Review: De weg van SHD naar UHD, via 4K-UltraHD met HDR10 naar Dolby Vision 14/12/16

Van SHD naar UHD

De weg van Standaard High Definition (SHD) naar Ultra High Definition (UHD) is lang, maar de koers is wel gezet. Tot nu toe probeerden we de standaard in de bioscopen te benaderen met onze apparatuur thuis maar ons systeem thuis was in veel opzichten niet toereikend genoeg. We gebruiken nog steeds een 8 Bit systeem dat zeer beperkend is.

Ultra HD heeft niet alleen te maken met een hogere resolutie, wat op een 50" TV op een zichtafstand van 3 meter niet eens opvalt, maar gaat ook een groter kleurbereik geven en een groter dynamisch bereik in het beeld.
Die laatste 2 zijn op een kleine TV wel zeer goed zichtbaar. Kijk je naar projectie op een grootte van bv. 100", dan begrijp je wel dat ook de hogere resolutie zelf al een hele verbetering zal zijn. Ook bij monitors waar je met je neus bovenop zit is dit goed zichtbaar.

Qua resolutie wil men eigenlijk naar 8K, maar omdat deze stap nogal groot is en er digitaal nog maar net in 4K gefilmd wordt en de mastering van analoge films al een tijdlang ook in 4K is gedaan, richt men zich voorlopig nog even op een resolutie van 4K, al komen er wel al monitors uit met een 8K resolutie, dus je weet maar nooit hoe snel die overstap gaat plaatsvinden. Veel maatschappijen hebben wel al getekend voor 8K. Een 2K High Defenition TV van 1920x1080 past qua resolutie 4 keer in een 4K TV. Een 4K TV daarentegen past qua resolutie weer 4 keer in een 8K TV. Je kunt dan met je neus op het scherm zitten, maar je zult echt geen pixels kunnen waarnemen.

In de bioscopen is 4K in opkomst, want ook daar zijn veel digitale projecties nog gewoon in 2K. De kleurdiepte is in de bioscoop wel al geruime tijd groter als waar we thuis naar kijken via Blu-Ray. Ook dit wordt aangepakt bij UHD en dat moet zelfs een heel stuk meer gaan worden, maar voor nu zijn we al blij als de DCI P3 kleurenbereik zoals in de bioscoop, bij ons thuis te zien is. De 4K-Ultra HD films die nu al te koop zijn worden hier al netjes in gemasterd.

Ook de bewegingen in het beeld moeten vloeiender gaan lopen en dit zonder trucjes zoals Frame Interpolatie of Motion Flow, maar door echt de 24 beelden per seconde te vervangen met 120 echte beelden per seconde.

Een nieuwe verbetering die we zelfs in de bioscoop nog niet hebben gezien, op een heel enkele Dolby Vision theater na dan die nu in opkomst zijn, is een hoger dynamisch bereik qua lichtopbrengst en wordt HDR genoemd (High Dynamic Range). Het is niet zo dat met HDR het zwart niveau dieper gaat worden, want dat is precies zoals bij ons SDR (Standaard Dynamic Range) systeem van nu, maar de lichtopbrengst moet als standaard vele malen meer zijn als wat we nu gewend zijn. Het gewone wit in het beeld dat eigenlijk ook gelijk blijft aan de standaard van nu, zal met de hogere lichtopbrengst van de TV's en projectors natuurlijk wel mooi helder worden, maar gaat geen licht geven en mag zeker niet zeer doen aan je ogen. Wat wel verandert zijn de spiegelende reflecties, highlights (Lichtrandjes) langs objecten en personen, het licht van lampen en zonlicht zelf die allen daadwerkelijk een heel stuk feller moeten gaan worden zoals we dit in het dagelijkse leven ook ervaren. Dat is waar we met UHD naartoe willen. Dat als je naar een TV kijkt, je het gevoel hebt alsof je echt uit een raam naar buiten kijkt.

De volgende onderdelen zullen wat technisch zijn, maar ik probeer het zo begrijpelijk mogelijk weer te geven.
- Resolutie van 2K naar 8K
- Hogere Bit diepte van 8 Bit naar 12 Bit
- Groter dynamisch bereik van SDR 100 Nits (Standaard Dynamic Range) naar HDR 10.000 Nits (High Dynamic Range)
- Dieper kleurbereik WCG (Wide Color Gamut) van REC709 naar REC2020
- Een snellere Frame Rate van 24fps naar 120fps (Frames Per Seconde)
Je zult na dit gelezen te hebben wel een goed beeld krijgen van wat de stand van zaken nu is en waar we naartoe gaan. Ik probeer het hieronder los te behandelen, al herhaal ik dan wel het één en ander, omdat sommige dingen elkaar beïnvloeden. Zonder het één is het ander soms niet mogelijk.

Leren en ontwikkelen

Momenteel is iedereen aan het leren en of ontwikkelen en blijft dit alles in beweging richting een uiteindelijke standaard. Niet alleen voor ons consumenten thuis. Het begint allemaal voor ons in de bioscoop, waar we de films voor het eerst zien.

Ja, ook cinematografen moeten hierin kunnen gaan filmen, want ook voor hen is dit geen standaard. Ook zij moeten in de leer. Ook om deze nieuwe technieken te gebruiken in combinatie met hun creativiteit is een uitdaging. De apparatuur om mee te filmen moet grotendeels ook gewoon nog ontwikkeld worden. Veel camera's haalden de 4K resolutie nog niet eens en dat komt nu allemaal op gang. Ook moeten ze de mogelijkheid hebben om in HDR het beeld vast te leggen en met een nog groter kleurenbereik als de P3 standaard van nu, willen we dit in REC2020 kunnen zien. De frame rate waarin gefilmd wordt moet worden vergroot van 24 beelden per seconde naar 120 beelden per seconde. Dit alles gaat veel mogelijkheden bieden natuurlijk. Visuele werelden creëren kan nu op nog meer manieren. Zoals vroeger met de film Wizard of Oz was gedaan, van zwart-wit naar Kodachrome kleur, kunnen we nu van SDR naar HDR en van P3 naar de volle BT2020 Color Gamut.

Fabrikanten zijn ook flink in de leer omdat de ontwikkeling nog volop bezig is. Veel UHD apparatuur gebruikt inwendig nog Standaard High Definition Chips. Tevens zoeken ze naar een eigen oplossing om het UHD te verwerken met de technieken die ze nu voor handen hebben.
Fabrikanten van ISF-Kalibratie apparatuur en programma's zijn ook volop aan het ontwikkelen, want deze hogere standaard vergt ook meer meetbereik van de meters en de programma's moeten de groeiende veranderingen naar een standaard zien om te rekenen.

Het is wel duidelijk dat voor elke tak een hoop werk verricht moet gaan worden, maar ook al verricht is.

Een tijdelijke HDR10 standaard

De lat ligt erg hoog en je begrijpt dat hier tijd voor nodig is, om dit te bereiken. Er is momenteel dus even een tijdelijke standaard neergezet zodat consumenten zich toch ergens op kunnen richten en geen UHD TV kopen die bv. nog geen HDR aankan. Niet elk bedrijf werkt eraan mee, maar dat wil niet zeggen dat ze niet aan deze specificaties voldoen, sommige wel en sommige niet, maar soms hanteren zij ook gewoon een eigen standaard. Veel Sony TV's voldoen bv. wel aan die standaard, en de nieuwe serie haalt zelfs de 4000 Nits, maar dragen dus niet dat logo. Het zorgt er natuurlijk wel voor dat de meeste TV's die hier niet aan voldoen links blijven liggen en dus flink in prijs zullen moeten zakken willen ze nog aantrekkelijk zijn en ook dat zie je al gebeuren. Deze hebben dan niet zoveel meerwaarde als een 2K TV.

Als je weet waar je op moet letten is het geen probleem maar voor wie er geen touw aan kan vastknopen kun je voor het gemak nu letten op dit UHD Premium Logo, zie foto.

De vereisten waar een display aan moet voldoen om dit UHD Premium Logo te mogen plaatsen zijn deze:
- Ze moeten High Dynamic Range kunnen weergeven.
- Hierin een lichtopbrengst kunnen halen van 0,05 tot 1000 Nits voor LCD TV's en 0,0005 tot 540 Nits voor OLED TV's.
- Deze Luminantie netjes volgens de SMPTE ST2048 EOTF kan verwerken.
- Ze moeten op z'n minst een resolutie van 4K met 3840x2160 pixels kunnen weergeven.
- Een kleurdiepte van 10Bit kunnen weergeven.
- Deze Wide Color Gamut moet in ieder geval 90% van de DCI P3 kunnen halen en deze netjes hierin kunnen plaatsen in de BT2020 container.
Voor dat enkele merk die niet meedoet aan deze UHD Premium Logo kun je dit lijstje opschrijven en meenemen om toch te checken of zo'n TV hier minimaal aan voldoet.

