HDR에 관한 기술 정리

HDR에 관한 기술 정리

글: 김현택(영화사 루이)

 

2016년 7월 ITU에서 HDR 권고안인 BT2100이 발표되었다.

ITU안의 특징은 기존의 모든 HDR 표준은 모두 수렴했다는 것인데,

이는 Dolby, Technicolor, BBC, NHK등의 입장이 뚜렷하다는 것을 다시한번 확인한 것으로 볼 수 있다.

사실 많은 관계자들이 ITU 표준안인 BT2100에 대해서 어느정도 예측을 하고 있었는데, 이유는 단순했다.

HDR의 문제는 Dolby의 특허문제와 동일하기 떄문이다.

BBC, NHK, KBS, 삼성 등은 HDR을 넘어서 ATSC 3.0 자체가 Dolby 특허로 도배되어있다고 생각하고 있으며,

음향부분까지 어울려서 시장독점을 생각하는 Dolby의 전략을 어떻게 지연하고 해결할지에 대한 고민을 계속하고 있는 중이다.

이런 상황에서 HDR 개념을 만든 Dolby이외에 상대적인 전력이 필요한 것은 사실이었고,

힘은 약하지만 BBC, NHK가 지원하고 있는 HLG를 대안으로 상정할 수밖에 없었다.

 

HDR이 좋고 나쁨을 떠나서 이미 대세로 자리 잡힌 것은 사실이며, 현재는 고가의 작업비용과 시스템비용이 고민이겠지만,

향후는 SDR을 대체할 것은 사실이기 때문에 작업자들의 고민은 늘어갈 것이라 생각이 든다.

 

이번 글은 HDR의 작업에 대한 최소 전제조건에 대한 논의이다.

많은 작업자들이 HDR에 대한 논의를 해보면 기초적인 단위부터 이해하기 힘들어하는데,

이 글은 그래서 기본에 대한 논의이다. 점차적으로 논의를 시작해서 촬영, 제작적인 검토, 시스템적인 검토, HDR의 종류와 체계적인 문제점,

현재 한국에서 상황들을 검토하기로 한다.

 

 

 

HDR의 초기 정의

 

HDR은 사실 2000년대 초반부터 나온 일종의 CG기술이라 볼 수 있다.

또한 HDRI나 HDRR로 분화되면서 더욱 발전하게 되었다.

여기서 중요한 테제가 있다.

HDRI와 HDRR의 차이는 무엇인가라는 것이다.

 

 

 

HDRI-HDRR

 

HDRI(HDR-IMAGING)는 한 화면에 어두운-중간-밝은 영상을 하나의 화면에 맞추어주는 것이다.

그러면 대낮에도 해를 볼 수 있고, 그늘 부분이 환하다.

대다수 초창기 UHD TV에서 많이 보여준 영상이다. 또는 일반 광고 사진에도 이런 화면이 많이 나오고, 많이 보여준다.

하지만 이 영상들은 지금 말할려는 HDR이 아니다.

실제로 HDRI 영상을 HDR로 컨버팅을 한적이 있는데, 키 작업을 통한 암부를 부각시키는 작업을 다시 해야 했고, 그 때문에 몇 일을 밤을 샌 적이 있었다.

 

더욱이 대다수의 작업자들이 HDRI를 HDR로 착각하는 경우가 많은데, 실제로 컬러리스트들과 회의를 해보면, 정말 심각한 경우가 한 둘이 아니었다.

이는 용어의 특성에서 나오는 차이로 발생한 문제라고 볼 수 있으며, HDRI가 실제적으로 사용되는 영역은 현 시점으로 볼 때, 사진으로 특징지을 수밖에 없다.

 

특히 RED사의 HDRX나 아이폰, 삼성 핸드폰등에 들어 있는 HDR기술은 HDRI기반 이다.

이 점을 명심했으면 좋겠다. 1)

 

 

이제 우리가 말하려는 HDR 혹은 HDRR(HDR-RENDERING)에 대해서 논의를 하려고 한다.

HDRR에 해당하는 영상을 우리는 상당히 많이 봤는데, 대표적으로 토이스토리부터 시작되는 일군의 CG 영화계열은 모두 HDRR이라 볼 수 있다.

특히 픽사 계열의 영상들은 밝은 암부, 진하고-화려한 색상 밝은 화면등 대다수의 HDR이 추구하려는 원형형태의 특징들이 포함되었음을 알 수 있다.

