Dolby Vision forklaret - FlatpanelsDK
Dolby Vision

Dolby Vision forklaret

26 Aug 2016 | Yoeri Geutskens (@flatpanelsdk) |

Dolby Vision er et af de relevante HDR (high dynamic range) formater og i denne artikel vil vi gå i dybden med Dolby Labs’ tilgang til HDR-video. Læs eventuelt FlatpanelsDK’s baggrundsartikel om HDR på tv-skærme først.

Yoeri Geutskens er hollænder og har arbejdet i forbrugerelektronikbranchen i over 15 år med både produkter og teknologier, herunder DVD-optagere, Super Audio CD og Blu-ray. Han skriver om HD lyd og billede. Du kan finde Yoeri’s blogs om Ultra HD, 4K, HDR og relaterede emner på @UHD4k og @UltraHDBluray.


Hvad er Dolby Vision?

Dolby Vision er Dolby Labs’ teknologi for High Dynamic Range (HDR) video.

Selvom HDR indenfor video ikke er det samme som HDR indenfor fotografi, søger de at opfylde nogenlunde samme mål; at gengive et større dynamikområde, der kan indeholde flere detaljer i lyse og mørke områder af scenen på samme tid.

Dolby præsenterer Dolby Vision HDR således, men betragt det som en simulation, da du ser billedet på en normal skærm.

Dolby Vision



Er Dolby Vision det eneste HDR-videoformat?

Ikke just. Adskillige selskaber har fremlagt forslag.

De vigtigste er:
  • PQ (Perceptual Quantizer) familien:
    • Dolby Vision af Dolby Labs
    • HDR10
    • Prime Single af Technicolor og Philips
  • HLG: Hybrid Log Gamma af BBC og NHK

Blu-ray Disc Association (BDA) har valgt HDR10 som obligatorisk format på det nye Ultra HD Blu-ray-format, hvilket i praksis betyder, at både skive og afspiller skal understøtte det, hvis der skal bruges HDR. BDA har herudover valgt at gøre to andre HDR-formater valgfri, navnligt Dolby Vision og Philips’ HDR-format.

Der er licensomkostninger forbundet med at indbygge Dolby Vision i produkter, mens HDR10 er et gratis format.

Der er flere grupper, som arbejder med standardisering – ofte kaldet Standards Defining Organizations (SDOs) – indenfor HDR-video, herunder SMPTE, ATSC, DVB, ITU og ARIB. For en fuld oversigt se ‘The State of HDR for OTT and Broadcast’.


Hvad adskiller Dolby Vision og HDR10?

Både HDR10 og Dolby Vision er HDR-formater baseret på hvad der kaldes Perceptual Quantizer eller PQ. Dette er en såkaldt ‘Electro-Optical Transfer Function’ (EOTF), der i danske termer bedst kan beskrives som en matematisk funktion, der beskriver, hvordan data i et billedsignal skal omdannes til lys på en skærm. PQ blev i sin udviklet af Dolby og standardiseret af SMPTE under standarden ST.2084.

Overordnet er der foreslået fem metoder til at implementere HDR-video:
  • PQ uden metadata, døbt PQ10 efter forslag fra Ultra HD Forum
  • PQ med statisk metadata, baseret på SMPTE ST.2086 standarden
  • PQ med dynamiske metadata, baseret på SMPTE ST.2094 standarden
  • PQ med et ekstra ”lag”, foreslået af Dolby og Technicolor
  • Hybrid Log Gamma (HLG), foreslået af BBC og NHK, formaliseret som del af ITU-R’s BT.2100 standard

HDR10-formatet bruger PQ med statisk metadata. HDMI 2.0 standarden er blevet opdateret til version 2.0a for at kunne udveksle metadata imellem afspiller og skærm.

Dolby Vision kan derimod fungere på samtlige fire af de ovenfornævnte metoder med PQ, men bruger ideelt og typisk dynamiske metadata i en af to konfigurationer; enkelt-lag (single layer) eller dobbelt-lag (double layer).