Dat het niet meevalt om de kleuren meteen al volledig in 100% P3 weer te geven is begrijpelijk, gezien dat het ook heel lang heeft geduurd voor de display's volledig REC709 konden halen en een enkeling dit zelfs nu nog niet doet. Dus hoewel de display's maar 90% van P3 hoeven te halen om dit UHD-Premium Logo te mogen dragen, is deze minimum standaard voorlopig wel eventjes goed genoeg en zeker om de films van nu al zeer mooi te kunnen weergeven. 

Waar we naartoe gaan en wat het allemaal inhoudt, wil ik hieronder met jullie bespreken.

HDMI 2.1 nodig

Zoals je aan de hoeveelheid veranderingen kunt zien moet er wel ook wat gaan veranderen aan de HDMI standaard.

De tijdelijke Ultra HD standaard van nu gebruikt HDMI 2.0 (2.0a of 2.0b) en dit is een hardware aanpassing in de apparatuur, maar de High Speed HDMI 1.4 kabel die je voor 3D Blu-Ray waarschijnlijk al hebt liggen, blijft nog even gewoon bruikbaar. De hoeveelheid informatie die deze HDMI standaard hier nu in kan verwerken is 18Gps. Voor de tijdelijke UHD standaard van nu is dit gewoon toereikend om dit te kunnen doen, maar naarmate het UHD richting zijn hoogtepunt gaat zal dit zeker moeten veranderen.

* Houdt er rekening mee dat voor het aansluiten van 4K apparatuur met de HDR10 standaard, je ook echt een goede HDMI kabel nodig hebt. Een kabel van 5 meter kan al moeilijk gaan doen en al helemaal bij nog langere afstanden. Dit zul je al snel merken aan het signaalverlies tijdens het afspelen van 4K HDR materiaal, terwijl deze kabel het dan wel gewoon doet bij 2K SDR materiaal of zelfs 3D Frame Packing met Blu-Ray's. Speciaal hiervoor heeft Mediasluis nu een nieuw assortiment aan 4K HDMI kabels op lengte geselecteerd. Er zijn nu zelfs Optische 4K HDMI Kabel, die tot een lengte van zelfs 100 meter gewoon het signaal goed blijft behouden.

De standaard van HDMI 2.1 is al bekend gemaakt en deze moet een gigantische hoeveelheid van 48Gps (Gigabyte per seconde) kunnen gaan verwerken, waardoor 12 Bit met een resolutie van 8K in 120 frames per seconde mogelijk zal zijn. HDMI 2.1 blijft wel backwards compatible dus je oudere materiaal en apparatuur werkt wel met de nieuwe HDMI standaard.
Voor wie geleidelijk met de ontwikkelingen meegroeit is het dus geen probleem. Waarschijnlijk heb je straks apparatuur dat deze nieuwe HDMI 2.1 aansluiting heeft nog voor je er zelf al klaar voor bent om dit alles te gaan benutten, maar uiteindelijk bied de nieuwe apparatuur wel zoveel moois dat je daar toch graag gebruik van wilt gaan maken. We zijn dit immers ook gaan doen toen we van HDMI 1.3a naar 1.3b zijn gegaan om 3D te kunnen kijken en naar 1.4 om dit met behoud van de nieuwe audiomogelijkheden te kunnen doen. Koop je gedwongen iets nieuws, zorg er dan wel voor dat dit meteen up to date is. Zo groei je hier dus uiteindelijk gewoon in.

Om de nieuwe mogelijkheden te benutten die wel echt HDMI 2.1 vereist, zul je natuurlijk wel ook je HDMI kabels moeten vervangen, want die zijn echt beperkt tot 18Gps en daar gaat al het nieuwe straks niet meer doorheen.

Voor wie het nieuwste wil blijven showen is het vervelender, want dan zul je naast je HDMI kabels meteen heel je HDMI keten van apparatuur kunnen gaan vernieuwen waar alles doorheen loopt, zoals je Dolby Vision UHD Speler en of Media Speler, HDMI switcher en of versterker/receiver met ingebouwde HDMI switcher, Dolby Vision UHD TV en of projector. Je kunt er ook voor kiezen alleen je audio naar je versterker te laten lopen en het beeld rechtstreeks naar je TV en of projector te sturen, dat scheelt dan weer.

Resolutie - van 2K naar 4K met uiteindelijk 8K

Wat gaat het straks worden?

Waar je als eerste aan denkt bij Ultra HD is natuurlijk de resolutie. Als je een TV wilt laten lijken alsof je uit een raam kijkt, dan valt deze illusie meteen al weg als je een raster van pixels kunt zien. Aangezien we steeds groter gaan met onze TV's in de woonkamer, of steeds beter wordende projectors voor thuis, moet dit absoluut worden aangepakt.

In ons huidige SHD standaard wordt een resolutie gebruikt van 1920x1080 pixels. Bij 4K is dit een tweevoudige hoeveelheid qua breedte, maar ook qua hoogte en geeft een totale resolutie van 3840x2160 pixels. Een huidige SHD TV met een 2K display past qua resolutie precies 4 keer in een 4K display. Gaan we straks door naar 8K, waar veel merken en uitzendstations al voor hebben getekend, dan eindigen we uiteindelijk met een resolutie van 7680x4320 pixels. Een 4K display past hier op zijn beurt weer 4 keer in qua resolutie en ons huidige 2K display zelfs 16 keer. Je kunt dan een behoorlijk grote TV hebben staan en hier met je neus bovenop zitten, maar je hebt goede ogen als je hier nog de pixels van kunt onderscheiden zonder loep. Je begrijpt dat onze toekomstige weergevers straks qua resolutie niet meer digitaal overkomen.

Maar om een scene op een display er zeer realistisch uit te laten zien, alsof je uit een raam naar buiten kijkt, heb je meer nodig dan alleen het laten verdwijnen van de pixelstructuur.

Van 8 Bit naar 12 Bit, met nu nog even 10 Bit

Voor een hogere resolutie alleen zou onze huidige 8 Bit standaard nog wel kunnen werken, maar nu we meer gaan aanpakken, gaat dit bij verdere ontwikkelingen problemen geven. 8 Bit gaf tot nu toe de ruimte voor 256 stapjes van helemaal zwart naar 100% Wit in het beeld. Dit door het combineren van 256 tinten per kleur voor zowel Rood, Groen als Blauw, wat een totale kleurschakering van 16,78 Miljoen kleuren geeft. 256(R)x256(G)x256(B)=16.777.216. Dit lijkt veel maar is het in feite niet, vergeleken hoe wij in het echte leven de wereld om ons heen waarnemen..

Jaren terug hadden we bij de overschakeling van DVD naar Blu-Ray al graag gezien dat we op zijn minst een 10 Bit systeem zouden krijgen, want vaak werden we geconfronteerd met het zien van deze te beperkte hoeveelheid van 256 stapjes waarvan de huidskleur of blauwe lucht alleen maar een percentage is en van dichtbij gezien of uitvergroot tijdens projectie kun je soms in plaats van een egale huid de kleurschakeringen waarnemen, ook wel Color Banding genoemd. Nu we met een nieuwe standaard gaan komen die veel meer gaat vragen van ons systeem, zullen we wel moeten overstappen naar een hogere Bitrate. Vergroot je de kleurdiepte namelijk, dan wordt het verschil tussen die stapjes ook groter en zichtbaar duidelijker, dus heb je meer stapjes nodig om dat gat geleidelijker op te vullen. Meer stapjes betekent dus meer Bit-diepte.

We gaan straks naar een standaard van 12 Bit, maar om op adem te komen hebben ze al vast even een 10 Bit tussenstop ingelast.
In 10 Bit gaan we over naar 1024 stapjes van helemaal zwart naar 100% wit, dit door 1024 tinten per kleur te combineren en dat geeft een totale kleurschakering van 1,07 miljard kleuren. Dit is een grote stap vooruit zou je zeggen, maar met een iets ruimere kleurdiepte eindig je al snel met dezelfde hoeveelheid Color Banding. Het is dus noodzaak, dat als we deze UHD standaard volledig willen benutten, we op z'n minst naar die 12 Bit moeten streven als standaard systeem.

In 12 Bit gaan we over op 4096 stapjes van volledig zwart naar 100% wit en ook dit door 4096 tinten per kleur te combineren met een totale kleurschakeling van 68,72 miljard. Dit is minstens wat we nodig hebben om volledig over te stappen naar een systeem dat oogt alsof je uit een raam naar de echte wereld buiten kijkt.
Voor nu zullen we het even met 10 Bit moeten doen.