 

 

해외에서 HDR 기술이 마야, 맥스, 소프트이미지, 브라이스등의 3D 제작 소프트웨어에서 파생되었다고 말하기도 하고,

카티아, 알리아스, 와일드파이어 등의 메카닉 케드에서 파생되었다고 말한다.

하지만 이를 HDR의 원형형태로 보는 것이지 맞다.

또한 당시의 HDR 영상은 현재의 HDR과는 다소 차이가 있다.

당시의 영상들은 대다수 밝은 암부를 가지고 있고, 금속속성에 대한 표현 등이 특징이다. 2)

 

 

 

1) 즉 다이나믹 레인지를 100nit로 클리핑한다.

 

2) 대부분 CG 작업이다. 이기술을 현영상에 그대로 가지고 온 것을 HDR으로 보면 된다.

 

 

 

 

 

 

HDR 메커니즘- OETF, EOTF 3)

 

HDR의 초기 설명 중 EOTF(Electro-Optical Transfer Function)나 OETF(Opto-Electronic Transfer Function)등에 대한 논의들이 있다.

상당히 복잡한 부분이 많아서 난해한데 가령 PQ(perceptual quantizer))-Curve기반의 Technicolor HDR10, DolbyVision과

HLG10은 실제적으로 작동메커니즘이 상당히 다르다.

Technicolor HDR10, DolbyVision은 동종의 HLG10보다 오히려 LDR-SDR4) 에 더 가까운 형태의 영상이다.

 

이런 차이는 PQ-Curve기반의 Technicolor HDR10, DolbyVision의 양태 OETF(OOTF+Inverse EOTF): Encoding-> EOTF(PQ): Decoding 와 정반대인

HLG10의 양태 OETF: Encoding-> EOTF(OOTF+Inverse OETF): Decoding 를 띄고 있다.

 

 

이 설명은 HDR의 개괄적인 순서이다. 새로운 개념으로 OOTF(Opto-Optical Transfer Function)등이구현되었는데,

HLG분야에서 자신들의 메커니즘을 이해시키기 위해서 만든 함수이다.

의미는 현실이 화면으로 보일 때, 화면과 유사하게 만들 수 있도록 함수관계를 정의하는 것이다.

NHK는 OOTF5)가 나옴으로 HDR에 대한 부족한 설명이 충족된다고 제시한다.

 

 

설명을 한다면, PQ(perceptual quantizer)-Curve기반의 HDR은 촬영한 영상을 TONE-MAPPING,

LIGHT BLOOM EFFECT를 이용해서 영상에 많은 정보를 부여하고 난 뒤에 디스플레이의 절대휘도(nit)와 영상신호를 통해서 영상을 확장한다면,

HLG(Hybrid Log-Gamma)는 화면휘도와 영상신호를 HLG시스템 감마와 밝기 조정이라는 상관관계를 통해서 상대적으로 영상을 HDR로 확장시킨다는 의미로 정의 내린다.

 

​

​

3) 이 메커니즘 부분은 작업자의 영역보다 기술의 영역이다.

 

4) LDR과 SDR은 동일한 의미이다.

 

5) NHK가 정의한 의미이다.

 

 

 

이를 도표로 설명하면, 아래와 같이 그려지는데, 여기서 OETF 기반을 HLG라고 말하며, EOTF 기반을 Technicolor HDR10, DolbyVision으로 말한다.

다르게 본다면, OETF 기반은 휘도값 자체를 상대적인 의미로 받아드린다면, EOTF 기반은 휘도를 고정된 절대값6)으로 받아드린다는 의미이다.

 

​

그러나 HDR 자체가 PQ-Curve기반으로 탄생했다는 것을 기본으로 생각한다면,

몇몇 HDR 작업자나 영상제작자들이 HLG를 유사 HDR로 받아드리는 것도 무리는 아닐 것이라 생각한다.

 

6) DolbyVision이든 HDR10이든 UHD 상에서 현재 기술로 구현 가능한 최고 nit는 1000nit이다.

향후 TVlogic에서 2000nit 제품이 발매된다.

그러나 OLED 1000nit와 LED 2000nit의 차이가 어느정도일지 고민스럽다.

 

 

 

 

Nit란 무엇인가?

