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¿Qué es y cómo funciona el HDR en cine y videojuegos? Hablamos del presente y futuro de esta tecnología

¿Qué es y cómo funciona el HDR en cine y videojuegos? Hablamos del presente y futuro de esta tecnología

Por  /  8 de noviembre de 2020       
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Es raro encontrar hoy en día un televisor o monitor que no tenga algún tipo de compatibilidad con la tecnología HDR. Sin embargo, no son muchos los usuarios que saben cómo funciona exactamente, o en qué consiste este efecto y sus tecnologías asociadas. Con las consolas de nueva generación a la vuelta de la esquina, y el contenido con HDR como una de sus bazas, hemos querido profundizar ligeramente en este tema.

Los paneles de nuestras pantallas y los dispositivos asociados a ellas ha sido uno de los sectores de la electrónica de consumo que más han avanzado en los últimos años, con tecnologías como OLED asentadas en el mercado, y el comienzo de los primeros productos MicroLED como la prueba viviente de ello. Este avance ha fomentado un salto en la calidad y cantidad de tecnologías asociadas a la imagen y el sonido, fomentando su fidelidad, pero también lo placentero que resulta consumir contenido en torno a ellos.


De estas tecnologías, una que lleva un buen tiempo en boca de muchos es el HDR, o Alto Rango Dinámico en nuestro idioma; una tecnología -o más bien un conjunto de ellas- consagrada a hacer más grácil la representación de las imágenes que vemos en nuestras pantallas, pero de la que, por sus peculiaridades, gran número de estándares, o simple ambigüedad, no muchos usuarios conocen su funcionamiento.


Con tecnologías como esta formando parte esencial del catálogo de características de las consolas de nueva generación, y la creciente popularidad de los contenidos adaptados a este peculiar tratamiento de la imagen en nuestras pantallas, hemos querido dedicar un espacio al HDR, para explicar de forma sencilla en qué consiste y cómo funciona con la esperanza de que, a aquellos lectores que más les inquiete el tema, puedan encontrar respuestas aquí.


Una cuestión de capacidades y estándares


Imagen: LGImagen: LG

Tomando este texto como una ampliación de lo que escribimos sobre el HDR hace ya un año por estos mismos lares, vamos a explicar muy con brevedad en qué cosiste exactamente ese batiburrillo de palabras que es el alto rango dinámico. En nuestros televisores, el principal determinante de una imagen viva es un trabajo en conjunción entre el contraste, es decir, el rango entre la claridad máxima y mínima de un panel encendido, y la representación del color, o la capacidad de un panel de representar una gama de colores en pantalla con precisión. A la conjunción de ambos valores, así como a la capacidad de un panel de modificarlos, se le suele denominar rango dinámico; cuanto más amplio sea, más viva será la imagen final de un panel.


Fue la discrepancia entre los estándares habituales y la capacidad de las pantallas lo que fomentó su usoLos paneles actuales cuentan con un gran rango dinámico y una excelente representación del color que permiten representar imágenes profundas y agradables a la vista; pero estas pantallas siguen siendo una ventana para representar una señal, y depende de esta señal las características de la imagen que finalmente se muestra ante nosotros. Aquí es donde entra lo que se denomina como SDR, o Rango Dinámico Estándar en nuestro idioma; que no es más que una denominación para meter en un mismo saco las tecnologías de captura, codificación y representación, que han sido el estándar hasta la aparición de los paneles modernos, que dejan muy atrás los límites de estos rangos dinámicos.


Ante la necesidad de eliminar los límites que encontramos, se comenzó a explorar la adecuación de tecnologías que permitieran aprovechar las capacidades de los paneles modernos; en contraposición al SDR, al conjunto de técnicas para la representación de un mayor rango dinámico y a su aplicación en vídeo es a lo que llamamos habitualmente como HDR en nuestros televisores y monitores. A través del uso de una señal preparada para mostrar imágenes en alto rango dinámico y de su aplicación en un dispositivo capaz de procesar y representar dicho rango, conseguimos que los niveles de contraste entre las zonas más oscuras de una imagen y aquellas con mayor exposición sea más amplio, todo ello sin perjudicar de forma grave el color, esa es la gran baza del HDR en pantallas y porqué existe cierta obsesión sobre él actualmente.



El uso del HDR en nuestras pantallas

¿Qué es y cómo funciona el HDR en cine y videojuegos? Hablamos del presente y futuro de esta tecnología

La correcta representación del contenido compatible con HDR en nuestras pantallas depende de la capacidad de procesar la señal pertinente y preparar su contenido para que la pantalla actúe en consecuencia; pero ¿qué sucede exactamente? Como vimos en nuestro especial sobre paneles y sus características, para representar imágenes en nuestras pantallas se necesita algún tipo de retroiluminación que de pie a la representación de un color, independientemente de la tecnología usada. Los televisores compatibles con tecnologías HDR son capaces de ofrecer picos de luminiscencia muy altos, pero la clave de su capacidad de representación de los datos de la señal emitida no depende de los valores absolutos de iluminación, sino del rango que ofrece el panel.


La calidad del contenido HDR depende de la señal obtenida, del nivel de contraste del panel y de su profundidad del colorLa idea tras el alto rango dinámico es que la diferencia entre las zonas más oscuras de una imagen y aquellas más iluminadas sea mayor, de forma que se aumente el contraste y se realce la profundidad de los colores representados. Para conseguir esto, los televisores compatibles con HDR son capaces de leer los metadatos de una señal y adecuar la iluminación de su panel en función de lo que esta señal demande; generalmente, para ello se asigna un valor de luminiscencia a cada color en una única imagen, así como a diferentes zonas dentro de esa misma imagen, de forma que nuestra pantalla sepa donde tiene que "estar más oscura" o "mostrarse con mayor claridad" ante nosotros. La realidad es que, fuera de las tecnologías OLED, la retroiluminación de nuestras pantallas es constante, por lo que el efecto que acabamos de describir se consigue con una adaptación del brillo en tiempo real, normalmente a través de un proceso llamado Local dimming, y una mayor gama de colores capaces de representar tonos más oscuros de una misma gama.


¿Qué es y cómo funciona el HDR en cine y videojuegos? Hablamos del presente y futuro de esta tecnología

Es por esta razón por la cual la representación del color es un factor crucial en un televisor compatible con tecnologías HDR, especialmente fuera de tecnologías como la OLED o los paneles MicroLED, pues dependen de esta gama para simular un mayor contraste. Los televisores compatibles con lo que suele denominarse con "HDR Real" cuentan con estándares de 10-bit a la hora de representar el color, e incluso superiores; la razón de ello es que puede ampliarse el número de asociaciones de la señal con un color y nivel dentro del rango dinámico concreto, mejorando la sensación de profundidad a cambio de sacrificar ligeramente la fidelidad del color representado. Una profundidad del color menor, como por ejemplo los habituales 8-bit de muchos monitores, dan lugar a una peor representación de los efectos del HDR, independientemente de la retroiluminación usada. De este modo, podemos establecer que, ignorando la señal y otros factores de extrema importancia a la hora de hablar de las tecnologías HDR; si sólo nos centramos en el panel, la calidad de la representación del alto rango dinámico dependen de la localización del color, su profundidad, y del nivel de contraste de dicho panel.



Algunos estándares que veremos en la próxima generación de consolas

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Una peculiaridad de las tecnologías HDR es que, a diferencia del SDR, no existe una estandarización clara y definida de las mencionadas tecnologías, sino que diferentes fabricantes y compañías, asociadas o no, establecen su propia norma y especificación con respecto al alto rango dinámico y los elementos relacionados con ello. Las consolas de nueva generación, como sistemas emisores de señal, podrán usarse junto a la amplia mayoría de estos estándares, de entre los que destacamos los siguientes:


  • HDR10. Este estándar es el más habitual entre las consolas actuales, por ser un estándar abierto en cuanto a su adopción. Su nombre proviene de los 10-bits en los que se basa el estándar; el espacio del color es Rec. 2020 y su luminancia máxima ronda los 1000 nits. Actualmente es de los estándares más sencillos, pero su carácter abierto le da gran predominancia.
  • HDR10+. Se trata de una evolución del HDR10 original; conserva su carácter abierto de libre adoptación y está presente en marcas destacadas, como Samsung. Su principal peculiaridad con respecto a su antecesor es la capacidad de procesar información dinámica sobre la iluminación cuadro a cuadro, mejorando el efecto del HDR con respecto a su antecesor.
  • Dolby Vision. A diferencia de los dos estándares anteriormente nombrados, Dolby Vision es un norma desarrollada en exclusiva por la propia Dolby y para cuya adoptación se requiere de un soporte más concreto, vía hardware; razón por la cual suele encontrarse en dispositivos de alta gama. A cambio de esta exclusividad, estaríamos hablando de uno de los estándares más completos, con soporte para hasta 12-bits y con metadatos concretos para cada cuadro expuesto. Además, como sucede con HDR10+, su soporte engloba el de HDR10.
  • HLG. Su nombre proviene de "Hybrid-Log Gamma" y es un estándar desarrollado por algunas cadenas de televisión para su aplicación en retransmisiones en vivo, que no necesite de metadatos y decodificación adicional para reproducir el contenido en nuestras pantallas.
  • DisplayHDR. Es el estándar de HDR desarrollado por la asociación VESA y es el que más encontramos en monitores para escritorios y otras pantallas fuera del mercado de las televisiones. Se trata de un estándar algo laxo, con varias versiones que conviven juntas. Actualmente, las versiones más habituales son DisplayHDR 400, DisplayHDR 600 y DisplayHDR 1000; de todas ellas, sólo la segunda y la tercera ofrecen un soporte real de alto rango dinámico.

Estos, sin embargo, no son los únicos estándares que podemos encontrar hoy día, sino aquellos con un soporte más amplio; con los fabricantes desarrollando sus propias denominaciones y especificaciones, cada vez es más difícil englobar todos los tipos. Puesto que las consolas de nueva generación prometen sacar buen provecho de esta tecnología, te recomendamos echar un vistazo a nuestro análisis de PS5 y también nuestro análisis de Xbox Series X y Series S.


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