Naar een dieper kleurbereik - WCG

Wat is WCG? WCG staat voor Wide Color Gamut dat een dieper kleurbereik inhoudt ten opzichte van de REC709 kleurdiepte die we nu hebben voor Blu-Ray. Wat nu dus aangepakt gaat worden bij UHD is de diepte waarin de kleuren kunnen worden weergegeven, vandaar die aanduiding WCG.  Op foto 1 zie je de in 1931 ontwikkelde Chromaticity Diagram, en toont alle kleuren in hoeverre deze met ons menselijk oog waar te nemen zijn. Waar we al een tijd lang thuis naar kijken zijn kleuren die worden vertoond in die meer beperkte Rec709 standaard, mits je TV of projector daadwerkelijk ISF-gekalibreerd is.  Foto 2 laat de CIE Diagram zien voor High Definition in REC709 en die driehoek toont in hoeverre ons huidige Standaard-HD systeem de kleuren kan weergeven. Voorheen keken we met het oudere DVD standaard naar REC601 en toen was de kleurdiepte nog iets meer beperkt. De overstap naar Blu-Ray zette alles toentertijd al op zijn kop en had ook een aanlooptijd nodig. Denk hier aan de HD Ready TV's van toen met een resolutie van 1280x720. Men was toen meer gericht op de resolutie omdat dit een 5x verfijning inhield die op een gewone TV duidelijk zichtbaar was. Over de wat grotere kleurdiepte hoorde je vrijwel niemand praten. Ook bleven we jammer genoeg op het 8 Bit systeem hangen. (Straks meer hierover) Het heeft jaren geduurd voor de display's ook daadwerkelijk die grotere kleurdiepte konden weergeven, waarbij een ISF-kalibratie echt tot zijn recht komt.

Vergeleken met hoever wij met onze ogen de kleuren kunnen zien stelt de kleuren diepte van foto 2 niet zo heel erg veel voor, maar in onze natuur om ons heen vallen de meeste kleuren hier wel gewoon binnen. Het zijn vaak de door mensen gemaakte oververzadigde kleuren zoals Neon-verlichting die verder gaan. Natuurlijk zijn er uitzonderingen en vind je het wel in de natuur terug hoor, want bv. het dieprode karmozijn, een verf waarmee koninklijke kledij rood werd gemaakt, werd vroeger ook onttrokken uit een klein beestje in onze natuur.

Het mooie van Ultra-HD is dat we meteen naar REC2020 kunnen gaan (Zie foto 3), wat een nieuwe standaard is die we graag bereikt zien worden. Dat is namelijk bijna de volledige kleurdiepte van hoe wij het met onze ogen kunnen waarnemen. Dat is werkelijk fantastisch natuurlijk, maar voor we dit bereiken hebben we wel nog even een weg te gaan, maar de trein is aan het rijden want ook dat is in ontwikkeling. Omdat we in de bioscopen nog niet gewend zijn om in die REC2020 kleurdiepte te kijken, streven we eerst nog even naar die DCI P3 als tijdelijke tussenstap (Zie foto 4 voor een duidelijk overzicht van deze verschillen). Vooralsnog is het natuurlijk al erg mooi als we de films kunnen zien zoals ze in de bioscoop worden vertoond en sommige UHD display's halen al zo'n 90% van deze DCI P3.

Voorlopig is die kleurendiepte alleen haalbaar met Lasertechniek, maar de techniek staat zeker niet stil. In een aantal bioscopen worden al laserprojectors gebruikt dus we gaan de goede kant op. Vergeet niet dat de apparatuur ook nog ontwikkeld moet worden om in REC2020 te kunnen filmen en waarschijnlijk kunnen de meeste filmregisseurs ook niet wachten om daarmee te kunnen filmen. Ik kan zelf niet wachten om hierin te kunnen fotograferen. Als straks ons videosysteem een kleuren bereik van REC2020 heeft zul je versteld staan hoe echt, mooi rond en vol alles eruit gaat zien alsof je alles vanuit een raam aanschouwt. Ja 90% van DCI P3 ziet er nu al indrukwekkend uit.

Nu mogen de kleuren wel gelijk gaan worden en straks zelfs veel beter gaan worden als in de bioscoop nu,... iets dat mij al zeer lang stoort is het gebrek aan vloeiende bewegingen bij Pans (zij- of opwaartse beweging) in de bioscoop en thuis.

Van 24fps naar 120fps

Wat het beeld tevens echter moet laten lijken alsof je uit een raam kijkt is dat het er zeer vloeiend uit moet zien. Als je nu naar buiten zou kijken en je ziet mensen langs je raam fietsen en ze schokkerig voorbij zou zien komen, dan heb je meteen door dat dit niet echt is maar film, alsof je naar losse foto's snel achter elkaar geplaatst zit te kijken.

Dit is precies hoe film werkt. Lang geleden 'toen film nog analoog was' haha en erg duur was in per meter voor aanschaf hebben ze bepaald dat je 24 beelden nodig had om dit net vloeiend genoeg te kunnen zien. Voor thuis gebruik was de standaard wat lager gezet en werd deze op 18 beelden per seconde geplaatst. Kijk je naar zelf opgenomen 8mm of Super8 filmmateriaal dan zie je meteen de beperking hiervan. Ook 24 beelden per seconde is niet spectaculair groot, al kun je je voorstellen dat Disney daar wel content mee was, omdat ze voor de handgemaakte tekenfilms elk plaatje 24 keer moesten tekenen om 1 seconde aan film te kunnen vullen met hun tekenfilms.

Die 24 beelden per seconde is al die tijd zo gebleven en er werd bij het filmen vaak rekening mee gehouden om dit zo min mogelijk te laten opvallen. Rechte voorwerpen zoals gebouwen zijwaarts te verschuiven in de film maakt het vaak dramatisch om te bekijken. In de TV's en projectors is daar de laatste jaren digitaal een oplossing voor bedacht en wel Frame Interpolatie (Zie foto), vaak afgekort met FI. Je display bekijkt hiermee de afzonderlijke beelden die komen gaan en berekent zeer snel waar de objecten zich in de eventueel tussenliggende beelden dan zouden hebben moeten staan en tekent deze als het ware zelf en vult het zo op met om-en-om echt en zelfgemaakt beeldmateriaal. Het is natuurlijk wonderlijk dat dit kan en hoe snel dat ook gedaan wordt, al wordt de videobewerking wel wat trager natuurlijk. Hoe netjes dit gedaan wordt scheelt vaak ook per fabrikant. Sony bv. doet dit zeer vloeiend en snel ook. Je kunt je voorstellen dat de interne processor bepaalt hoe netjes dit gedaan kan worden, maar ook heeft het beeldmateriaal hier invloed op, want bij een scene met zeer veel tegenovergestelde beweging en draaiende bewegingen en ook nog eens met veel objecten tegelijk op dezelfde tijd, vergt het uiterste van zo'n processor en dan valt hij soms door de mand. Dit is dan herkenbaar aan wat spookachtige effecten in het beeld.

Niet iedereen kan zo'n Frame Interpolatie waarderen en niet alleen vanwege de sporadische spookeffecten. Juist ook wanneer het zeer goed werkt vinden zij het vanwege de meer vloeiende bewegingen in het beeld, de film te echt overkomen en niet meer die illusie hebben die je in de bioscoop had. Zelf hoor ik hier niet bij en vind ik dat ze de frame rate in de bioscopen al jaren geleden van 24 beelden per seconde hadden moeten verhogen.
Hier komt het,...
Dit is precies waar we met de nieuwe UHD standaard naartoe gaan. Er wordt straks gefilmd en dit ook vertoond in 120fps in plaats van 24fps. Gaan we dit materiaal thuis op die manier bekijken op je nieuwe UHD-TV, dan zie je aan de bewegingen in ieder geval niet meer dat het een TV is waar je naar kijkt, maar ziet alles er zeer vloeiend en echt uit.

Om de beleving te ervaren alsof je uit een raam kijkt en het allemaal echt is hebben we nog meer nodig dan alleen een hogere resolutie een groter kleurbereik en een snellere frame rate,... we snakken ook naar dynamiek.

Van SDR naar HDR

Wat is HDR? HDR staat voor High Dynamic Range en vertaald is dat een hoog dynamisch bereik, ten opzichte van SDR (Standard Dynamic Range) dat voor het standaard dynamisch bereik van nu staat.

