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하이브리드 로그 감마

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하이브리드 로그 감마(Hybrid log–gamma, HLG) 전송 함수는 BBC와 NHK가 HDR(High Dynamic Range) 디스플레이를 위해 공동 개발한 전송 함수이다.[1] 이것은 SDR의 전송 함수(감마 곡선)와 하위 호환된다.[2] ARIB(Association of Radio Industries and Businesses)에서 ARIB STD-B67로 승인되었다.[1][3][4] 또한 ATSC 3.0, DVB UHD-1 Phase 2, 그리고 ITU Rec. 2100에도 정의되어 있다.[5][6][7]

기존 SDR 감마 곡선과 하이브리드 로그 감마 곡선을 보여주는 차트. HLG는 신호 값의 상위 절반에 로그 곡선을 사용하여 더 큰 동적 범위를 허용한다.

HLG는 HLG 전송 함수, BT.2020 원색 및 10비트의 색 깊이를 사용하는 HDR 형식이다.[8] HLG는 하위 호환되도록 설계되었지만, SDR UHDTV와 완전히 하위 호환되는 것은 아니다.[8][9]

HLG 전송 함수와 HLG 형식 모두 로열티 프리이다.[2] 하위 호환성은 수신기가 BT.2020 색상 컨테이너와 호환될 때 기존 전송 표준과 함께 사용할 수 있도록 하여 장비 제조업체와 콘텐츠 배포자 모두의 복잡성과 비용을 줄인다.[1][10][9] 이들은 HDMI 2.0b, HEVC, VP9, H.264/MPEG-4 AVC에 의해 지원되며,[11][12][13][14] BBC iPlayer, 다이렉TV, Freeview Play, 유튜브와 같은 비디오 서비스에서 사용된다.[15][16][17][18][19]

설명

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HLG는 다른 HDR 형식에 필요한 메타데이터가 비(非)HDR 디스플레이와 하위 호환되지 않고, 추가 대역폭을 소비하며, 전송 중 동기화가 틀어지거나 손상될 수 있는 텔레비전 방송에 더 적합하도록 설계되었다. HLG는 신호 값의 하위 절반은 감마 곡선을 사용하고 신호 값의 상위 절반은 로그 곡선을 사용하는 비선형 광학-전기 전송 함수를 정의한다.[20][21] 실제로는, 표준 동적 범위 디스플레이(하이라이트에서 더 많은 디테일을 표시할 수 있음에도 불구하고)에 의해 신호가 정상적으로 해석되지만, HLG 호환 디스플레이는 신호 곡선의 로그 부분을 정확하게 해석하여 더 넓은 동적 범위를 제공할 수 있다.[22][23][24] 다른 HDR 형식과 달리 메타데이터를 사용하지 않는다.[25]

HLG 전송 함수는 SDR의 감마 곡선과 하위 호환된다. 그러나 HLG는 일반적으로 Rec. 2020 원색과 함께 사용되며, 이는 비호환 장치에서 눈에 띄는 색조 변화와 함께 채도가 감소된 이미지를 생성한다.[26] 따라서 HLG는 SDR-UHDTV와 하위 호환되지만, Rec. 709 원색만 지원하는 일반적인 SDR 장치에서는 색상 왜곡이 발생한다.[26]

기술적 세부 사항

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HLG는 비선형 전송 함수를 정의하는데, 여기서 신호 값의 하위 절반은 감마 곡선을 사용하고 신호 값의 상위 절반은 로그 곡선을 사용한다.[4][27]

HLG 참조 OETF는 다음과 같다(ARIB STD-B67에 정의됨):

또는 다음과 같다(Rec. 2100에 정의됨):[5]

여기서

  • E는 ARIB STD-B67에서 범위의 기준 백색 레벨로 정규화된 선형 광 신호이며, Rec. 2100에서는 범위이다.
  • E'는 결과적인 비선형 신호이다.
  • r은 기준 백색 레벨이며, 신호 값은 0.5이다.
  • 상수 a, b, c는 a = 0.17883277, b = 1 - 4a = 0.28466892, c = 0.5 - a ln(4a) = 0.55991073으로 정의된다.