 

 

​Nit란 촛불 1개의 밝기를 의미한다. 거의 비슷한 의미로 1칸델라를 쓰이는데, 1칸델라가 1개의 촛불의 밝기라면 1nit는 1평방미터당 1개의 촛불의 밝기이다.

즉 칸델라와 nit의 차이는 단순히 밝기의 차이가 아닌 발광면의 밝기와 빚 자체의 밝기 차이로 볼 수 있다.

보통 nit의 개념이 활성화 되면서 모든 영상매체를 nit의 개념으로 환원하고 있다.

 

 

​

가령 영화관의 밝기는 48nit, 일반 PC용 모니터가 약 100nit이며, tv가 100~200nit 정도 된다.

HDR의 개념이 정립되면서 Dolby에서 만든 Prm-4220 모니터가 600nit, 현재 거의 유일한 HDR 모니터인 SONY BVM-X300은 1000nit이다.

돌비비전에 기준이 되는 Maui 모니터는 2000nit, pulsar 모니터는 4000nit이고 돌비에서 준비하고 있는 새로운 모니터는 8000nit라고 한다. 7)

tvlogic에서 새롭게 발매되는 HDR 모니터는 2000nit 수준이다.

보통 100nit와 1000nit의 차이는 1stop이며, 1000nit와 2000nit의 차이는 1stop이다.

 

 

 

 

 

 

7) 판매되지 않고 있다.

대신 돌비인증을 한다.

BVM-X300, TVLOGIC 모니터가 대표적이다.

돌비는 모니터 기준의 인증시스템으로 간주된다.

4000nit 인증은 모니터 기준의 인증으로 받아드려진다.

 

​

 

여기서 주의할 점은 1000nit, 1500nit등은 밝기만 의미하지 밝기의 차이를 만들어주지는 않는다는 것이다.

화면 전체가 1000nit라고 해도 화면만 밝은 것이지, 화면의 색이나 휘도의 차등을 이용해서 영상을 명확하게 만들지는 않는다.

 

HDR을 실제적으로 보려면 직하방식에 로컬디밍이 되어서, 한부분의 LED는 꺼지고, 한 부분은 극단적으로 밝아지는 정도의 수준으로 화면이 작동해야 하거나,

OLED가 되어야 한다.

LED 방식인 경우 LED 설치 구역이 보통 1500~2000개 수준이면 전문적인 모니터로 정의되며, 700~800수준이 일반 TV 수준이다.

 

직하식에 로컬디밍이 안되면, 1500nit나 2000nit라고 하더라도 일반 모니터보다 밝은 모니터이지, 결국 동일한 SDR 모니터 이다. 8)

결국 화면의 밝기로 HDR 모니터로 정의할 수는 없다.

 

 

8) 가장 정확한 HDR 모니터의 개념이다.

엣지식도 발매를 하지만, HDR 효과이지 진정한 HDR이 표시되기는 어렵다.

OLED-HDR 모니터는 제외이다. 방식이 다르다.

 

 

그럼 실제적인 HDR은 무엇인가? 그리고 실용화된 HDR은 무엇인가?

 

실제적으로 실용화된 HDR은 DolbyVision, Technicolor HDR10, HLG10, 필립스 HDR9)이다.

이전에는 DolbyVision, Technicolor HDR10, HLG로 봤으나 현재는 필립스 HDR까지 포함이 된다.

이들은 각자의 차이점을 가지고 있는 데, 또한 HDR의 기본적인 부분은 유사하다고 볼 수 있다.

 

 

일단 DolbyVision, Technicolor HDR10(이후 HDR10으로 표기), HLG10, 필립스 HDR의 차이를 검토를 하면,

 

 

라이선스 유무:

유 - DolbyVision

무- HDR10, HLG10, 필립스 HDR10)

 

 

해상도의 차이

UHD - DolbyVision, HDR10, HLG1011)

HD- DolbyVision, 필립스 HDR

 

 

색영역의 차이

BT2020- DolbyVision, HLG

P3-D65- HDR10(BT2020 표기)

P3-XYZ- DolbyVision 12)

 

​

 

 

9) 10) 필립스 HDR은 HD-HDR이 중심이다.

물론 UHD도 지원하지만, Smpte 1886 기반이라는 점에서 가장 화제가 되고 있다.