Iets wat je het meest spectaculair een gevoel geeft dat het op je TV echt is en een zeer 3-Dimensionaal beeld geeft (Niet Stereoscopisch) is een groter dynamisch verschil tussen licht en donker. Als je naar buiten kijkt of om je heen en dan naar je SDR TV, valt meteen op dat het erg vlak is wat je op je TV ziet en tevens een stuk donkerder. Wil je TV overkomen alsof je uit een raam naar buiten kijkt, dan moeten voorwerpen die licht weerkaatsen dit ook daadwerkelijk veel intenser kunnen doen op je TV, zonder dat het gehele beeld meteen heel fel is.

Als je bv. buiten loopt nadat het net heeft geregend en de zon weer gaat schijnen, dan heb je tal van kleine reflecterende objecten om je heen, zoals druppeltjes op het gras of op auto's, metallic lak van deze auto's of de chrome onderdelen, je gouden ring waar je naar kijkt die op dat moment de zon weerkaats in je ogen en je ring doet fonkelen en bij je vrouw vooral natuurlijk die enorme diamant erop met al zijn facetten. Over het geheel dat je dan buiten ziet zijn dit kleine onderdelen, maar al deze kleine reflecties doen deze er wel uitspringen en geven jou de informatie wat dit voor materiaal is. Zulke reflecties kunnen wel minstens 100.000 Nits zijn aan lichtopbrengst.(Nits is de gemeten waarde van de hoeveelheid licht die 1 kaars op een vierkante meter uitstraalt.) Ook als je 's avonds buiten loopt in de grote stad, dan zie je veel details in het donker met verlichte ramen in de verte, maar ook Neon-reclame dat ontzettend fel kan afsteken tegen de achtergrond. Een SDR TV van nu moet een keuze maken, wat hij belangrijk vind en mooi uitlicht, of je ziet de Neon-reclame duidelijk en valt de rest aan detail in het duister weg, of je ziet alle details in de schaduw en de Neon-reclame is helemaal overbelicht en onleesbaar.

Bij fotografie is hier al een tijdlang een oplossing voor en heet ook wel HDR, maar werkt anders. Je maakt hier meerdere foto's achter elkaar op verschillende belichtingen en deze worden dan samengevoegd en de belichting als het ware in elkaar geprakt om elk detail van zeer donker tot zeer licht wel te kunnen laten zien, maar waar je dan uiteindelijk naar kijkt is wel weer in SDR (een Standaard Dynamic Range) en ziet er wel interessant uit, maar komt vaak vreemd over.

Wil een TV of projectie dus ogen alsof de voorwerpen die je ziet ook daadwerkelijk echt zijn, dan moeten ze het reflecterende licht ook met zo'n groot intens verschil kunnen tonen terwijl de rest in het beeld gewoon normaal belicht blijft. Dit is wat metaal echt als metaal doet overkomen, glas als echt glimmend glas, een natte vloer ook echt als glimmend water op de grond en gras ook daadwerkelijk als losstaande sprietjes die afzonderlijk wel of niet het licht op je oog reflecteren. Zo komt de wereld op je TV pas echt tot leven. 

Het dynamisch bereik van licht dat van je TV afkomt wordt met HDR (High Dynamic Range) enorm vergroot ten opzichte van het SDR (Standaard Dynamic Range) van de afgelopen tijd. Ons video systeem in SDR ging ervan uit dat de TV 100 Nits moest kunnen geven aan licht en een projector 48 Nits.  Nu word dit met HDR een enorme stap groter en moet een TV 10.000 Nits aan licht gaan geven en een projector 100 Nits op je gewenste grootte. Hoewel de dingen in het echte leven veel feller kunnen reflecteren dan 10.000 Nits en gemakkelijk wel 200.000 Nits kunnen halen, is onze verwerking van hoe wij op een klein deel het licht waarnemen, voordat je oog dit wil compenseren met je pupil door te knijpen, na veel onderzoek bepaald op zo'n 10.000 Nits . Dus wil je passief naar een TV kunnen kijken en het volledige dynamiek kunnen waarnemen is de lichtopbrengst van 10.000 Nits precies wat we hebben moeten.

Je zou verwachten dat je met een TV van 10.000 Nits meteen bruin bent als je 5 minuten voor zo'n TV hebt gezeten en de komende dagen niets meer ziet, maar net als in het echte leven is het bij HDR de bedoeling dat een wit overhemd gewoon wit blijft en geen licht gaat geven en dus net zo wit blijft als bij ons standaard SDR systeem van nu. Die overdadige hoeveelheid licht die je TV moet gaan kunnen geven is alleen bedoelt voor zonlicht, spiegelende reflecties, explosies en lampen om er maar een paar te noemen, die in verhouding tot de rest van de omgeving veel meer licht afgeven. Een avond scene in de regen geeft dan op je TV de natte grond met reflecties daarop en felle straatverlichting zoals in het echte leven zeer realistisch weer en metaal ziet er ook daadwerkelijk uit als metaal en kun je bijna voelen. Een open lucht scene buiten met schaduw op de voorgrond en witte wolken in de lucht waar zonnestralen doorheen komen, zal op elk vlak zijn details kunnen blijven weergeven, zonder dat de schaduw compleet zwart wordt, of dat de wolken geen details meer hebben.
Hierdoor krijg je dus meer de beleving dat alles wat je ziet op je TV zo echt is alsof je uit een raam kijkt.

Als een projector of een TV met een diep zwart niveau goed is afgesteld, dan geeft dat het beeld bij SDR al zeer veel diepte ten opzichte van een projector of TV die hier wat matig in is of slecht is afgesteld om het uiterste hieruit te krijgen. Met een diep zwart niveau (dat niet de schaduwdetails onderdrukt) lijkt alles meer los te komen van elkaar en dit geeft echt een wow effect bij kijkers. Nu gaat in tegenstelling van wat je hier en daar zoal leest, het zwart niveau van SDR naar HDR niet dieper worden, want dat ligt namelijk gelijk aan elkaar. Dat houdt in dat je ondanks het HDR, voor een dieper zwart nog steeds een betere projector of TV nodig hebt. Met HDR wordt als het ware het plafond van 100 Nits aan lichtwaarde verhoogt naar 10.000 Nits. Dat geeft de andere kant op dus wel weer een enorm dynamisch verschil. Bij projectie zal die 10.000 Nits natuurlijk nooit mogelijk zijn en is dit echt voor TV's bedoelt. TV kijken en film kijken via projectie is en blijft een compleet andere beleving. Voor projectie is HDR gericht op 100 Nits, dus op je gewenste grootte moet dit 31fL blijven en met behoud van je zwart niveau, wat voorheen in SDR op 48 Nits lag en dus 14fL op je gewenste grootte en dit is in een donkere ruimte op een zeer groot formaat ongelooflijk indrukwekkend. Geloof mij,... explosies doen op zo'n groot formaat echt zeer aan je ogen.

Een groot aantal informatie van het licht wordt dus gebruikt in de spiegelende reflecties en felle lichteffecten, maar in verhouding is dat meestal maar een klein percentage van het gemiddelde beeld wat we in een scene zien, dus de volledige look van je TV en of projectie zal niet meteen overweldigend zeer doen aan je ogen. Hoeveel licht een onderdeel in een scene moet geven wordt via Metadata met de UHD-film naar de TV of projector gezonden, maar hoe deze moet worden verwerkt, wordt hieronder beschreven in het onderdeel over Gamma vs EOTF.

Gamma vs PQ/EOTF en HLG

Gamma was ontwikkeld in een tijd van CRT TV's al sinds de jaren 30 en wordt nog steeds gebruikt voor onze digitale SDR display's als een manier om met de Bits om te gaan en de informatie te plaatsen als een powerfunctie die we gebruiken in een diepte van Gamma 2.2 voor PC's en 2.4 voor video thuis (waarin Blu-Ray gemasterd wordt) en 2.6 voor in de bioscopen, wat er zeer diep uitziet, maar waarvoor het ook wel zeer donker moet zijn om alle detail in het zwart te kunnen zien. Gamma is altijd gericht op 100 Nits, van 16 zwart naar 235 Wit in de 256 stapjes die er zijn in ons 8 Bit systeem en waarvan 235 eigenlijk 100 Nits zou moeten zijn. Het was sinds de jaren 30 nauwelijks veranderd, maar onze TV's en projectors intussen wel. Daarom gingen we van Gamma Power naar ITU-R BT.1886 wat sinds 2011 als een nieuwe standaard was gecreëerd. Een ISF-kalibratie in Gamma Power bij moderne niet CRT TV's of projectors die anders werken gaf vaak een wat onderdrukt zwart niveau en was voor de moderne (niet CRT) display's eigenlijk niet meer geschikt. ITU-R BT.1886 was ontwikkeld voor hoe de displays van nu werken en hierin gekalibreerd geeft dit een beter resultaat. Mediasluis doet zijn projectors hierin dan ook kalibreren voor een beter resultaat.

HDR volgens SMPTE's ST2084 EOTF (Electro-Optical Transfer Function) dat de oude Gamma vervangt, heeft een vaste code voor een vaste lichtwaarde. Bij een perfect display die tot 10.000 Nits goed zou kunnen weergeven, zou je ook daadwerkelijk de meest precieze beleving hebben van hoe het uiteindelijk ook gemasterd wordt. Nu heeft Dolby de lat maar meteen hoog gelegd naar een gouden standaard op 10.000 Nits met hun Dolby Vision en is de Gamma Point vervangen door SMPTE's PQ Curve (Perceptual Quantizer) dat via een curvelijn precies aangeeft waar die waardes moeten komen te liggen.

Omdat geen enkel display van nu die 10.000 Nits kan geven, zit hier momenteel nogal een probleem en zoeken veel fabrikanten een manier om dit voor hun display's op te lossen. Zouden de films dit al volledig kunnen geven, dan zou deze informatie van de film momenteel nog niet netjes te plaatsen zijn, om de hoeveelheid licht van elk onderdeel in een scene zijn daadwerkelijke luminantie volgens die code daadwerkelijk te kunnen weergeven op het scherm.

De oplossing hiervoor is momenteel een tussen standaard. Aangezien de films momenteel op 2 soorten professionele monitors gemasterd kunnen worden, één van 1000 Nits en één van 4000 Nits, beiden met een kleurdiepte van DCI P3 en dit zo ook op de 4K-UHD Blu-Ray films wordt gezet, is dit voorlopig even het streven waar elke fabrikant zich nu op richt. De TV's halen (tijdens dit schrijven) die 4000 Nits momenteel ook nog niet (al is Sony zojuist met een lijn gekomen die dit wel zou kunnen doen), maar de 1000 Nits al zeker wel en is ook nodig om het UHD-Premium Logo te mogen gebruiken. 

De top, wat 10.000 Nits zou moeten zijn, is even als tijdelijke standaard verlaagt naar 4000 Nits, maar veel TV's clippen al op de 1000 Nits. De oplossing is, dat het gewone wit wel volgens die PQ Curve moet gaan lopen, maar dat alles boven dat gewone wit, vanaf zo'n 75% afgebogen wordt tot zover de TV dit wel kan weergeven en moet je de meest hoge details aan licht maar laten clippen. Sommige TV's en projectors krijgen hier een keuzeknop voor, om te bepalen op hoeveel Nits je het licht wilt laten clippen. Bij een ISF-kalibratie is dit ook op te lossen als deze functie niet aanwezig is. Het komt er dus wel op neer, dat de reflecties voorlopig niet de intensiteit geven die ze moeten hebben, maar ook dit kan er al spectaculair uitzien.

Als je een TV hebt die 1000 Nits kan geven, is het aan te raden deze voor SDR in de Cinema- of Film stand te zetten en niet in de Fabriek/Winkel Mode te gebruiken voor je SDR materiaal en dit niet op de volle 1000 Nits te gaan bekijken. Dat ziet er niet uit en doet zeer aan je ogen, tenzij je overdag in een zeer lichte omgeving kijkt. Waarschijnlijk kom je er niet omheen dat het HDR beeld in eerste instantie toch wat donkerder oogt als je van SDR film overschakelt naar HDR. Ga je goed kijken en maak je de omgeving wat donkerder, dan weet je werkelijk niet wat je overkomt en vliegen de dynamische details van het scherm.

Dat de TV's voorlopig die 10.000 Nits niet gaan halen en het feit dat als je HDR materiaal afspeelt op een UHD TV zonder HDR of zonder de metadata goed over te brengen dan stort het beeld volledig in en ziet het er niet uit. De uitzendmaatschappijen maken zich zorgen over wat er gebeurt als deze HDR Metadata niet juist met de film mee overkomt, of als iemand thuis zo'n HDR film kiest op bv. Netflix en zijn TV negeert het HDR. Dit doet veel bedrijven naar een eigen manier zoeken om HDR te verwerken en of een eigen soort Gammacurve te ontwikkelen. Het door BBC en NHK (Een Japanse publieke uitzendmaatschappij) zijn bezig met de ontwikkelingen rond HLG (Hybrid Log Gamma).
HLG is zo'n variant waar we mee te maken kunnen krijgen en wat wel eens een mooie compromis zou kunnen zijn. Deels werkt dit volgens de oude Gamma Curve (het onderste gedeelte) en deels als een PQ Curve (het bovenste deel). Dit is voor Broadcast handiger omdat het voor zowel SDR en HDR gemiddeld goed zou moeten kunnen werken en bij HDR minder gevoelig is voor als de Metadata tijdens de uitzending niet meekomt. Je zou het in dat geval in SDR kunnen bekijken. Zoals gezegd, wanneer je normaal gesproken HDR materiaal zonder de HDR Metadata zou bekijken schrik je jezelf te pletter hoe slecht je TV dat weergeeft. Als je dus gewoon SDR materiaal aanzet, kan deze gewoon zoals met de oude Gamma verwerkt worden en ziet het er uit zoals we het al kennen. Speel je dan HDR materiaal af dan loopt het gedeelte boven het normale wit, volgens een vaste Curve zoals bij de PQ Curve, met als verschil dat HLG zich richt op uiterst 5000 Nits in plaats van 10.000 Nits.
Het is begrijpelijk dat veel fabrikanten dit wel zien zitten, omdat dit sneller haalbaar is, maar de ontwikkelingen staan niet stil en HDR is een klein gedeelte van het gehele UHD wat nog wordt doorontwikkeld dus we moeten vooruit blijven kijken.

Ook Technicolor komt met een variant dat het mogelijk moet maken om met een handige codering de film in zowel SDR alsook HDR te kunnen bekijken. Dat zal voor de consument natuurlijk een mooie goedkopere opplossing kunnen zijn, zonder een film 2x te hoeven kopen als je 2 systemen thuis hebt, 4K beneden en 2K op de kamer van je tiener boven.
Tevens hebben ze een HDR SoC processor, waarmee ze het mogelijk maken om SDR materiaal om af te spelen en realtime om te zetten naar HDR. Dit maakt het dan mogelijk om al je oudere SDR content in HDR te bekijken. Van dat laatste verwacht ik zelf niet zo heel veel en vergelijk ik dit een beetje met de 3D simulatie functie op je projector. Een 2D geschoten film dat naderhand voor zeer veel geld omgezet is naar 3D is nooit zo goed als een in 3D Stereoscopisch geschoten film, maar wel echt stukken beter dan een 2D film die realtime door een 3D simulatie functie op je projector word omgezet.
We zullen zien.

ISF-Kalibratie in UHD

ISF-kalibratie in REC709 is al geruime tijd zeer goed te doen en zorgt ervoor dat de SHD display's je films zodanig weergeven zoals ze ook daadwerkelijk gemasterd zijn en haal je alles uit je TV of projector wat erin zit en zien de kleuren er overal zo'n beetje hetzelfde uit, met enig verschil van de soort van het display en diens eigenschappen en of diepteverschil door de gamma keuze. Een LCD projector oogt net wat anders dan een LCoS projector al zijn de gemeten kleuren gelijk. Zo blijf je altijd nog de keus van smaak behouden in soort van techniek.
Meer over ISF-Kalibratie kun je lezen in deze review: Waarom een projector met ISF-kalibratieservice kiezen

Bij UltraHD met HDR ligt het wat moeilijker omdat er nog geen standaard is en alles nog in ontwikkeling is. Veel fabrikanten zoeken een eigen manier om HDR te verwerken. Ook maken veel UHD apparaten nog steeds gebruik van Standaard High Definition chiptechnologie. Makers van kalibratie programma's kunnen voor de UHD display's van nu dus ook nog niet naar een standaard werken om de kalibratie op te richten. Het op Dolby Vision gerichte HDR van 10.000 Nits is voor geen enkele display nog te halen, dus moeten er compromissen worden gedaan en die zijn er teveel op elk vlak. De tijdelijke HDR10 standaard is al een verademing, maar ligt voor projectors al veel te hoog. Hiervoor dient getracht te worden een projector aan te passen om hem toch zoveel mogelijk volgens de PQ Curve te laten meelopen, in ieder geval in de lage donkere delen waar de meeste scene's van een film zich bevinden en tot een bepaalde hoogte mee te gaan waar het licht alleen nog maar details laat zien voor bv. de allerhoogste reflecties. Je kunt hier meerdere Modes voor aanmaken tot hoeveel Nits een projector de details nog laat zien. Is dit niet mogelijk, dan kun je met de contrastschuif dit zelf handmatig verplaatsen. Op sommige projectors en UHD spelers kun je de MaxFALL (Maximum Frame-Average Light Level) checken, de gemiddelde van het maximale lichtniveau in Nits dat per filmbeeldje word gehaald en de projector hierop aanpassen. Dit niet te verwarren met MaxCLL (Maximum Content Light Level) dat de hoogst haalbare Nits van de meest heldere pixel in de complete film aangeeft. In het hoofdmenu van een Sony UhltraHD Blu-Ray kun je 7669 intikken en krijg je eerst wat karige HDR kleuren patterns te zien, maar als je deze doortikt kun je de zichtbare Nits controleren en of aanpassen. Het zwartniveau is met deze tool en de pattern die zich hier net voor bevind, vanwege het hoge contrast niet echt goed af te stellen en voor een degelijke kalibratie heb je wel echt een betere HDR pattern set of generator nodig.