기준 백색 레벨의 신호 값은 0.5이고, 1의 신호 값은 기준 백색 레벨보다 12배 높은 상대 휘도를 가진다.[27] ARIB STD-B67의 공칭 범위는 0에서 12이다.[28] HLG는 베버의 법칙 때문에 신호 값의 상위 절반에 로그 곡선을 사용한다.[27]

HLG 참조 OOTF는 다음과 같다:[5]

여기서

  • 는 디스플레이된 선형 성분 의 휘도(cd/m2 단위)이다.
  • 는 장면 선형 광에 비례하여 범위로 정규화된 각 색상 성분 {Rs, Gs, Bs}의 신호이다.
  • 는 정규화된 선형 장면 휘도이다.
  • 는 cd/m2 단위의 사용자 이득 변수이다. 이는 무채색 픽셀에 대한 디스플레이의 공칭 최대 휘도인 LW를 나타낸다.
  • 는 시스템 감마이다. 공칭 디스플레이 최대 휘도 1000 cd/m2에서 = 1.2이다.

HLG 참조 EOTF는 다음과 같다:[5]

여기서

  • 는 디스플레이된 선형 성분 의 휘도(cd/m2 단위)이다.
  • 는 범위의 비선형 전기 신호 이다.
  • 는 사용자 블랙 레벨 리프트 변수이다.
  • 는 무채색 픽셀에 대한 디스플레이의 공칭 최대 휘도(cd/m2 단위)이다.
  • 는 검은색의 디스플레이 휘도(cd/m2 단위)이다.

HLG는 SDR 디스플레이와 HDR 디스플레이 모두와 호환되므로 메타데이터를 사용할 필요가 없다.[1][3] HLG는 다양한 시청 환경에서 다양한 명도의 디스플레이와 함께 사용할 수 있다.[3]

단일 이미지에서 인간의 눈으로 인식할 수 있는 동적 범위는 약 14 스톱이다.[27] 2.4 감마 곡선과 샘플당 8비트의 색 깊이를 가진 SDR 비디오 디스플레이는 눈에 띄는 밴딩 없이 약 6스톱의 범위를 표시할 수 있다.[27] 샘플당 10비트의 색 깊이를 가진 전문가용 SDR 비디오 디스플레이는 이 범위를 약 10스톱으로 확장한다.[27] HLG가 샘플당 10비트의 색 깊이를 가진 2,000 cd/m2 디스플레이에 표시될 때, 눈에 띄는 밴딩 없이 200,000:1 또는 17.6스톱의 범위를 표시할 수 있다.[27]

HLG는 신호 값의 상위 절반에 로그 곡선을 사용하여 기존 감마 곡선에 비해 비디오의 동적 범위를 증가시킨다.[27] HLG는 또한 Rec. 601 및 Rec. 709에서 사용되는 기존 감마 곡선의 선형 부분을 포함하지 않음으로써 동적 범위를 증가시킨다.[29] 기존 감마 곡선의 선형 부분은 저조도 비디오에서 카메라 노이즈를 제한하는 데 사용되었지만, HDR 카메라에서는 더 이상 필요하지 않다.[29]

HLG는 Rec. 2100에서 공칭 최대 휘도 1,000 cd/m2와 배경 휘도에 따라 조정 가능한 시스템 감마 값으로 지원된다.[5][30]

HLG는 ARIB STD-B67과 수학적으로 동일한 공식을 사용하지만 공칭 범위가 0에서 12가 아닌 0에서 1인 HEVC에서 지원된다.[28]

여기서

  • Lc는 공칭 범위 0에서 1을 가지며 V는 결과적인 비선형 신호이다.
  • 상수 a, b, c는 a = 0.17883277, b = 1 - 4a = 0.28466892, c = 0.5 - a ln(4a) = 0.55991073으로 정의된다.

역사

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시작

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2015년 5월 15일, BBC는 ITU에 제안될 공동 HDR 제안을 개발하기 위해 NHK와 협력을 시작했다고 발표했다.[31] 2015년 6월 9일, HLG는 HEVC용 JCT-VC에 제안되었고 2015년 6월 스크린 콘텐츠 코딩 확장 초안에 추가되었다.[32][12]

그해 말, 소니는 SMPTE 2015 컨퍼런스에서 수정된 HDR 디스플레이에 HLG 비디오를 시연했다.[33][34] Colorfront는 Transkoder 2016 소프트웨어가 HLG를 사용하는 HDR 출력을 지원할 것이라고 발표했다.[35] LG는 2015년 4K OLED TV가 HLG 및 지각 양자화기 (PQ)의 HDR을 지원할 것이라고 발표했다.[36] Blackmagic Design은 HLG 지원을 추가한 다빈치 리졸브 업데이트를 출시했다.

SKY PerfecTV!는 일본의 위성 가입자에게 4K UHDTV HDR 프로그램을 HLG를 사용하여 전송할 것이라고 발표했다.[37][38] Harmonic Inc.와 NASA는 아틀라스 V 발사의 HDR 캡처를 발표했으며, 다음 날 NASA TV에서 HLG를 사용하여 방송되었다.[39] 바티칸 텔레비전 센터는 HLG와 Rec. 2020 색 공간을 사용하여 성문 의식을 방송했다.[40]

2016년

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산업 단체:

  • 울트라 HD 포럼은 HLG 지원을 포함하는 UHD Phase A 지침을 발표했다.[41][42] 울트라 HD 포럼은 또한 10비트의 색 깊이와 Rec. 2020 색 공간으로 HLG를 정의했다.[42]
  • ITU는 HLG 및 PQ의 두 가지 HDR 전송 함수를 정의하는 Rec. 2100을 발표했다.[5][30]
  • Digital UK는 HLG를 사용하는 HDR 지원을 포함하는 Freeview Play의 2017년 사양을 발표했다.[16]
  • DVB(Digital Video Broadcasting) 운영 이사회는 HLG 및 PQ를 지원하는 HDR 솔루션을 포함하는 UHD-1 Phase 2를 승인했다.[6][43] 이 사양은 DVB Bluebook A157로 발표되었으며 ETSI에서 TS 101 154 v2.3.1로 발표될 예정이다.[6][43]
  • HDMI는 HLG 지원이 HDMI 2.0b 표준에 추가되었다고 발표했다.[11][44][45]

하드웨어:

  • Leader Electronics Corporation은 HLG를 지원하는 12G-SDI 파형 모니터를 발표했다.[46]
  • Harmonic Inc.는 HLG 지원을 추가한 ViBE 4K UHD 인코더 업데이트를 출시했다.[47]
  • Canon Inc.은 HLG 지원을 추가하기 위해 DP-V2410 및 DP-V3010 참조 디스플레이용 펌웨어 업데이트를 출시할 것이라고 발표했다.[48]
  • Sony는 HLG를 지원하는 PVM-X550 OLED 모니터를 발표했다.[49] Sony는 또한 HLG 지원을 추가하기 위해 BVM-X300 OLED 모니터용 펌웨어 업데이트를 발표했다.[49]
  • Sony는 10월에 BVM-X300 OLED 모니터에 HLG를 추가하는 펌웨어 업데이트를 출시할 것이라고 발표했다.[50]
  • Sony는 VPL-VW675ES 프로젝터가 HLG를 지원할 것이라고 발표했다.[51]
  • Trusted Reviews 웹사이트는 삼성이 모든 2016년 HDR TV가 펌웨어 업데이트를 통해 HLG를 지원할 수 있다고 밝혔다고 보도했다.[52]
  • Atomos는 쇼군 인페르노 제품을 업데이트하여 카메라 및 컴퓨터의 HLG 입력 및 출력(녹화, 모니터링, 편집 및 레이아웃용)과 HLG 호환 TV로의 출력을 포함했다.[53]

소프트웨어:

방송사:

  • Dome Productions는 HDR 콘텐츠를 제공하기 위해 HLG 시험을 시작할 것이라고 발표했다.[57]
  • SKY Perfect JSAT Group은 10월 4일에 HLG를 사용하여 세계 최초의 4K HDR 방송을 시작할 것이라고 발표했다.[58]
  • Eutelsat은 HLG를 사용하는 새로운 채널을 출시할 것이라고 발표했다.[59]
  • Google은 유튜브가 HLG 또는 PQ로 인코딩할 수 있는 HDR 비디오 스트리밍을 시작할 것이라고 발표했다.[60][15]
  • BBC는 플래닛 어스 II 시리즈의 4분 HLG 편집본을 공공 UHD 테스트를 위해 BBC iPlayer IPTV 플랫폼에 추가할 것이라고 발표했다.[61]
  • Mediapro/Overon은 스페인 축구 리그(LFP)를 HLG 기반 4K HDR 방송을 사용하여 전 세계에 전송할 것이라고 발표했다.

2017년

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산업 단체:

  • ATSC는 HLG 지원을 포함하는 ATSC 3.0 비디오 표준을 발표했다.[7]

하드웨어:

  • LG Corporation은 2017년 Super UHD TV가 HLG를 지원할 것이라고 발표했다.[62]
  • Panasonic은 2017년 OLED TV가 HLG를 지원할 것이라고 발표했다.[63]
  • Sony는 2017년 OLED TV가 HLG를 지원할 것이라고 발표했다.[64]
  • JVC는 2017년 4K 프로젝터가 HLG를 지원할 것이라고 발표했다.[65]
  • LG Corporation은 펌웨어 업데이트를 통해 2016년 OLED TV와 2016년 Super UHD TV에 HLG 지원을 추가할 것이라고 발표했다.[66]
  • Sony는 펌웨어 업데이트를 통해 2017년 4K TV에 HLG 지원을 추가할 것이라고 발표했다.[67]
  • Panasonic은 펌웨어 업데이트를 통해 2016년 4K TV의 여러 모델에 HLG 지원을 추가할 것이라고 발표했다.[68]
  • Philips는 2017년 4K TV가 HLG를 지원할 것이며, 펌웨어 업데이트를 통해 2016년 4K TV의 여러 모델에 HLG 지원을 추가할 것이라고 발표했다.[69]
  • Sony는 2016년 및 2017년 안드로이드 TV 모델 중 일부에 HLG 지원을 추가하는 펌웨어 업데이트를 시작했다.[70]
  • Panasonic Lumix DC-GH5에 펌웨어 업데이트 2.0을 출시하여 HLG 녹화 지원을 추가했다.[71]
  • Panasonic은 2016년 TV 모델 중 일부에 HLG 지원을 추가하는 펌웨어 업데이트를 시작했다.[72]
  • Qualcomm은 HLG 지원을 포함하는 퀄컴 스냅드래곤 845를 발표했다.[73]

소프트웨어:

방송사:

2018년

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  • Vizio는 2018년 모델에 대한 HLG 지원을 발표했다.[78]

2019년

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  • Panasonic은 2019년 3월에 출시될 S1 및 S1R 풀프레임 미러리스 카메라에서 HLG 지원을 발표했다.[79]

2020년

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같이 보기

[편집]

각주

[편집]
  1. ↑ 가 나 다 라 “High Dynamic Range” (PDF). 유럽 방송 연맹. 2015년 11월 1일에 확인함. 
  2. ↑ 가 나 “High Dynamic Range with Hybrid Log–Gamma” (PDF). BBC. 2018년 11월 9일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2015년 11월 8일에 확인함. 
  3. ↑ 가 나 다 “High Dynamic Range with Hybrid Log–Gamma” (PDF). BBC. 2015년 11월 8일에 확인함. 
  4. ↑ 가 나 “ARIB STD-B67” (PDF). 전파산업회. 2015년 7월 3일. 2015년 11월 1일에 확인함. 
  5. ↑ 가 나 다 라 마 바 “BT.2100 : Image parameter values for high dynamic range television for use in production and international programme exchange”. International Telecommunication Union. 2016년 7월 4일. 2016년 7월 4일에 확인함. 
  6. ↑ 가 나 다 “DVB SB Approves UHD HDR Specification”. 디지털 비디오 방송. 2016년 11월 17일. 2017년 1월 7일에 확인함. 
  7. ↑ 가 나 “ATSC Standard: Video” (PDF). Advanced Television Systems Committee. 2017년 5월 19일. 2017년 5월 19일에 확인함. 
  8. ↑ 가 나 “Ultra HD Forum Guidelines v2.4” (PDF). Ultra HD Forum. 2020년 10월 19일. 
  9. ↑ 가 나 “ITU-R Report BT.2390 - High dynamic range television for production and international programme exchange”. 《ITU》 (미국 영어). 2021년 9월 11일에 확인함. 
  10. ↑ “All you wanted to know about Hybrid Log Gamma (HLG)”. 《TM Broadcast International》 (미국 영어). 2019년 12월 23일. 2020년 5월 27일에 확인함. 
  11. ↑ 가 나 “Introducing HDMI 2.0b”. HDMI.org. 2016년 12월 3일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2017년 1월 7일에 확인함. 
  12. ↑ 가 나 Rajan Joshi; Shan Liu; Gary Sullivan; Gerhard Tech; Jizheng Xu; Yan Ye (2015년 9월 5일). “HEVC Screen Content Coding Draft Text 4”. JCT-VC. 2015년 11월 1일에 확인함. 
  13. ↑ 가 나 “HDR Video Playback”. 안드로이드. 2016년 9월 23일에 확인함. 
  14. ↑ “ITU-T Recommendation H.264 (04/2017)”. ITU. 2017년 4월 13일. 2017년 6월 14일에 확인함. 
  15. ↑ 가 나 “Upload High Dynamic Range (HDR) videos”. 구글 Inc. 2017년 1월 11일에 확인함. 
  16. ↑ 가 나 Julian Clover (2016년 9월 23일). “Freeview updates for HEVC and Ultra HD”. Broadband TV News. 2016년 9월 23일에 확인함. 
  17. ↑ 가 나 다 Leo Kelion (2017년 12월 5일). “Blue Planet II comes to iPlayer in 4K HDR”. BBC. 2017년 12월 5일에 확인함. 
  18. ↑ 가 나 Jason Dachman (2017년 12월 14일). “AT&T DirecTV To Deliver First Live 4K HDR Telecast in U.S. With Tonight's Penguins-Golden Knights Game”. Sportsvideo. 2018년 1월 10일에 확인함. 
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  20. ↑ T. Borer; A. Cotton. “A "Display Independent" High Dynamic Range Television System” (PDF). BBC. 2016년 2월 7일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2015년 11월 1일에 확인함. 
  21. ↑ “ARIB STD-B67” (PDF). 2015년 7월 3일. 2017년 3월 29일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2017년 8월 8일에 확인함. 
  22. ↑ Morrison, Geoffrey. “What is HLG? Hybrid log gamma. Say what?”. 《CNET》 (영어). 2019년 10월 7일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2019년 10월 7일에 확인함. 
  23. ↑ St. Leger, Henry. “Hybrid Log Gamma: everything you need to know about HLG HDR”. 《TechRadar》 (영어). 2019년 10월 7일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2019년 10월 7일에 확인함. 
  24. ↑ “High Dynamic Range Television and Hybrid Log–Gamma”. 《BBC R&D》. 2019년 10월 7일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2019년 10월 7일에 확인함. 
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  26. ↑ 가 나 Ultra HD Forum (2020년 10월 19일). “Ultra HD Forum Guidelines v2.4” (PDF). 
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외부 링크

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