사실상 DolbyVision과 HDR10의 최대의 적이다.

 

11) 8K도 가능하다.

 

12) P3-XYZ와 P3-D65의 차이는 화이트포인트의 차이다.

D65는 ARRI 카메라에 최적화되어 있고, XYZ는 DCI(Digital Cinema Interface) 규격이다.

P3-XYZ의 다른 이름은 P3-DCI이다.

 

 

 

최대 NIT의 차이13)

10000nit: DolbyVision14) , HDR1015) , 필립스 HDR

2000nit: HLG10

 

 

커브의 차이

PQ-CURVE- DolbyVision, HDR10, 필립스 HDR

HLG- HLG10

 

 

프레임레이트의 차이

5994P, 60P- HDR1016) , HLG10, DolbyVision17)

24P, 25P, 50I- DolbyVision18)

 

 

최종 송출 포맷의 차이

IMF- DolbyVision, HDR10, HLG10, 필립스 HDR

Mp4-TS- DolbyVision19)

HEVC-TS- HDR10, 필립스 HDR, HLG10,DolbyVision,

AVI - DolbyVision20)

MOV- HDR10(422HQ)21) , HLG10, 필립스 HDR

Bluray- HDR10, 필립스 HDR22)

등으로 볼 수 있다.

 

 

이 내용은 기본적인 작업의 내용이고 향후 발전하거나 변화 가능하지만 현재 기준으로 일단 규정된 부분으로 생각하면 된다.

 

 

위의 부분을 잘 읽어보면 HDR종류에 대한 차이가 명확할 것이다.

여기서 중요한 지점이 있다.

가령 HDR-UHD에 대한 실제적인 제작을 할 때는 기본적인 색영역을 bt 2020에 맞추는 것이 정확하며,

HDR-UHD 컨버팅을 할 때에는 P3-D65에 맞추고 작업을 하는 것이 대략적으로 정확한 색상을 표현된다.23)

 

 

 

13) 표준 nit는 48, 100, 600, 1000, 2000, 4000, 8000, 10000nit이며, 시네마 규격은 현재 48nit+48nit이다.

향후 100nit+100nit로 발전할 예정이다. 이 부분은 미쯔비시의 레이저 광원 기술의 발달과 밀접한 관계가 있다.

현재 최고의 HDR-레이저 광원기술은 미쯔비시가 가지고 있다.

최고의 HDR-TV-모니터를 꼽는다면, 미쯔비시 LCD-65LS3와 LG 65G6K 시그니처 모델이다.

둘은 장단점이 있는데, LCD-65LS3는 최고의 색품질을 자랑하지만, 할로겐이펙트에 자유롭지 못하고,

LG 65G6K는 최고 HDR 품질과 OLED의 기능을 최고로 살리고 있지만, BT2020의 색 영역을 완벽하게 지원하지 못한다는 부분이 있다.

그러나 본인은 후자에 손을 들어주고 싶다.

 

14) DolbyVision의 2000nit, 4000nit 이슈는 Maui, pulsar를 사용했을 경우이다.

실제로 거의 구할 수 없다.

 

15) Dolby는 1000nit라고 HDR10에 대해서 정의하지만, 동일한 PQ를 사용한다는 점에서 10000nit 가 맞다.

하지만, 이 둘의 차이는 엄격한데, Dolby는 시네마 규격에 가깝다면, HDR10은 블루레이 규격이나 VOD 규격에 가깝다.

 

16) HDR10은 사실상 프레임레이트에 자유롭다.

 

17) 2016년 10월에 5994p, 60p 지원 CMU가 발표된다.

 

18) 사운드 이슈이다.

 

19) 결국 MP4-TS도 HEVC 코덱이다.

 

20) HD 해상도일 때.

 

21) Amazon Prime 방식

 

22) 향후 출시예정

 

23) 결국 Smpte ST 2086은 BT2020으로 출력한다.

 

 

​

HDR의 제작적인 부분에 대한 검토

 

​

색 이론적인 전제:

 

HDR영상을 제작한다는 의미는 ACES-WORKFLOW를 준수해서 색영역을 만든다는 의미와 같다.

즉 이미 HDR의 색영역은 ACES를 기본으로 삼고 있고, ACES가 너무나 넓은 색영역을 이해하기 쉽게 하기 위해서 ACESPROXY와 ACESCC를 만든 것처럼,

HDR은 WCG(WIDE COLOR GAMUT)으로 한정 한다.

