[opendtv] Re: TV Technology: A New Day Dawning... HDR Delivery

  • From: cooleman@xxxxxx
  • To: opendtv@xxxxxxxxxxxxx
  • Date: Tue, 31 May 2016 21:39:02 +0200

Thanks for the heads up, Mike. I presume this is the new 2016 series, with the improved phosphors and output the UHD Ultra criteria were matched to.

I was meaning to ask you about your newly announced 4K 60P 10 bit =600 Mhz
So what sources have you tested? Roku 4K and Kaleidescape Strato 4K, as well as the Samsung K8500 UHD-BD player seem to be problematic. Also most switchers seem to not pass through everything. Like 4K 10 bits and P3 with and without HDR. Even when using the Integral to manage EDID/infoframe, the HDFury Integral itself has issues with passing the Strato. Zigen 600 Mhz swicher or matrix, Kramer switch. Various 18 gigabit HDMI 2.0 AVRs all have issues.

So do your products announced for Infocomm pass 10bits 4K P3 HDR? Without referting to 709 or 8 bit? I see all your products have long been fitted with edid management?

Thanks,

Donald

Mike Tsinberg schreef op 31-05-2016 17:19:

Let me share my personal experience with HDR 4K OLED from LG I bought
a few days ago.

I have not tested it with HDR source, only with regular broadcast and
streaming content -  yet I see two remarkable differences to any other
TV monitor I ever had before: of course OLED blacks are total and
there is NO WHITE CLIPPING at most of the useful contrast and
brightness levels. This monitor easily competes with bright daylight
in the room. The absence of white clipping makes picture remarkably
three dimensional and real. Also totally white areas of artificial
images such as white OSD graphics produced by internal APP's  are very
bright and a bit unusual. I assume the white clipping level was moved
up because of HDR.

Best Regards,
Mike Tsinberg
http://keydigital.com

-----Original Message-----
From: opendtv-bounce@xxxxxxxxxxxxx
[mailto:opendtv-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On Behalf Of Manfredi, Albert E
Sent: Sunday, May 29, 2016 8:20 PM
To: opendtv@xxxxxxxxxxxxx
Subject: [opendtv] TV Technology: A New Day Dawning... HDR Delivery

Considering that HDR may just be more of a significant improvement
than 4K, this article is particularly interesting.

Being averse to enforced, brute force simulcasting, I think the
Technicolor/Philips "Prime Single" system sounds intriguing. The FM
stereo approach - compatible with the installed base, but carries the
info needed for the new displays. Seems like the right way to go,
unless we believe that in the future, essentially all displays will be
HDR capable.

Bert

-----------------------------------------
http://www.tvtechnology.com/expertise/0003/a-new-day-dawning-hdr-delivery/278733

A New Day Dawning... HDR Delivery
A look at the proposed distribution methods for HDR May 27, 2016 By
Jim DeFilippis

LOS ANGELES-My last post introduced high dynamic range concepts and
some background to the technology. We discussed the concept of 'whiter
whites' and 'darker shadows' with the ability of modern display
technology that can not only output more light but also increase the
dynamic range of the displayed image by reducing the minimum black
level.

SMPTE standardized a HDR EOTF (electronic to optical transfer
function) called PQ (perceptual quantization) as ST-2084. The PQ
transfer function has been optimized to cover a wide range of light
values (from .0001 to 10,000 cd/m2) while minimizing the visual effect
of 10-bit or 12-bit quantization (contouring).

We touched on an alternate approach called hybrid log gamma (HLG)
transfer curve. HLG is not associated with a specific light value(s)
but rather is a relative light value based on an assumed dynamic range
and peak white. HLG can be used as an image capture curve as well as
the final display transfer curve. While HLG has no metadata associated
with the HDR signal, one has to have an agreed upon peak white
reference value (typically 1000 cd/m2) for a display to be able to
process the HLG HDR signal and render the image appropriately for the
given display capabilities.

I promised to talk about the distribution of HDR video over a variety
of channels such as Blu-ray, OTT, OTA, satellite and cable in the this
next article. Each mode of distribution has it's own unique challenges
and options to delivery of video content.

A common element for the delivery of HDR is HEVC (high-efficiency
video coding). The latest video codec from MPEG not only has the
ability to encode 4K video but enables full 10-bit resolution to the
consumer display. HEVC also supports wide color gamut, defined in
BT.2020. However, HEVC still relies on the non-constant luminance
equations (YCrCb) that are defined in BT.1886. HEVC has the ability to
signal HDR metadata in a variety of methods (SEI and VUI metadata) to
assist the HDR display to properly process the HDR imagery. While
MPEG-4 AVC does have a mode to support 10-bit encoding, it has not
been deployed in the consumer product space, thus limiting HDR
consumer delivery to 8-bits.

I'll go over the different methods of distribution for HDR in the
order that they have been adopted and/or proposed:

BLU-RAY

 The Blu0-ray spec was amended for 4K (UHDTV) including HDR and wide
color (BT 2020). This spec, known as HDR10 is summarized as:
- HEVC Main level encoding
- 10-bit
- (PQ) EOTF (HDR)
- BT.2020 color space (wide color)
- 4:2:0 subsampling (YCrCb)

This format for 4K/HDR has also been adopted by some over-the-top
(OTT) delivery platforms including Netflix and Amazon. HDR10 is one of
the simpler methods of HDR distribution but does require static
metadata (MaxFLL and MaxCALL) to inform the display device of the
average brightness as well as peak brightness values. HDR 10 is not
backward compatible for non-HDR displays, although some Blu Ray
players may provide conversion to SDR if the detected display is not
HDR compatible. For the OTT services, based on the type of display,
the appropriate format is streamed to the display.