Of het CMS gekalibreerd kan worden scheelt per display of het er goed mee om kan gaan. Een Greyscale kalibratie is in ieder geval wel goed te doen al is ook dit niet helemaal perfect, maar hiermee bereik je wel een prachtig resultaat, waarbij je de uitersten netjes recht trekt en het zwart niveau netjes op zijn plek zet, maar de 4K-Ultra HDR10 films worden momenteel ook nog op 2 verschillende manieren gemasterd, op 1000 Nits of 4000 Nits en hier is niet goed rekening mee te houden. De plek waar je de spiegelende reflecties laat clippen kun je dus variabel instellen en fabrikanten kunnen ervoor kiezen dit onder een keuzeknop te plaatsen of je kunt dit zelf aanpassen en wegschrijven onder een memory, maar dan moet dat wel mogelijk zijn wil je niet steeds moeten afstellen in het menu. Sommige projectors die Mediasluis aflevert en die voor HDR gekalibreerd zijn, hebben zowel een Mode met CMS afstelling alsook zonder CMS afstelling, zodat de klant zelf kan kiezen wat hij mooier vindt.

De kleuren op de 4K-UHD films zijn gemasterd in P3 zoals in de bioscoop, maar die zijn geplaatst als coördinaten in de BT2020 container standaard. De TV's en projectors zijn zo opgebouwd dat ze deze kleuren weer netjes op de DCI P3 plek terugzetten. Omdat er nog geen echte standaard voor UltraHD is kan hier ook niet goed in gekalibreerd worden en ziet geen enkele UHD TV er momenteel qua kleur hetzelfde uit, iets wat bij ons huidige SHD in REC709 na ISF-kalibratie juist wel het geval is. Sterker nog,... ga je bij veel UHD Display's in BT2020 het CMS proberen te kalibreren, wordt het resultaat vaak niet beter en is de kans zeer groot dat de display deze kleuren niet meer op de juiste plek krijgt. Het beste is dus om hier bij veel huidige TV's en projectors van af te blijven.
Op foto 1 zie je een HDR10 kalibratie zonder CMS en op foto 2 een DHR10 kalibratie met CMS. Een mooi eindresultaat op papier zegt voor het Ultra HD met HDR van nu niet altijd alles, want als je display de coördinaten in de BT2020 container niet goed verwerkt zien de kleuren er nog steeds onnatuurlijk uit.

Mediasluis levert zijn projectors altijd inclusief deze ISF-kalibratieservice voor de REC709 standaard, alsook voor 3D en stelt de 3D brillen mooi af tegen ghosting voor een nog beter resultaat, maar tevens voor 4K HDR voor HDR10 en voegt eventueel de nodige updates en profielen aan de projector toe en past op verschillende manieren de gamma aan om beter met de SMPTE ST2084 EOTF Curve mee te kunnen, want vanuit de doos geeft elke projector een zeer donker plaatje in HDR en is hier enige aanpassing voor nodig die bij elk merk net wat anders is. Voor nu wordt de ISF-kalibratie voor 4K-Ultra HD met HDR zowel met als zonder CMS gedaan en kan de klant zelf kiezen wat hij mooier vindt.

Projectie of TV

TV's gaan dus 10.000 Nits moeten weergeven in HDR. Momenteel worden de films nog gemasterd in hooguit 4000 Nits en is dit voorlopig waar de fabrikanten naar streven. Komend van ons huidige SDR met TV's die hooguit 300 of 400 Nits gaven is dit al een enorme stap en hier zit nog een hoop werk in voor de fabrikanten.

Bij projectors is dit anders en die moeten 100 Nits kunnen gaan weergeven op de gewenste afmeting, wat op 31fL komt. Om hoger te kunnen gaan met projectie voor thuis zou een duallamp een zeer effectieve oplossing kunnen zijn. Als je in het donker zit en naar een zeer groot scherm kijkt dan is 100 Nits echt overweldigend en doet een explosie zeer aan je ogen. Bij een TV die veel kleiner is heb je daar minder last van, daarom ligt de standaard daar dus gewoon op 10.000 Nits, maar als je een TV hebt van een zeer groot formaat en je graag met sfeerverlichting of in het donker kijkt, is het zeker wel gewenst om ook  verlichting achter je TV te gaan plaatsen (Ambilight) dat in ieder geval 10% van je TV opbrengst aan licht geeft wil dit prettig zijn. Dit moet dan wel verlichting zijn met een kleur van 6500Kelvin, anders oogt het beeld van je TV verkleurt, al is dit eigenlijk niet zo.

Is TV dan meer aan te raden dan projectie?
Niet zozeer, want de beleving is gewoon compleet anders bij projectie t.o.v. TV. Een volwaardige 8K resolutie is op een zeer groot geprojecteerd formaat straks duidelijk interessanter dan op een 65" TV, maar 10.000 Nits is voor een TV weer prachtig maar is met projectie onmogelijk en zeer ongewenst ook. Wel worden de TV's alsmaar groter en staat uiteindelijk zo'n gigantische TV dan uit, dan heb je een enorm groot donker vlak aan de muur hangen, terwijl je bij projectie het enorme scherm gewoon electrisch in je plafond laat verdwijnen. Gezien de prijs alleen al kost een enorme TV van 104" nu nog steeds ongelooflijk duur vergeleken met een projectiesysteem van 104". Zelf moet ik er ook niet aan denken om bv. het nieuws op 104" te bekijken en zie ik alledaagse dingen graag kleiner op een TV en films juist weer lekker groot in mijn eigen bioscoop, zodat ik zowat in het scherm gezogen wordt. Als TV's het HDR uiteindelijk in 10.000 Nits kunnen gaan weergeven, en de verwachting is dat dit met Quantum Dots technology uiteindelijk wel gaat gebeuren, dan komt de benadering van het uit een raam kijken naar de echte wereld via je TV wel het meest tot zijn recht.

Momenteel is er de keus om voor een OLED TV te gaan, dat een ontzettend mooi diep zwart kan weergeven, maar niet zo fel is aan lichtopbrengst. Omdat bij OLED de bodem veel dieper is in het zwart 0.0005 Nits vergeleken met 0.05 Nits bij LCD, maar bij LCD het licht in de top van het wit juist weer veel hoger ligt; 540 Nits bij OLED vs 1000 Nits bij LCD is het effect wel hetzelfde, maar voor verschillende situaties. Voor in een huiskamer met sfeerlicht ziet OLED er echt vele malen beter uit dan een LCD TV, maar bij daglicht in je kamer met de zon door de ramen ziet een LCD TV er juist weer veel dynamischer uit.

3D in UHD en Dolby Vision

Zelf vind ik Stereoscopisch 3D ontzettend leuk en fotografeer ik al sinds 1993 in 3D. De films die in 3D op Blu-Ray zijn gemasterd zien er de laatste jaren ontzettend goed uit, mits je projector hiervoor ook geoptimaliseerd is en eventueel ook de 3D brillen hierop afgesteld zijn. Iets wat ik graag voor mijn klanten doe bij de ISF-service van de gekochte projectors bij Mediasluis.

Voor de tijdelijke 4K-UltraHDR standaard was het niet mogelijk om het 3D hierin te betrekken en is dus niet meegenomen. Wel is dit iets wat er uiteindelijk weer aan zit te komen. Waarschijnlijk gaat dit er dan meteen ook een stuk vloeiender uitzien, omdat ze de standaard straks op 120fps willen zetten. We gaan dit in de bioscoop straks als eerste kunnen gaan beleven en ik kan zelf niet wachten tot dit wordt doorgevoerd voor thuisgebruik. Zeker ook omdat de lichtopbrengst aanzienlijk omhoog gaat. Normaal was 3D altijd een stuk donkerder en moet met Dolby Vision de hoeveelheid licht gaan geven dat we in 2D met SDR gewend waren om te zien, dus de volle 48 Nits, maar proeven hebben al laten zien dat het mogelijk is om dit zelfs gewoon te doen in 100 Nits gemeten door de bril.

Ang Lee is hier al mee bezig en komt met een 4K HDR Stereoscopic (3D) film op 120 Frames per Second. De film heet; Billy Lynn's Long Halftime Walk. Dat wordt spectaculair en volgens de demonstratie die hij heeft gedaan, waren de reacties verbijsterend als het meest realistische en mooiste 3D wat ze ooit als film hadden gezien. Natuurlijk ook omdat deze demonstratie werd gedaan met een lichtopbrengst van 100 Nits door de 3D glazen gemeten.

Begrijpelijk vergt 3D in de tijdelijke HDR10 standaard van nu, voor thuis momenteel teveel van je apparatuur. Toen 3D werd doorgevoerd op Blu-Ray, moesten we van HDMI 1.3 naar 1.3b, of 1.4 wilde je ook nog het HD-Audio behouden tijdens het kijken naar je 3D film. Het 3D en 4K met HDR kan niet gelijktijdig door hetzelfde HDMI 2.0 protocol van nu heen. Er zal dus voor de upgrade voor onze komende UltraHD standaard zeker een hoop moeten worden aangepast, ook op dit gebied.

Projectors met 4K simulatie technieken

De afgelopen tijd maakte alleen Sony Native 4K projectors voor de consument en gebruikte de panelen van hun cinema projectors. Hun laatste model de Sony VPL-VW550ES (Foto 3) doet dit nu ook met HDR. Dit is een kostbare aangelegenheid en denk dan aan een adviesprijs van €9999. Ook JVC is hier sinds kort mee gekomen met hun JVC DLA-Z1 (Foto 4), maar voor de knip van menig consument nog zeer onbereikbaar.

Nu staat JVC al een tijd bekend om hun kwalitatieve projectors voor home cinema en deze maken gebruik van hun LCoS techniek, wat ze DiLA noemen. Dit ziet er zeer filmisch uit en laat mede door het diepe zwartniveau de concurentie achter zich qua analoge look en filmbeleving. Deze projectors zijn uitgerust met de mogelijkheid om het UHD materiaal te projecteren en gebruiken hun eShift4 techniek. Deze 4K simulatietechniek is erg slim gedaan. De beeldchip wordt zeer snel diagonaal verplaatst, waardoor de tussenliggende ruimte van de pixels mooi wordt opgevuld. De beleving van deze eShift techniek ziet eruit alsof je daadwerkelijk naar een veel hogere resolutie kijkt. De pixeldichtheid wordt veel fijner, maar bij de nieuwe projectors van JVC wordt de 4K resolutie, het dynamiek in HDR en kleurdiepte in WCG ook daarwerkelijk verwerkt door de projector en geeft deze na de juiste firmware update en BT2020 profiel te hebben geplaatst ontzettend mooi weer op het witte doek. Je begrijpt dat je met zo'n diagonale beeld verschuiving's techniek eigenlijk niet helemaal aan de 4K komt en meer naar 3K zit te kijken, maar de beleving is werkelijk fantastisch.
De JVC DLA-X5900 en zijn nog betere broer de JVC DLA-X7900 (Foto 1), projectors worden met een volledige ISF-service geleverd.
Ook Epson heeft nu een prachtige projectorlijn en ook deze projectors hebben 4K simulatie met behulp van zo'n eShift systeem maar noemt deze 4K Enhancement. De Epson EH-TW7300 is het instapmodel die deze 4K techniek al heeft en zijn grotere broers de  Epson EH-TW9300 (Foto 2) en Epson EH-TW9300W gaan nog een stapje verder in de zwartwaarden met daardoor een dieper en dynamischer beeldkwaliteit.

Een review van de JVC DLA-X5500/DLA-RS420 vind je hier: Review van de JVC DLA-X5500/DLA-RS420. Onderin staat een mooi vergelijk tussen de JVC-X5500 en de JVC X7500 projectoren. Een review van de Epson EH-TW9300 vind je hier: Epson EH-TW9300

Zet je beiden naast elkaar dan is het 4K HDR het meest indrukwekkend op de JVC projectors omdat het zwart niveau veel dieper gaat wat alles veel mooier doortekent, maar vooral ook omdat het beeld op de JVC projectors in 4K HDR een stuk helderder is en daardoor zeer overtuigend overkomt. Als je met de Epson projectors het beeld verkleint tijdens 4K HDR projectie dan ziet het er wel prachtig uit en natuurlijk helemaal voor de prijs die je er voor hoeft neer te leggen. De resolutie en kleurdiepte (WCG) wordt op beiden echt zeer mooi weergegeven in een groot formaat op het scherm, maar het HDR is op zo'n groot formaat alleen op de JVC echt zeer overtuigend. Let wel,... ik kijk hier op een 270 cm breedte.

Als nadeel heb je natuurlijk wel dat je met een daadwerkelijk snelle analoge bewegingstechniek te maken hebt en voor een enkeling die zeer snelle oogreflecties heeft, kan dit wat onrustig overkomen, al heeft JVC dit nu met hun laatste release projectors wat beter onder de knie gekregen en is dit bij Epson nog wel wat meer zichtbaar. Het scheelt al wel als de projector zeer fijn wordt afgesteld bij de ISF-service die Mediasluis geeft, maar nog steeds is het voor een enkeling niet geheel prettig. Dat getal van personen die dit zo beleven, ligt veel lager dan diegene die niet zo goed tegen 3D kunnen en gaat meer naar de hoeveelheid van die personen die bij een 1-Chip DLP projector met een 6x-Speedwheel toch nog last hebben van het RBE effect en dus nog steeds regenboogjes in het beeld zien verschijnen. Die groep is zeer klein maar is er dus wel.
* Het is dus raadzaam om bij de bepaling van een projector, als je UHD de beslissende factor vindt, er met je hele gezin er eerst naar te komen kijken.
Bij Epson ziet het er wel net wat vloeiender uit, maar mijn vrouw ziet het op beide systemen. Dat het op de Epson wat minder zichtbaar is kan ook komen omdat deze Epson projectors in 4K met HDR bijna de helft minder licht geven als dat de JVC projectors doen in 4K HDR, beiden na ISF-kalibratie om er alles uit te halen wat erin zit.
Ook kun je dit mechanische 4K systeem op beiden zachtjes horen werken. Tijdens een normale film valt het niet op, maar bij stille scene's, als je weet waar je op moet letten en je besluit je eraan te ergeren,...

De vraag is alleen; Moet ik de UHD mogelijkheden bepalend laten zijn voor de keuze van mijn projector?
Momenteel is UHD nog lang geen standaard en de ontwikkelingen hierin gaan nog wel een tijdje door. De Chips in de 4K apparatuur zijn ook nog SHD chips, waarmee gewerkt wordt. Gaat de standaard veranderen, dan zal de UHD techniek in je projector niet meer toereikend zijn. Ons SHD van nu is wel een standaard waar alles nog op gebaseerd is en mee werkt. Voorlopig zul je nog vollop kijken naar je collectie Blu-Ray's en zelfs nog DVD's die je hebt liggen of zeer mooi geprijsd gaat kunnen kopen. Ook zijn de uitzendingen via TV voornamelijk zelfs nog in SD en zijn de SHD uitzendingen door de kabel vaak nog beperkt in 720P of 1080i.
Het is daarom veel logischer om de keuze van je projector eerst te richten op de kwaliteit die hij voor SHD biedt, want dit is hetgeen wat je voorlopig het meeste gaat zien. Daarna is het natuurlijk wel mooi meegenomen dat zo'n projector UHD kan weergeven en je vast kunt zien waar we naartoe gaan.

Projectieschermen en compenseren van HDR

De vraag die ik wel eens krijg, is of ze een scherm moeten aanschaffen dat voor HDR in de projectors van nu het gebrek aan licht compenseert?

Er komt een nieuwe standaard en de ontwikkeling hiernaartoe is volop aan de gang. Koop je een projector dat UHD met HDR wel kan weergeven, maar qua lichtopbrengst op jouw gewenste formaat niet aan die 100 Nits komt, zou je kunnen denken dit te moeten doen, maar dat heeft naast de schijnbare voordelen juist meer nadelen.