그러나 원론적인 영역과 조금 다른 부분이 있는데, WIDE COLOR GAMUT은 D50을 기준으로 작성되었다면,

HDR-WIDE COLOR GAMUT은 D65를 화이트포인트로 주로 사용한다.

 

 

HDR-WIDE COLOR GAMUT은 너무나 넓은 색영역을 사용하는데,

이를 KODAKCHROME 색영역으로 크롭시키거나 확장시키면서 HDR-WIDE COLOR GAMUT을 보완한다.24)

 

 

실제:

HDR 촬영을 통한 제작에 대한 논의를 한다면, HDR 촬영장비로는 해외와 국내가 약간의 차이가 있다.

 

 

해외는

- PANAVISION Millennium DXL

- ARRI 65

- SONY F65

- panasonic Varicam LT 35( HFR)

 

 

필름카메라-필름은

- ARRIFLEX-KODAK VISION3

를 선호한다.

 

 

한국은

- Sony F65

- Sony F55

를 선호한다. 25)

 

 

 

24) 이 부분은 상당한 부분에 대해서 검토를 해야 하는데, WCG이 VISION3 색영역을 강조하는 것으로 봐야한다. 크롭되는 것은 아니다.

 

25) RED사 제품은 제품명처럼 RED 색영역에 문제가 해결되지 않고 있다.

DI에서 작업을 통해서 색조절을 할 수 있으나, 상당히 난해한 부분이 있다.

흔히 HDR을 논의할 때, RED사 제품을 말하지만, 실제적으로 HDR 작업을 하면 RED사는 비추이다.

 

 

 

렌즈는 ARRI26) 나 COOKE, PANAVISION 등을 선호한다. 물론 그밖에 제품도 가능하다.

하지만 해상도, FLARE27) 현상 등 HDR등에 필요한 작업을 하려면 어쩔 수 없는 선별적인 고민을 해야 하는 부담이 있다.

 

위의 제품들은 대체적으로 특징을 가지고 있는데, F55를 제외하고 RAW 기반의 영상을 구현하는데 적합하게 제작되었거나 자체적인 영상포멧을 가지고 있다.

 

가령 PANAVISION Millennium DXL은 R3D 파일 포맷 형태로 출력이 되지만, PANALOG28) 가 지원되지 않는 후반시스템에 대해서는 제대로 된 색을 낼 수 없다.

 

여기서 중요한 지점이 또 있다. 워크플로우를 정확하게 구성해야 한다는 점이다.

일단 정확한 LOG 혹은 색영역, 코덱이 적용되지 않으면 HDR의 가장 중요한 첫 대응인 TONE-MAPPING, LIGHT BLOOM EFFECT가 제대로 진행되지 않는다.

TONE-MAPPING이 올바르게 진행되지 않으면, LIGHT BLOOM EFFECT와 콘트라스트가 극단적으로 올라가는 현상을 겪게 되는데,

이럴 경우 상당히 복잡하고 어려운 색보정 작업을 진행해야 한다.

 

 

HDR의 가장 중요한 요소: TONE-MAPPING, LIGHT BLOOM EFFECT.

 

TONE-MAPPING이란?

 

실제적인 작업상에서 TONE-MAPPING이란 가장 심미적인 영역이다.

TONE-MAPPING을 통해서 영상이 BT2020, P3-D65에 맞추어지며, 이 맞추어진 영상을 PQ-Curve나 HLG에 적용해서 우리가 볼 수 있는 영상이 되는 것이다.

TONE-MAPPING은 대부분 HDR Colorist이나 HDR Mastering을 통해서 작업을 하는데,

일단 시스템에서 TONE-MAPPING을 실제적으로 작업이 가능하게 만들어주는 옵션이 필요하다.

대체적으로 TONE-MAPPING은 다른 의미로 기존 영상의 색 영역을 ACES에 맞추고, BT2020이나 P3-D65로 CROP 시킨다.

후반 시스템별로 차이는 있지만 이 부분은 상당히 복잡하고 다채로운 부분이라 볼 수 있다.

현재 Colorfront는 TONE-MAPPING에 대한 자체적인 엔진을 가지고 있어서 HDR 작업을 쉽게 도와준다.

자동 시스템으로 불가능한 영역이다.

이 부분은 Colorist의 분야이다. 29)

 

 

 

26) Master prime 계열을 말한다.

 

27) LIGHT BLOOM EFFECT와 관계 깊다.

 

28) PANALOG는 Colorfront EXD에 최적화 되어 있다.

 

29) HLG의 가장 어려운 부분이다. HLG를 기반으로 RAW 송출을 해도, 정확하게 수치나 컬러보정값이 맞지 않으면, 색공간이 변형된다.

이 문제는 가장 논의가 많은 부분이며, NHK, BBC 자체에서도 계속적으로 논의되고 있는 부분이다.

하지만 DolbyVision이나 HDR10은 이 부분에 자유롭다.

 

 

 

LIGHT BLOOM EFFECT란? 30)

 

실제적인 작업에서 밝기를 강조해서 극단적인 영상의 대비감을 주는 작업이며, HDR의 필수적인 작업이다.

이 효과는 filmlog를 사용해서 시각을 영상의 암부부분으로 이끄는 효과를 만들어낸다.

기본은 Kodak 크롬 필름 마스터작업에서 얻어졌다. 31)

이러면 광원 부분이 극단적으로 밝아지는 효과를 만들어져서 암부를 바라보게 되며, 암부가 밝아지게 느끼는 효과도 동시에 얻어낼 수 있다.

이 부분은 마스터링 작업자의 분야이다. 32)

 

 

 

30) 고품질의 카메라를 사용하는 이유 중 가장 중요한 요소이다.

ARRI65, SONY F65등의 상위카메라에 대한 작업은 LIGHT BLOOM EFFECT에 대해서 손쉽게 작업할 수 있다.

 

31) HDRR과 동일한 명칭에 동일한 효과이지만, 다른 근본적인 영역을 가지고 있다.

전자는 CG의 기술적인 영역이라면, 후자는 필름에서 만들어진 경험적인 영역이다.

 

32) 정말 중요한 요소이다.

현재 Colorfront 제품군만 가능하다.

 

​

​

​

미장센을 꾸밀 때- 실제적인 촬영을 할 때

 

우리가 기본적으로 알아야 하는 지점은 SDR-LDR 촬영시 모든 영상이 100NIT 아래로 밝기가 만들어진다는 것이다.

즉 영상의 한계 밝기가 100NIT이다.

이는 다른의미로 모든 밝기를 100NIT 아래로 한정하겠다는 의미이다.

즉 10000NIT 태양도 100NIT 이하로 보여지며, 1000NIT도 100NIT 아래로 영상이 구성된다. 

 

HDR은 현재 나온 LG나 삼성의 TV를 기준으로 HDR10이나 DolbyVision을 기준으로 삼으면 1000nit아래로 구성된다.

물론 DolbyVision의 동적메타데이터를 사용하면 좀더 다르지만, 일단 1000nit를 기준으로 삼는다면, 영상은 1000nit까지는 PQ-Curve에 맞게 자유롭고 정확하게 표현된다.

 

결국 PQ-1000nit안에서 구성된 화면은 PQ-1000nit가 넘은 오브제가 화면 안에 구성이 되면, 1000nit로 표현이 되며, 600nit 영상은 600nit로 표현된다.

단 SDR-LDR에서 100nit 보다 낮은 nit를 가진 오브제는 HDR에서도 100nit 이하로 낮게 표현된다.

이를 그림으로 표현하면 아래와 같이 된다.

 

 

이러한 점을 고려하고, 1000nit 보다 높은 nit를 가진 오브제를 계속 화면에서 보여준다면, 1000nit 화면에서 1000nit로 화면이 한정된다는 것을 알게 된다.

8000nit도 1000nit로 표현되며, 10000nit도 1000nit로 표현된다.

하지만 nit는 환하게 만든다는 측면도 있기 때문에, 1000nit 이상의 화면을 계속 HDR TV에서 보여준다면, LIGHT BLOOM EFFECT만 진행된다.

 

 

그래서 대다수 HDR 촬영은 약 400nit 이하의 오브제를 기준으로 촬영을 하게 된다.

여기에는 중요한 이슈가 있는데 일반적인 OLED TV가 600nit를 실제적인 최대 밝기로 제작되고,

1000nit의 메타데이터값을 인식하면 600nit에 맞게 밝기와 환하기를 crop 시키기 때문이다.