LIVE LINEAR BROADCAST OF HDR

 While HDR10 works for optical media and internet delivery of content,
for broadcast channels HDR10 has some drawbacks with respect to live
broadcasting:
- Requires static HDR meta data
- Requires 'two layer' approach (simulcast of HDR and SDR).

A joint proposal from Samsung, Sharp and Qualcomm support use of HDR10
for ATSC 3.0. Here are the other proposals being considered by S34-1
of the ATSC 3.0 Technical Standards Group:

HYBRID LOG GAMMA (HLG), PROPOSED BY BBC AND NHK

 As mentioned above, HLG uses a dual curve approach, gamma in the dark
region and a log function for the bright region. By optimizing the
coefficients of the HLG equation, the tone mapping for HDR and SDR can
be accommodated without metadata or additional processing.

However in practice it has been shown that the optimization leads to
limitations in terms of the overall dynamic range of the HLG HDR
signal to protect the SDR signal. In addition, while there is no
defined meta data, there needs to be an assumed reference peak white
level so that the displayed image tonal range can match the image as
'graded' by the video operator. Finally, there is the challenge of
color space conversion between BT.2020 and BT.709 (HDTV color gamut).

HLG is documented in ARIB standard B67 and will be included in an
update to ITU BT.1886.

DOLBY VISION

Dolby's proposal is based upon the use of the PQ EOTF curve and
optionally a new color space with a new set of color difference
equations called ITP (Intensity, Tritanope, Protanope). ITP, compared
to the established YCrCb color space, has three components, I
(lightness, similar to Y'), CP(red-green dimension, similar to C'r)
and CT( yellow-blue dimension, similar to C'b). The underlying color
space is based on LMS, which is based on long-medium-short cone color
response of human vision. Dolby summarizes this format as ITP-PQ. The
key benefit of ITP is the property of isoluminance that minimizes the
chroma/luma cross-talk that can happen with the classic Y'Cr'Cb'
non-constant luminance approach as well as 'linearize' hue versus
saturation.

In the encoding process, the ST 2084 PQ-based HDR video (along with
static ST 2086 metadata) is converted to ITP-PQ space and subsampled
to 4:2:0. Adaptive reshaping is applied prior to the HEVC encoder to
improve compression efficiency. Specific Dolby metadata is combined
with the converted HDR signal and transmitted as part of the HEVC
encoding (SEI messages).

On decoding, the signal is processed through tonal mapping and then
converted to full 4:4:4 color. This reconstructed 10-bit/4:4:4
HDR/BT.2020 signal is converted from 10-bit to 12-bit and then reverse
ITP matrix is applied to output HDR RGB.

Additional metadata (ST 2094) can be created to provide tonal mapping
of full range HDR signals to displays with constrained HDR performance
or to SDR displays, either for professional or consumer conversions.

PRIME SINGLE, PROPOSED BY TECHNICOLOR/PHILIPS

Prime Single is a single layer approach that converts the HDR signal
to a SDR signal with dynamic metadata to provide both tone re-mapping
as well as color gamut correction. Prime Signal supports PQ, HLG, Log
or SDR input video signals. At the decoding side, Prime Signal takes
the SDR as decoded and with the tone mapping and CRI color correction
metadata can provide HDR outputs signals (PQ or HLG) as well as a
native SDR (without any further processing or meta data).

This approach provides a backward compatible SDR output, which is
determined by the pre-processing encoding process. The tone mapping
and CRI metadata is used to re-create the HDR signal from the SDR. The
Prime Signal metadata is carried within the HEVC data stream as SEI
messages, with an ability to update on a frame by frame basis.

ERICSSON PROPOSAL

Ericsson has proposed a pre-processing approach to a HDR10 HDR signal
to mitigate errors caused by 4:2:0 subsampling in the HEVC process.
Basically the pre-process calculates the error due to conversion of
RGB to YCrCb, quantization to 10-bit and downsample to 4:2:0 and then
compensates the luma samples to minimize errors on the
decode/reconstruction end.

In addition there is an optimization of the HEVC QP Chroma offset
values to mitigate chroma errors.

No support for conversion to SDR or BT.709 color space.

QUALCOMM PROPOSAL

Pre-processing analysis of the input HDR signal (HDR 10) to create a
set of dynamic range adjustment parameters to minimize errors in the
HEVC (4:2:0 YCrCb) encoding. These parameters are carried in private
SEI messages inside of the HEVC bit stream. Similar to Ericsson's
proposal, no support for conversion to SDR/BT.709 color space.

SUMMARY

While there are common features between the HDR proposals, there are
different approaches to fitting the full HDR signal into the
limitations of HEVC as well as providing a solution for multiple
display and production formats. Key to evaluating these proposals will
be the head to head evaluation of each proposal scheduled for this
June at the ATSC 3.0 S34-1 committee meeting.




----------------------------------------------------------------------
You can UNSUBSCRIBE from the OpenDTV list in two ways:

- Using the UNSUBSCRIBE command in your user configuration settings at
FreeLists.org

- By sending a message to: opendtv-request@xxxxxxxxxxxxx with the word
unsubscribe in the subject line.



----------------------------------------------------------------------
You can UNSUBSCRIBE from the OpenDTV list in two ways:

- Using the UNSUBSCRIBE command in your user configuration settings at
FreeLists.org

- By sending a message to: opendtv-request@xxxxxxxxxxxxx with the word
unsubscribe in the subject line.


----------------------------------------------------------------------
You can UNSUBSCRIBE from the OpenDTV list in two ways:

- Using the UNSUBSCRIBE command in your user configuration settings at FreeLists.org
- By sending a message to: opendtv-request@xxxxxxxxxxxxx with the word 
unsubscribe in the subject line.

Other related posts: