Blend: Анализирует несколько выбранных кадров и усредняет результат, который сохраняется в каждом клипе. Полезно для экономии времени при анализе нескольких клипов с одинаковым содержимым.
- Analyze Current Frame (Анализ текущего кадра): Быстрый способ анализа клипов, в которых один кадр репрезентативен для всего ролика.

Поставка HDR10+

После завершения цветокоррекции HDR и Фиксации данных для SDR (понижающая конверсия или тональная компрессия) необходимо правильно вывести ваш творческий продукт используя страницу Deliver.

Рендеринг Мастера HDR10+

Чтобы получить мастер HDR10+ после завершения грейдинга, убедитесь, что для параметра Output Color Space панели Color Management в Настройках проекта установлено соответствующее значение HDR ST.2084, основанное на пиковом выходе (предполагаю, яркость в нит), который вы хотите получить (любые значения выше будут обрезаны). Затем необходимо настроить рендеринг с использованием комбинации формат/кодек в наивысшем качестве, после чего это может быть передана тому, кто будет выполнять финальный мастеринг.

Анализ HDR10+ и метаданные ручной Фиксации данных, созданные вами во время фиксации, сохраняются для каждого клипа в серии сопутствующих файлов JSON, которые затем следует экспортировать, щелкнув правой кнопкой мыши по таймлайну в Media Pool и выбрав Timelines > Export > HDR10+JSON.

Затем эти два набора файлов доставляются на предприятие, способное создать HDR10+ Mezzanine File (так как это невозможно сделать в DaVinci Resolve).

Hybrid Log-Gamma (HLG)

BBC и NHK совместно разработали другой метод кодирования HDR-видео, получивший название Hybrid LogGamma (HLG). Целью HLG была разработка метода кодирования HDR видео, который бы поддерживал ряд дисплеев с различными возможностями пиковой яркости без дополнительных метаданных, что можно было бы транслировать одним потоком данных, что укладывалось бы в 10-битный сигнал, и что, по словам Проекта рекомендации МСЭ-Р BT.HDR, "обеспечивает определенную совместимость с устаревшими дисплеями за счет более тесного более близкого соответствия предыдущим установленным кривым передачи телевизионного сигнала".

Основная идея заключается в том, что HLG EOTF функционирует очень похоже на сигнал BT.1886 в диапазоне со значением от 0 до 0,6 (с типичным диапазоном 0-1), а от 0,6 до 1,0 плавно переходит в логарифмическое кодирование для светлых тонов.
Это означает, что если вы просто отправите сигнал HDR Hybrid Log-Gamma на SDR-дисплей, вы сможете увидеть большую часть изображения идентично тому, как оно будет выглядеть на HDR-дисплее, а яркие участки будут сжаты, чтобы представить приемлемое количество деталей для SDR-вещания.

Однако на HDR-дисплее, совместимом с Hybrid Log-Gamma, Log-подобная светлая часть изображения (не нижняя часть сигнала, подобная BT.1886, а только света) будет растянута обратно, относительно того пикового уровня яркости, который способен выдать данный HDR-телевизор, чтобы вернуть изображению его истинную HDR-красоту. Это отличается от метода распределения HDR10, описанного ранее, в котором сигнал c произведённой цветокоррекцией относится к абсолютным уровням яркости, продиктованным стандартом ST.2084, и уровни, которые не могут быть отображены на данном дисплее, будут обрезаны.

И хотя эта возможность поддержки множества HDR-дисплеев с различными пиковыми уровнями яркости в некоторой степени аналогична способности Dolby Vision адаптировать вывод HDR к уникальным пиковым уровням яркости каждого конкретного телевизора, совместимого с Dolby Vision, HLG не требует дополнительных метаданных для управления масштабированием светлой части диапазона, что в зависимости от вашей точки зрения является либо преимуществом (меньше работы), либо недостатком (нет художественного разъяснения\понимания, чтобы убедиться, что светлые участки масштабируются наилучшим образом).

Как и в большинстве случаев, вы не можете получить что-то просто так. В документе BBC White Paper WHP 309 говорится, что для дисплея HDR с яркостью 2000 кд/м2 и уровнем черного 0,01 кд/м2 можно получить до 17,6 стопов динамического диапазона без видимых артефактов квантования (" banding\полосатости"). В Белой книге BBC WHP 286 говорится, что предлагаемый HLG EOTF должен поддерживать дисплеи до 5000 нит. Таким образом, частично обратная совместимость, которую обеспечивает HLG, частично обусловлена отказом от долгосрочной поддержки дисплеев с яркостью 10 000 нит. Однако вопрос о том, нужны ли вообще дисплеи с яркостью более 5000 нит для потребителей, остается открытым.

Sony, LG, Panasonic, JVC, Phillips, Hisense, Hitachi и Toshiba уже анонсировали или или уже поставляют потребительские HDR телевизоры, способные отображать кодированное видео HLG, и, конечно же. DaVinci Resolve поддерживает этот стандарт через Resolve Color Management.

Покраска для стандарта Hybrid Log-Gamma в DaVinci Resolve

(очень хотел написать "Грейдинг Hybrid Log-Gamma в DaVinci Resolve", но не стал 😁)

Мониторинг изображения стандарта ST.2084 прост - достаточно приобрести дисплей HDR с поддержкой Hybrid Log-Gamma и подключить выход вашего видеоинтерфейса к входу дисплея.

Настройка Resolve Color Management для цветокоррекции для HLG идентична настройке цветокоррекции для Dolby Vision, за исключением того, что для выходного цветового пространства можно выбрать четыре настройки HLG:

— Rec.709 HLG ARIB STD-B67
— Rec.2020 HLG ARIB STD-B67
— Rec.2100 HLG
— Rec.2100 HLG (Scene)

По желанию, если вы включите опцию "Use Separate Color Space and Gamma", вы можете выбрать Rec. 2020 или Rec. 709 в качестве цветовой гаммы (цветовое пространство) и Rec. 2100 HLG в качестве EOTF (гамма).
Уровни, которые вы будете отслеживать в своих осциллографах, будут отличаться от таблиц данных и значений нит, перечисленных ранее для цветокоррекции в PQ EOTF.

Вывод Hybrid Log-Gamma

После создания цветокоррекции HLG для вашего продукта вы можете вывести его в любой высококачественный 10-битный медиаформат.