 

즉 우리가 제작하고 있는 HDR 영상보다 HDR TV화면은 상당히 다르게 나오기 때문에 이러한 점을 충분히 생각하고 제작해야하는 부분이 있다.

 

 

위와 같은 핵심 문제들을 인식하고 작업을 하지 않으면, HDR 영상을 만들시 적색, 노란색, 청색들이 TONE-MAPPING시 번지는 현상이 일어나거나

LIGHT BLOOM EFFECT에 문제를 일으켜서 화면상의 광원 주변에 색이 상당히 이상하게 나오는 현상을 겪게 되는데, 이러한 화면은 대부분 쓰지 못하는 경우가 많다. 33)

 

 

33) 다시 말하지만, 숙련된 HDR Colorist들은 이 부분의 문제를 해결한다.

 

 

 

파일의 비트수

 

DolbyVision은 10bit+2bit 메타데이터, HDR10은 10bit, HLG1034) 은 10bit 영상으로 제작된다.

이는 다르게 말하면, 영상 제작시 이 bit 수보다 높은 bit를 가진 영상으로 제작해야 정확한 색이 나온다.

 

가령 4k-30p로 촬영할 수 있는 Panasonic GH4를 이용해서 HDR 영상을 제작하려 한 적이 있는데, TONE-MAPPING시 끔찍한 번짐으로 고생한 적이 있고,

번진 부분은 영상을 포기한 적이 있다.

그 이유를 알고나서 실소를 지었는데, Panasonic GH4는 8bit 영상제작이 기본이기 때문이다.

다른 관점으로 본다면, 영상이 4k시에 yCbCr 4:2:2 이하로 제작이 되면, HDR 작업시 몹시 어렵게 된다.

결국 영상을 촬영하지 않고, HDR 리마스터링을 통해서 HDR 영상을 제작해도 UHD-yCbCr 4:2:2 수준의 영상으로 진행되어야 효과적인 HDR 효과를 기대할 수 있다. 35)

 

 

 

촬영의 이후-데이터 관리

 

본인은 될 수 있으면, 촬영 후 DIT들이 LDS36) 까지 작업을 해서 보내주는 것을 선호하며, 씬들에 대한 Metadata가 나와있는 pdf까지 받는 것을 원한다.

더 많이 해줄 수 있으면, 영상을 집주할 때 CDL metadata와 DB data까지 보내준다면, 현장과 유사한 화면 환경으로 영상데이터를 검토할 수 있다.

그러면 촬영감독과 감독이 의도한 HDR화면과 미장센에 대한 이해도를 높일 수 있다. 37)

 

 

 

34) 8K는 12Bit이다.

 

35) ONE-MAPPING, LIGHT BLOOM EFFECT의 영역의 문제이다.

 

36) Lens Data System을 의미한다.

 

37) 해외는 이 방식이 주요하게 자리잡고 있다.

​

 

 

HDR 후반작업

HDR 후반작업의 작업 표.

촬영부터 전반적인 개괄을 정리한 그림이다.

대부분 작업을 통해서 이해하는 이상형의 작업형태이지만, HDR은 정말 이 형태를 따르는 것이 편하다.

 

 

 

후반 작업 시스템 분석

후반작업은 시스템의 특성을 타는데, 색보정 시스템도 몇 종류 제작되지 않았고, 마스터링 시스템도 아주 적다.

예전에 정리한 부분이 있는데, 다시 한번 검토한다면,

 

 

 

색보정영역에서.

 

- Technicolor HDR10 이 가능한 색보정 시스템

1. AUTODESK LUSTRE 색보정 시스템

2. BASELIGHT 색보정 시스템

3. SGO Mistika 색보정 시스템

4. Davinci Resolve 색보정 시스템

5. Quantel Rio 색보정 시스템

6. Digital Vision Nucoda 색보정 시스템

 

 

 

 

- DolbyVision와 Dolby CMU(Context Mapping Unit)와 같이 사용할 수 있는 시스템

1. AUTODESK LUSTRE 색보정 시스템

2. BASELIGHT 색보정 시스템

3. Davinci Resolve 색보정 시스템

 

 

 

- HLG가 가능한 시스템 38)

1. SGO Mistika 색보정 시스템

2. Davinci Resolve 색보정 시스템

 

 

 

 

마스터링 영역에서.

