High Dynamic Range is een grote stap vooruit in beeldkwaliteit. Niet alleen voor films (of tv-series) maar ook voor gaming. Maar om er voor te zorgen dat iedereen met gelijke wapens vecht, moeten er wel wat regels in acht genomen worden. Daarom is de HDR Gaming Interest Groep (HGIG) opgericht. Wat mag je er van verwachten?
Wie/Wat is HGIG?
Alweer een acroniem om te onthouden. De HDR Gaming Interest Group (HGIG) is een groep van bedrijven die vrijwillig samenwerken om richtlijnen te creëren die de HDR gaming-ervaring moeten verbeteren. HGIG maakt geen standaarden, daarvoor vertrouwen ze op bestaande standaardisatie-organisaties. De richtlijnen van HGIG zijn een soort ‘best practices’ voor zowel game-ontwikkelaars, console-makers als tv-fabrikanten.
Zo een groep kan natuurlijk enkel impact hebben als er genoeg steun uit de industrie is. En dat lijkt in elk geval wel zo te zijn. De volledige ledenlijst vind je hier. We citeren even de belangrijkste namen.
Televisie: LG, Panasonic, Samsung, Sharp, Vizio, TCL, TPV.
Gaming-hardware: Sony, Microsoft, AMD, NVIDIA
Gaming studios: Activision, Codemasters, Eidos, Epic Games, Ubisoft
Wat is het probleem?
Gamen in HDR, dat kan toch alleen maar goed zijn? En er zijn toch standaarden zoals HDR10? Waarom is er dan nog nood aan verdere richtlijnen? In een notendop: omdat verschillende televisies het HDR-signaal op een verschillende manier weergeven. Dat leidt uiteraard tot een uiteenlopende spel-ervaring, maar het kan ook tot leiden tot een oneerlijk voordeel voor sommige spelers.
De iets langere uitleg dan. De standaard die we gebruiken voor HDR-beelden is ITU-R BT.2100. Die specificeert onder andere het kleurgamut (ITU-R BT.2020) en het luminantie-bereik (10.000 nits). Gaming beelden kunnen daar volledig gebruik van maken. Elk beeld wordt immers gerendered door de computer of gameconsole, er zijn geen fysische beperkingen van camera’s, sensoren en lensen. Dat is fantastisch, maar… Onze televisies kunnen dat helemaal niet weergeven. De topmodellen zitten momenteel rond een piekluminantie van 2.000 nits, en het kleurbereik ligt ongeveer rond 95% P3 (wat neerkomt op ongeveer 70% van Rec.2020). Wat doet een televisie dan met beelden die zijn fysieke capaciteiten overtreffen?
Het antwoord is tonemapping. Met deze techniek converteert de tv het binnenkomende beeld naar iets dat wel binnen zijn fysieke mogelijkheden ligt (vandaar dat we dit ook display mapping noemen), terwijl hij uiteraard zo veel mogelijk het oorspronkelijke karakter van het beeld bewaart. Concreet, veronderstel dat je een grijze gradiënt wilt tonen die van 0 tot 10.000 nits gaat, maar je televisie kan maximaal 1.000 nits tonen. De tv zal die grijze gradiënt dan omzetten naar 0 tot 1.000 nits. Dat is eenvoudig te doen denk je misschien? Helaas, er is geen enkele standaard die bepaalt hoe je precies moet tonemappen. Knip je alle witnuances weg boven 1.000 nits? In dat geval verlies je heel wat witdetail. Of map je het volledige bereik op dat van het scherm. Dan wordt uiteraard heel het beeld donkerder. Of neem je een of andere combinatie van beide?
In praktijk is de tonemapping een combinatie van eigen research van fabrikanten zodat de tonemapping optimaal gebruik maakt van hun schermtechnologie, en een bepaald beoogd resultaat (een soort van eigen accent). En daar schuilt net het probleem.
Complicaties voor gamers
Tonemapping is een stap die overigens op alle HDR-televisies gebeurt, ook nu al bij de meeste HDR-content. En ja, dat leidt ook bij film en reeksen af en toe tot problemen. HDR-content is te donker, of de ene tv verbergt wat witdetail, het zijn allemaal mogelijkheden. En alhoewel de negatieve effecten natuurlijk niet wenselijk zijn, is het niet erg dat de ene kijker een licht ander beeld ziet dan de andere. Maar voor gamers kan dat tot complicaties leiden. Als de ene gamer bepaalde details niet ziet, dan kan het spel voor hem moeilijker zijn. En als je tegen elkaar speelt, kan een speler die die details wel ziet een competitief voordeel hebben.
Deze shots tonen het probleem. De eerste foto toont wat er gebeurt wanneer het scherm beslist om witdetail te clippen. De speler ziet niet wat er na het einde van de tunnel komt. De tweede foto toont een speler die wel ziet wat er na het einde van de tunnel komt.
Waar moet de oplossing rekening mee houden?
Je kunt dit probleem op allerlei manieren oplossen, maar HGIG heeft een aantal voorwaarden vooropgesteld die zeker gerespecteerd moeten worden.
- Games en hardware moeten er rekening mee houden dat de HDR-capaciteiten van elke scherm verschillen, en ze moeten die capaciteiten maximaal benutten.
- De gameplay moet consistent zijn ongeacht de schermcapaciteiten. Dat is uiteraard vooral belangrijk voor schaduwdetail (een vijand die in een duister hoekje schuilt) of witdetail (het voorbeeld van de tunnel hierboven).
- De oplossing moet voorwaarts compatibel zijn. Wanneer je een nieuw scherm koopt met betere prestaties, dan moet je spelervaring minstens dezelfde of liever nog beter zijn. Dus wanneer er ooit schermen op de markt komen die bijvoorbeeld 4.000 nits aankunnen, dan moet het spel daar gebruik van maken.
- De oplossing moet praktisch en eenvoudig zijn voor ontwikkelaars én eindgebruikers.
De aanbevelingen
De oplossing die HGIG heeft bedacht, steunt op aanbevelingen voor elk van de drie onderdelen in de spelketen.
- HDR-schermen: een HDR-scherm moet zijn capaciteiten (concrete details verder) melden aan de aangesloten spelconsole of computer en zo aan het game, zodat die daar rekening mee kan houden. Het moet bovendien zijn tonemapping binnen die capaciteiten uitschakelen!
- De spelconsole: moet de capaciteiten van het aangesloten scherm opvragen en die doorgeven aan de spelsoftware. De console moet ook een eenvoudig kalibratieproces aanbieden dat voorrang neemt op de informatie die het scherm levert. Dit is voor het geval de speler zijn spelervaring wil aanpassen (bijvoorbeeld bij veel omgevingslicht).
- De spelontwikkelaar: moet bij het renderen van zijn game rekening houden met de capaciteiten van het aangesloten scherm, zodat hij binnen de opgegeven luminantiewaardes blijft.
HDR-schermen
Het belangrijkste probleem was dat HDR-schermen erg verschillende tonemapping kunnen gebruiken. Dat probleem wordt opgelost door de tonemapping uit te schakelen in de Game modus. In ruil daarvoor meldt het scherm (via de spelconsole) aan het spel wat zijn capaciteiten zijn. Dat gebeurt met drie waardes:
- MaxFFTML (MaxFullFrameToneMapLuminance): Dit is de maximale luminantie waarbij het scherm nog witdetail kan tonen op een volledig scherm.
- MaxTML (MaxToneMapLuminance): Dit is de maximale luminantie waarbij het scherm nog witdetail kan tonen, in een venster dat 10% van het schermoppervlak vult.
- MinTML (MinToneMapLuminance): Dit is de minimale luminantie waarbij het scherm nog zwartdetail kan tonen.
Op basis van die drie parameter ontstaan dan twee bereiken:
- Primary HDR Range: het bereik tussen minTML en MaxFFTML.
- Extended HDR Range: het bereik tussen minTML en MaxTML.
Als alternatief kan een scherm geen precieze waardes communiceren maar melden dat het behoort tot een van vier vooropgestelde categorieën.
- Categorie 1: MinTML= 0.1 nits; MaxFFTML= 600 nits; MaxTML= 600 nits.
- Categorie 2: MinTML= 0.1 nits; MaxFFTML= 600 nits; MaxTML= 1000 nits.
- Categorie 3: MinTML= 0.1 nits; MaxFFTML= 600 nits; MaxTML= 4000 nits.
- Categorie 4: MinTML= 0.0 nits; MaxFFTML= 600 nits; MaxTML= 10000 nits.
Game software
Een game die HGIG ondersteunt moet tijdens de rendering van de beelden rekening houden met de eigenschappen van het scherm die het aangereikt krijgt via de spelconsole. Delen van het beeld die kritisch zijn voor het spelverloop moeten binnen de Primary HDR range blijven als ze een groot deel van het scherm innemen, of binnen de Extended HDR Range als ze een klein deel van het scherm innemen.
Games kunnen daar wel soepel mee omspringen. Als een spel slechts heel uitzonderlijk een zeer helder voorwerp op heel het scherm toont kan de ontwikkelaar beslissen om toch te renderen binnen de Extended HDR range en dus aanvaarden dat sommige displays heel af en toe een minimum aan witdetail weg clippen. Toont het regelmatig zeer heldere voorwerpen op heel het scherm, dan hoeft het niet altijd binnen de Primary HDR range te blijven, maar mag het bijvoorbeeld interpoleren tussen beide bereiken op basis van histogram informatie van het beeld.
Spelconsoles
De rol van de spelconsole is in de eerste plaats het doorgeven van de informatie over het scherm aan de spelsoftware. Hij heeft daarvoor toegang tot een database met informatie over alle schermen (die informatie wordt geleverd door de schermfabrikant). De spelconsole identificeert het aangesloten scherm, en zoekt het op in de database. Daaruit haalt hij dan de exacte waardes voor dit scherm of de toegewezen categorie (opnieuw, dit is afhankelijk van wat de fabrikant doorgeeft). Kan hij het scherm niet identificeren of komt het niet voor in de database dan gebruikt het als default waarde categorie 2.
De spelconsole heeft nog een andere functie. Hij kan drie kalibratieschermen tonen waarmee de eindgebruiker zelf de MinTML, MaxFFTML en MaxTML kan instellen. Die keuze krijgt dan altijd voorrang. Zo kan de gebruiker de spelervaring aanpassen op basis van wat hij ziet, dat is vooral nuttig in een fel verlichtte omgeving.
Conclusie
De aanbevelingen van de HGIG lijken ons een uitstekende manier om het HDR-speelveld voor iedereen gelijk te houden, maar tegelijk ook om vooruitgang of aanpassing mogelijk te maken. Rest er enkel nog de vraag wie HGIG ondersteunt. Want al lijkt de lijst met deelnemende bedrijven erg volledig, toch is er op dit moment (april 2020) weinig duidelijke communicatie over te vinden. Enkel LG biedt dit (op 2019 en 2020 modellen). Over consoles en games is de informatie momenteel erg schaars. Hopelijk kunnen we daar later meer info over geven.
Meer informatie
Meer informatie over HDR en andere standaarden op het gebied van tv lees je in onze homecinema informatiegids. Wil je meer weten over gaming? Lees dan onze gaming gids door.
Reacties (3)