Een projector dat niet aan de UHD HDR specificaties voldoet, doet dit ook niet met een opgepept beeld via een hogere Gain scherm. Je verschuift alleen het geheel naar boven, dus niet alleen het wit en de spiegelende reflectie tot zover die er dan wel zijn, maar ook het zwart. Met een hogere Gain waarde op het scherm is het gereflecteerde licht dat terugkomt naar de kijker dus inderdaad wel een stuk hoger, maar heb je bv. een scherm met een Gain van 2.0, dan wordt het beeld ook 2 keer zo helder op je scherm.
De bekende nadelen hiervan zijn;
- Dat je last krijgt van hotspotting, wat inhoud dat je een lichtbundel van de projector kunt zien op het scherm. Als dit erg is dan bewegen mensen zich vaak tijdens de film om onder die reflectie vandaan te kunnen komen, wanneer ze iets van het beeld beter willen zien.
- Vaak is ook het beeld aan de tegenovergestelde kant van waar je zit een stuk donkerder dan voor je gezicht.
- Maar toch is het grootste nadeel, dat je het zwartniveau, dat bij de kwalitatieve projectors van nu juist zo mooi diep is meeverhoogd en zo juist grijzer maakt. Hoe hoger de gain hoe erger dit alles vaak is.

HDR houdt niet alleen maar in dat je een zo hoog mogelijke Nits van je scherm weet te laten knallen, maar dit te doen met het best mogelijke zwartniveau dat je kunt krijgen en dit met een gelijkmatige spreiding van het licht over het gehele schermoppervlak. Als je kijkt naar het HD Progressive 0.9 scherm van Projecta, dat juist door Joe Kane en Da-Lite is ontwikkeld, om een zo neutraal mogelijk scherm te creëren dat volledig de kwaliteit van de moderne projectors kan weergeven, ga je met het compenseren voor HDR het tegenovergestelde bereiken en eigenlijk weer een stap terug doen. De meesten die dit scherm bij Mediasluis hebben gezien, zijn overtuigd van de winst die je uit je projector haalt met dit scherm en helemaal als ze dezelfde projector elders op een ander scherm hebben gezien.
* Lees hier anders even een korte review over deze  HD Progressive van Da-Lite en Joe Kane

Vergeet ook niet dat waar je momenteel toch het meeste naar kijkt is SDR materiaal en dat ziet er op een neutraal scherm ook echt het beste uit. Bedenk ook dat een projectiescherm vaak een aantal projectors langer meegaat en de UHD standaard is nog volop in ontwikkeling. Wanneer UHD nu met een scherm compenseerd wordt, maar straks het UHD volwassen is, zullen de projectoren zeker ook meer lichtopbrengst gaan geven en wil je alsnog ook weer een zo neutraal mogelijk scherm hebben om hier het beste uit te halen. Ik zou dus eerder overwegen om voor HDR wat kleiner te projecteren en zo wat licht te winnen. Een 100" scherm is toch al zodanig groot, dat je daar 4 maal een 50" TV in kan plaatsen. De keuzes zijn er in ieder geval wel natuurlijk wat ook wel goed is en aan jou om te bepalen wat je ermee doet.
* Dat het scherm volledig structuurvrij moet zijn voor UHD is absoluut belangrijk om de detaillering mooi en rustig weer te geven. Dat zie je al bij 2K projectie en is voor 4K en later 8K onvermijdelijk.

Zou je projector nu teveel licht geven en is je kijkomgeving te licht en reflecteerd dit alles via je omgeving terug op je scherm, of is het zwartniveau van je projector te laag, dan zou je wel een HD Progressive 0.6 kunnen overwegen om het zwart te verdiepen en de reflecties tegen te gaan en toch de rest van de eigenschappen te behouden van een kleurneutraal en structuurloos projectiedoek met zeer brede kijkhoek en egale spreiding over het gehele oppervlak. Helemaal als je je voorlopig nog even op 2K SDR richt omdat we daar momenteel het meest naar kijken. Dat ziet er in zo'n situatie met dit scherm dieper uit. Alleen is dit voor HDR momenteel zeker niet aan te raden, omdat je dan nooit aan die hoeveelheid Nits gaat komen. Worden de projectors straks zodanig helder in lichtopbrengst en wil je niet al te groot gaan projecteren in zo'n ruimte, dan zou dit wel een optie kunnen zijn.
Een speciale ingerichte donkere reflectieloze ruimte voor je HDR bioscoop blijft altijd het meest efficient om alles eruit te halen wat erin zit.

Van Blu-Ray naar 4K-UltraHD

Langzaam maar zeker komen er op geregelde basis al 4K-UltraHD films uit van zowel oude als nieuwe releases. Sommigen zijn erg overtuigend en andere wat minder spectaculair, maar ook dan krijg je bij zo'n film wel meer het gevoel dat je naar echt film zit te kijken.

Deze films worden gemasterd in de tijdelijke standaard van HDR10. De mastering is verschillend per maatschappij en worden bij de één op 1000 Nits gemasterd en bij de ander in 4000 Nits, dit mede door de monitor keuze die er nu nog is voor mastering. De kleurdiepte ligt voorlopig wel op de bioscoop standaard van DCI P3 dat dus duidelijk groter is dan wat we gewend zijn van Blu-Ray in REC709, maar nog niet zo ver gaat als BT2020 waar we graag naar uitzien. Dit met de Metadata voor 10Bit. De frame Rate is nog beperkt tot 24fps en 3D is hierin nog niet mogelijk mede door de beperking van onze apparatuur en bekabeling die dit alles nog niet aankan.
Het resultaat ziet er met deze 4K-UltraHD films in UHD en HDR nu al duidelijk mooier uit dan wat we gewend zijn van onze Blu-Ray films in SHD en SDR en is werkelijk al prachtig om te zien, op een goede TV of projector, mits deze geoptimaliseerd is met ISF-kalibratie. Het beeld oogt allemaal veel echter en levendiger.

Wel zal dit alles mettertijd nog gaan veranderen naarmate de standaard voor UHD volwassen wordt. We hebben het al eens meegemaakt toen we van DVD naar Blu-Ray overgingen.. Wie heeft toentertijd niet de film The fifth Element gekocht en deze naderhand weer opnieuw aangeschaft toen hij op een betere standaard opnieuw werd gereleased. De kans is dan ook zeer groot dat veel van deze 4K-UHD films weer opnieuw uitkomen in de standaard van straks en zullen ook dan weer een adembenemend verschil gaan geven in 8K, 12Bit HDR, WCG in BT2020, en 120fps voor de nieuwe films die dan in 120 frames per seconde geschoten worden en dit alles ook in 3D.
Filmkijken wordt beleven.

UHD geeft meer Creativiteit

Nu worden veel films opnieuw overgezet naar UHD, die op basis van de resolutie zichtbaar misschien niet al te veel winst lijken te geven, maar vanwege ware kleurdiepte en het dynamisch bereik wel meer tot hun oorspronkelijke recht zullen komen als analoog film.

Als 3D liefhebber was ik voorheen zelf graag bezig met 3D fotografie. In dit wereldje ken ik verschillende personen die 2D foto's omzetten naar stereoscopische 3D foto's. Ze laten daar hele wiskundige technieken op los, maar het eindresultaat is vaak verbluffend goed.

Ook wordt dit geregeld gedaan op films die in 2D zijn geschoten, maar die later alsnog door bedrijven die zich hierop toeleggen roden omgezet naar 3D. In het begin waren de resultaten hiervan niet altijd toe te juichen, omdat dit vaak een toneelachtig effect gaf, van platte voorwerpen die achter elkaar worden geplaatst. Je had dan wel diepte, maar de voorwerpen en personen bleven plat. Naderhand werden deze technieken verbeterd en zagen omgezette films naar 3D zoals The Titanic en Star Wars er behoorlijk indrukwekkend uit. Bij echte handgemaakte tekenfilms zoals The Lion King of Beauty and the Beast van Disney is dit wel ook leuk om te zien maar niet echt succesvol vanwege dat toneel effect, maar animatiefilms die uit de computer rollen zijn natuurlijk perfect te doen omdat ze alleen de camera positie in deze computer hoeven te verschuiven voor de 2e opname in steoscopisch 3D.
Voor het nieuwe UHD met HDR en WCG zullen we dit kunstmatig omzetten natuurlijk ook weer krijgen en indien goed gedaan, zal dit dus voor diegene die veel films opnieuw in 3D hebben gekocht, dit misschien ook weer gaan doen voor de komende standaard in UHD en later weer in UHD 3D.

Zoals de creatieve bedrijfjes die gewone foto's digitaal omzetten naar stereoscopisch 3D foto's, zullen er nu ook weer een hoop bedrijfjes opgericht worden met creatieve en artistieke personen, waarvoor er een hele nieuwe wereld opengaat, want ook zij zullen deze nieuwe UHD mogelijkheden gaan toepassen bij het omzetten van oude foto's, tekeningen, schilderijen en of films naar nieuw leven ingeblazen beeldmateriaal met HDR en WCG, dat hierdoor echt opnieuw tot leven komt.

Voor de meeste consumenten is het straks al erg leuk als je de HDR foto's die je met je camera of telefoon kan maken, op een totaal nieuwe manier laat verwerken, zodat je ze ook in de volle dynamische glorie kan bewonderen.