Det faktum at Dolby Vision og HDR10 begge bruger samme SMPTE ST.2084 standard, gør det nemt for filmstudier - og indholdsskabere generelt - at redigere video én gang og levere i enten HDR10 eller Dolby Vision (med tilføjelse af dynamiske metadata eller flere lag). Dynamiske metadata er ikke et absolut krav, men at bruge det sikrer bedst muligt resultat, når indholdet afspilles på tværs af forskellige tv-skærme med Dolby Vision. HDR10 bruger de statiske metadata til at sætte niveauet for HDR-billedet én gang for hele filmen og brugen af statiske metadata sikrer, at det stadig ser godt ud – markant bedre Standard Dynamic Range (SDR - normale billedsignaler). Selv uden at bruge metadata overhovedet, kan SMPTE 2084 fungere på et acceptabelt niveau, ligesom andre EOTF-funktioner kan, som ikke gør brug af metadata.

I forhold til indholdsdistribution er der to typer af Dolby Vision:
  • Single-layer
  • Dual-layer

Single-lager-varianten er et rent HDR-videosignal, hvorimod dual-layer-varianten foruden HDR-signalet indeholder et traditionelt SDR-signal. Dolby har skabt en komplet arbejdsproces til indholdsskabere, som simultant kan levere SDR og HDR (for yderligere detaljer se Dolby’s whitepaper om emnet; link nedenfor). Videoen, der typisk fylder gigabytes eller terabytes, kan dernæst enten komprimeres i HEVC eller AVC.

Det er som regel en fordel for alle involverede parter, at arbejdsgangen i videoredigeringen er så simpel som muligt og at der tilstræbes én gennemkørende billedredigeringsproces i stedet for flere. Dolby’s system er derfor designet på den måde, at en broadcaster af tv-kanaler kan vælge, hvor i kæden de vil udtrække et SDR-signal til visning på ældre tv-skærme. Gøres det i starten af distributionskæden kan broadcasteren vælge at simultan-sende SDR-signalet som en separat tv-kanal. Gøres det ved enkodning/komprimering, kan broadcasteren vælge at konvertere signalet til et dual-layer-signal. Alternativt kan HDR-til-SDR-konvertering blive indbygget i set-top-bokse. Dolby pointerer i øvrigt, at det er en fordel at trække et SDR-signal ud af HDR-kilden og bruge deres ’content mapping unit’ (CMU) idet billedet dermed bedre opretholder farveægtheden og detaljer i dynamikken end et signal, der fra start af er optaget med kameraet i SDR. Dette har Dolby demonstreret ved messer. Metadata tilføjes først i tv-signalet umiddelbart før det transmitteres, lige før det enkodes/komprimeres – ikke tidligere i løbet af arbejdsprocessen.

Dolby Vision



Er Dolby Vision det eneste HDR-format med dynamiske metadata?

Dolby Vision er det første HDR-format, som gør brug af dynamiske metadata, men det er ikke længere alene.

Samsung har udviklet og foreslået en alternativ teknologi til at bruge dynamiske metadata. Samsung demonstrerede denne på NAB 2016 messen med intentionen om at gøre det til en åben standard, som er gratis at bruge for alle involverede parter. På nuværende tidspunkt er det stadig et forslag, som branchen skal forholde sig til. For yderligere detaljer se SMPTE's 'Study Group Report High-Dynamic-Range (HDR) Imaging Ecosystem' [PDF], sektion A.4 (side 27/28).


Hvordan relaterer Dolby Vision sig til Ultra HD Premium?

Ultra HD Premium er et certificeringsprogram og et logo skabt af UHD Alliance. Det gives til produkter, som opfylder visse krav og standarder. Dolby Vision er en teknologistandard, som licenseres af Dolby Labs. Visse artikler kalder begge certificeringsprogrammer, mens andre kalder begge standarder, men det er en forveksling . Et certificeringsprogram for tv-skærme med understøttelse af Dolby Vision eksisterer for øvrigt.

UHD Alliance har defineret krav for ‘Ultra HD Premium’ for tv-skærme, indholdsproduktion og distribution. HDR-kravene for tv-skærme specificerer sortniveau og maksimal lysstyrke. For indhold er specifikke niveauer for sort/lysstyrke samt det mindst mulige farverum (DCI-P3) for studie-monitorer anbefalet. For disse tre kategorier fastsættes brugen af SMPTE ST 2084 EOTF. Denne specificerer ST 2084 + ST 2086, som muliggør Dolby Vision, HDR10 eller Technicolor/Philips HDR.

Dette betyder, at for eksempel en tv-skærm kan være berettiget til Ultra HD Premium logoet, Dolby Vision logoet, ingen af de to, eller begge to. Det afhænger af skærmens specifikationer. Det ene forudsætter ikke det andet.


Er Dolby Vision knyttet til Ultra HD eller nogen anden opløsning?

Dolby Vision findes indtil videre på ’4K’ Ultra HD-tv og i biografer, men er fleksibel i den forstand, at det kan bruges med forskellige opløsninger. Selvom det synes usandsynligt, at producenter vil lancere HD-skærme med Dolby Vision, er det ikke teknisk umuligt. Det er sandsynligt, at vi vil se det i tablets, bærbare computere eller andre mobilenheder - muligvis med lavere opløsning end UHD. Fremtidige ’UHD-2’ skærme med 7680×4320 pixels, også kaldet ‘8K-opløsning’, vil desuden kunne bruge Dolby Vision.

Selvom HD-skærme med Dolby Vision eller andre HDR-teknologier ikke ligger kortene, er fremkomsten af tv-kanaler i 1080p HD med HDR meget sandsynligt. Det skyldes, at udbydere af satellit-tv og kabel-tv har begrænsning på båndbredden i tv-nettet, hvorfor de foretrækker HD+HDR i stedet for UHD. HDR tilføjer kun mellem 0-20% i ekstra båndbredde, hvorimod UHD kan tilføje op til 300%.

Diagrammet ovenfor (Decoder and Composer) fra Dolby’s whitepaper nævner to opløsninger: UHD og HD. Dolby Vision anvender to Video Elementary Streams (VES). Den primære er i fuld opløsning (i diagrammet UHD eller HD), mens den sekundære VES har en kvart opløsning (henholdsvis HD og ¼ HD).


Kan enheder med Dolby Vision også altid håndtere HDR10?

Ikke altid. Den amerikanske producent Vizio’s ”Reference”-serie er et eksempel på en tv-skærm, som kan håndtere Dolby Vision, men ikke HDR10 – i hvert fald ikke ved lancering. Den får angiveligt en opdatering senere, som tilføjer understøttelse af HDR10. I langt størstedelen af tilfældene kan tv-skærme med Dolby Vision dog også klare HDR10. Det skyldes bl.a. at Dolby har udviklet en ‘universal playback solution’ til HDR-indhold, internt kaldet ‘VS10’. I pressemeddelelsen beskriver Dolby VS10 således:

- “As a universal HDR playback solution, Dolby Vision VS10 offers unique value by combining the ability to play back Dolby Vision content as well as other HDR profiles based on the SMPTE ST 2084 standard through one integrated playback solution. This enables a high-quality HDR experience on products ranging from entry level to high end by leveraging the capabilities of the respective hardware as much as possible.”

Det fremstår måske ikke klart af beskrivelsen, men VS10 understøtter HDR10. Løsningen til bl.a. tv-skærme vil kunne modtage ethvert HDR-format baseret på SMPTE ST-2084 og ST-2086 (se hvilke længere oppe). Den optimale HDR-billedoplevelse leveres i dette tilfælde naturligvis med Dolby’s eget Dolby Vision-format. Enheder baseret på Dolby Vision VS10 vil således kunne afspille en række typer af indhold i HDR, inklusiv HDR10 fra Ultra HD Blu-ray og UHD Alliance-certificeret HDR-indhold.

VS10 er allerede blevet taget i brug af adskillige chip-fabrikanter, herunder HiSilicon, Mediatek, Mstar og RealTek. Tv-skærme baseret på en hardware-chip fra et af disse selskaber bør således også nemt kunne understøtte HDR10.


Kræver Dolby Vision 12-bit video?

Dolby Vision bruger 12-bit per farvekanal til biografer for at undgå synlige farveproblemer såsom ”banding” (farvebånd), men formatet dikterer ikke 12-bit og kan sagtens bruges med 10-bit farver.

Dolby anbefaler sågar 10-bit til tv-kanaler og streaming.


Er Dolby Vision i biografen og til hjemmet det samme?

Nej, Dolby Vision til biografen og hjemmet er forskellige på flere områder, herunder farvedybden, som beskrevet ovenfor. Dynamikområdet samt farverummet er i øvrigt forskelligt for biografprojektorer og tv-skærme i hjemmet.

Som konsekvens heraf skal bl.a. filmstudier lave forskellige versioner af en given film til udgivelse i hhv. biograf og hjemmet.

Dolby Cinema



Hvilken version af HDMI kræver Dolby Vision? (dynamiske vs. statiske metadata)?

Undervejs i arbejdsprocessen med at sætte farverne i billedet – f.eks. i et Hollywood-filmstudie - tillader Dolby Vision softwaren, at HDR-billedet kan optimeres og analyseres scene-for-scene for at skabe netop det farveudtryk, som ønskes. Når udtrykket er fastsat, genereres et sæt metadata for hver scene, og dernæst kan metadata transmitteres frame-for-frame. Dette koncept er specifikt for Dolby Vision og sikrer, at billedet bibeholder udtrykket og nøjagtigheden, som skaberen havde tiltænkt, i forhold til andre HDR-formater, som bruger statiske metadata. Med statiske metadata sættes niveauet for billedet én gang overordnet for produktionen.

Foruden de scene-specifikke metadata, som er nævnt ovenfor, genereres der i Dolby Vision også nogle statiske parametre såsom specifikationerne for studie-monitoren, der er brugt under arbejdet. Disse metadata ændres ikke undervejs i processen og kaldes derfor statiske metadata. De kan sendes vha. den eksisterende HDMI-standard.

Dolby Vision kræver ikke HDMI 2.0a eller 2.1. Den indlejrer i stedet metadata i videosignalet. Ud fra den viden, at tidligere versioner af HDMI-stikket ikke kunne sende de dynamiske metadata påkrævet for Dolby Vision, udviklede selskabet en måde, hvorpå dynamiske metadata kunne sendes igennem HDMI-stik helt tilbage til 1.4b standarden. Denne information afkodes af en dedikeret hardware-chip, som alle tv-skærme med Dolby Vision besidder. HDMI er sidenhen nået til version 2.0a, som understøtter statiske metadata og fremtidige versioner forventes at understøtte dynamiske metadata. Dolby fastslår, at deres intention ikke er at konkurrere med HDMI-stikket, men blot at muliggøre et komplet Dolby Vision HDR-økosystem i stedet for at vente på, at HDMI-standarden bliver klar. Dolby har været og er stadig involveret i standardiseringen af nuværende og fremtidige versioner af HDMI.

I praksis er det meste indhold i Dolby Vision i Ultra HD og kræver HDCP 2.2 kopibeskyttelsen, som kun er tilgængelig fra HDMI 2.0 og op.

Bemærk at kun eksterne afspillere såsom Ultra HD Blu-ray-afspillere og mediebokse såsom Nvidia Shield, Roku og Amazon Fire TV er afhængige af HDMI-forbindelsen til at fodre tv-skærmen med et billedsignal. Blandt streamingtjenester såsom Netflix, Amazon Video, Vudu og M-GO er versionen af HDMI irrelevant idet app’en kører direkte i skærmen og det streamede HDR-billedsignal derfor fuldstændig går udenom HDMI.


Skal både afspiller og TV have Dolby Vision indbygget?

Dolby Vision afspilningsprocessen består af to adskilte funktioner: dekodning af signalet og ”mapping” til skærmen.

Dekodning sker altid i afspilleren før signalet transmitteres over HDMI, idet HDMI altid bærer et dekodet videosignal, aldrig bitstream i tilfælde af video (lyd er en anden historie). Derfor er det nødvendigt at udføre dekodning, også for Dolby Vision, i Blu-ray-afspilleren, settop-boksen eller spilkonsollen. Det er også her, at eventuel grafik såsom menuer håndteres. Dette er særligt udfordrende for HDR-indhold og Dolby’s løsning er derfor designet til at kunne håndtere denne udfordring for enhver type af input-signal – Dolby Vision, HDR10 og SDR (standard dynamic range, altså normale signaler) – såvel som enhver type tv-skærm – HDR eller ikke-HDR.

”Mapping” beskriver den proces, hvor kildesignalet tilpasses tv-skærmens egenskaber. Det er her, at dynamikområdet og farverummet, der indeholdes i kildesignalet, tilpasses skærmens hardware-begrænsninger. Alle tv-skærme er forskellige, hvorfor denne funktion ikke kan ske i afspilningsapparatet, såfremt man vil holde sig til indholdsskaberens intentioner for billedudtryk og farver.

Ethvert Smart TV med Dolby Vision har desuden en indbygget dekoder, der knytter sig til apps, idet videostreaming dekodes direkte i tv-skærmen.


Understøtter alle Ultra HD Blu-ray-afspillere Dolby Vision?

Nej.

Indtil videre er der lanceret fire Ultra HD Blu-ray-afspillere, hvoraf tre er tilgængelige i Danmark:

Ingen af disse understøtter Dolby Vision. Det er muligt at fremtidige afspillere, som endnu ikke er annonceret, vil understøtte Dolby Vision.


Understøtter streamingtjenester Dolby Vision?

Amazon Prime Video og Netflix understøtter Dolby Vision (samt HDR10). Det samme gør Vudu. Kun Netflix er tilgængelig i Danmark.

M-Go og Sony Ultra understøtter HDR10, men ikke Dolby Vision. Sidstnævnte er kun tilgængelig på Sony’s egne tv-skærme, der indtil videre ikke understøtter Dolby Vision. Ingen af de to streamingtjenester findes i Danmark.

Dolby Vision streaming



Hvilke TV understøtter Dolby Vision?

LG har integreret Dolby Vision i samtlige 2016 OLED-tv (B6, C6, E6 og G6) og visse high-end 2016 LCD-tv (UH95, UH85, UH77). Amerikanske Vizio har integreret Dolby Vision i deres 2016 M-serie og 2016 P-serie samt i deres 2015 Reference-serie, der var den første til at understøtte formatet.

Alle skærmene fra LG understøtter også HDR10. Vizio frigav efter lancering en firmware-opdatering, som aktiverede HDR10 på deres 2016 M og P serier, men Reference-serien har endnu ikke modtaget denne, hvilket gør den til eneste tv-skærm, som understøtter udelukkende Dolby Vision.

TCL har annonceret, at deres kommende X1 (USA) / S99 (Europa) serie vil understøtte Dolby Vision. P&F USA, som har købt licensen til at markedsføre tv-skærm med Philips-logoet i USA, havde planer om at lancere deres første Philips-skærme med Dolby Vision i juli 2016, men disse er blevet forsinket til 2017. Loewe har lanceret deres første OLED-tv, som understøtter både HDR10 og Dolby Vision, og kinesiske Changhong udstillede Dolby Vision OLED-tv på CES 2016.

Dolby har en liste over partnere her.


Dikterer Dolby Vision tv-skærmens billedindstillinger?

Visse anmeldelser af tv-skærme antyder, at Dolby Vision dikterer billedindstillingerne på tv-skærmen, og således overskriver brugerens egne indstillinger. Som artiklen korrekt pointerer, så er det imidlertid ikke et krav, når Dolby Vision indbygges. Den endelige beslutning i forhold til hvem der har kontrol over HDR-profilen - og indstillingerne - ligger hos fabrikanten.

Dolby Vision-teknologien insisterer således ikke på at låse billedindstillingerne.


Hvilke Hollywood-studier bakker op om Dolby Vision?

Alle de store Hollywood-filmstudier har frigivet film i biografen, som er skabt i Dolby Vision. De fleste af dem har også annonceret, at de vil gøre udvalgte film tilgængelige via ’digitale’ distributionsformater (læs: streaming og/eller download). En god portion film er allerede tilgængelige i Dolby Vision på amerikanske streamingtjenester, som er nævnt tidligere (Vudu, M-Go).

Ingen film er derimod blevet frigivet i Dolby Vision på Ultra HD Blu-ray. Det har muligvis noget at gøre med manglende software/værktøjer til at gøre dette i studierne og/eller manglen på Ultra HD Blu-ray-afspillere med understøttelse af Dolby Vision. Det førstnævnte problem løses snarest idet Sony DADC og Scenarist LLC begge har annonceret, at de vil tilføje Dolby Vision til deres BIu-ray studiesoftware.




Hvilke film er skabt i Dolby Vision?

Wikipedia har en liste over film i Dolby Cinema, altså biografer som kombinerer Dolby Vision-billedkvalitet med Dolby Atmos-lydkvalitet

Kig efter disse logoer:

Dolby Vision Dolby Atmos  Dolby Cinema



Vil alle disse film blive udgivet i Dolby Vision HDR på Ultra HD Blu-ray?

Den beslutning ligger hos det enkelte filmstudie. På nuværende tidspunkt har ikke alle studier forpligtet sig til at frigive film på Ultra HD Blu-ray. Disney forventes dog at gøre det i 2017.

Store Hollywood-studier, som støtter op om Ultra HD Blu-ray-formatet, omfatter 20th Century Fox, Sony Billeder, Warner Bros., Paramount Billeder, Lionsgate, MGM Studios og Universal Pictures. Mindre studier støtter også op.


Hvor kan jeg læse mere?

For yderligere detaljer om Dolby Vision, se følgende links:

For yderligere læsning om HDR-video generelt og konkurrerende teknologier, se disse artikler:


Er der andre kilder?

Dolby har publiceret flere feature-videoer om Dolby Vision (og Dolby Atmos – de to udgør tilsammen Dolby Cinema), inklusiv disse:

De er ikke så tekniske, men ser fantastiske ud, selvom de kun er i SDR.


Er denne FAQ publiceret af Dolby?

Nej, det er den ikke. Den er en uafhængig publikation. Visse af svarene er baseret på feedback fra Dolby. Jeg takker også John Archer for at tilbyde input.


Mit spørgsmål er ikke med. Hvad nu?

Skriv en kommentar nedenfor eller endnu bedre, send en besked til @UHD4k.



Del på:


Flere fokusartikler

Sony X800 UHD Blu-ray

En status på UHD Blu-ray: Afspillere, film, Hollywood & formater

09 Jun 2017 | Rasmus Larsen |
YouSee 2017

Interview: YouSee om fremtiden, tv-oplevelsen, 4K, eksklusivt indhold & platforme

02 Jun 2017 | Rasmus Larsen |
Viaplay 4K sport

Viaplay streamer nu sport i krystalklar 4K-kvalitet

03 May 2017 | Rasmus Larsen |
Sport i TV

Pristjek: Her får du mest sport for pengene

02 Apr 2017 | Samlino |
Multi HDR

Nævn ikke formatkrigen

27 Mar 2017 | Yoeri Geutskens |
Viaplay

Viaplay: Mere originalt indhold, men 4K ikke klar endnu

23 Feb 2017 | Tommy Lindegaard |
Panasonic EZ1000

Første indtryk af Panasonics EZ1000 OLED

13 Feb 2017 | Rasmus Larsen |
Geoblokering

Nye EU-regler for geoblokering: Reaktioner fra de danske aktører

10 Feb 2017 | Rasmus Larsen |