 

- DolbyVision, Technicolor HDR10, HLG 1.2, 필립스 HDR이 가능한 시스템.

1. Colorfront Transkoder 2016 마스터링시스템

 

- Technicolor HDR10이 가능한 시스템

2. Ateme Titan File 마스터링시스템

 

등으로 나누어진다.

​

 

 

38) 아직 HLG1.2는 Colorfront만 지원한다.

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​

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각사의 제품의 특징을 본다면,

 

 

1. AUTODESK LUSTRE 색보정 시스템은 가장 정확한 색을 표현한다.

초기에 2997버그로 인하여, 한국에서 상당히 많은 지지자를 잃은 제품이기도 하다.

그러나 AUTODESK LUSTRE 자체가 영화용 작업 시스템을 기본으로 구현되었다는 것을 생각할 때, 초기 엔진의 문제는 어쩔 수 없는 한계라고 보인다.

현재 가장 풍부한 색상계조를 가지고 있지만, 문제는 기술 개발이 무척 더디다는 것이다.

물론 AUTODESK LUSTRE를 개발했던 Colorfront팀들이 자사제품 이외에 LUSTRE개발에 더 이상 개발에 참여를 안 한다는 점이 큰 문제이다.

하지만 꾸준한 사용자와 정확한 색공간등은 현재까지 많은 지지자를 가지고 있다. 39)

 

 

2. BASELIGHT 색보정 시스템은 가장 많이 팔린 색보정시스템 중에 하나이다.

자체 색공간을 통해서 좀더 고급스러운 색을 만들어 내었고, 이는 컬러리스트들의 열정적인 지지를 얻어내고 있다.

특히 정확한 동작과 고급스러운 블랙버드판넬은 한결높은 수준의 색보정을 한다는 느낌을 만들어 준다.

그러나 최근 들어 개발진들의 노쇠화로 인해서 제품의 버그가 계속적으로 발생되고 있으며, 새로운 기술을 빨리 적용하지 못한다는 문제가 대두되고 있다.

그러나 역시 좋은 시스템이다.

 

 

3. Davinci Resolve 색보정 시스템은 색보정을 영상작업의 기본적인 형태로 자리잡게 만든 시스템이다.

저렴한 가격, 풍부한 기능과 플러그인은 어디서든 볼 수 없는 훌륭한 영상을 만들 수 있게 하였다.

그러나 저렴한 가격은 Davinci Resolve 색보정 시스템이 정확한 색을 내는 기본적인 조건중 하나인 코덱부분을 모두 삭제하게 만들었고,

lut를 통해서 그 부분을 보강하도록 하였다.

별도의 코덱변환시스템이 필요하다.

 

 

4. SGO Mistika 색보정 시스템은 합성기반의 색보정 시스템이다.

빠른 속도와 강력한 성능, HDR기능등은 상당히 높은 기술적인 특징을 가지고 있다.

그러나 상이한 인터페이스, 현재 가장 높은 가격대의 제품, 부실한 A/S등은 약점으로 부각된다.

 

 

5. Digital Vision Nucoda 색보정 시스템은 최고 성능의 DVO(Digital Vision Optics)를 탑재하고 있다는 점으로도 주목 받을 만하다.

그러나 고가의 시스템에 생소한 인터페이스는 상당히 난해한 부분이 있다. 최초의 Dolby CMU가 탑재된 시스템이다.

 

 

 

39) 내년을 기점으로 새로운 버전이 나온다.

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6. Quantel Rio 색보정 시스템은 현재는 소수만 사용하지만, 한때 최고의 색보정시스템으로 BASELIGHT와 자웅을 나눌 정도로 좋은 시스템이다.

하지만 자체 하드웨어, 느린속도, 높은 유지보수 비용등이 약점이 되어서 현재는 가장 사용하기 난해한 시스템중 하나가 되었다.

그러나 높은 기술력으로 실시간 8K-HDR 구현등 최고의 기술력을 보여주면서 일본에서 제2의 전성기를 누리고 있다.

 

 

여기서 추천한다면, DolbyVision과 Dolby CMU를 공유할 수 있는 시스템인데, HLG10에서 HDR10 등은 일정한 방식에 의해서 마스터링영역에서 변환가능하다.

하지만 DolbyVision는 별도의 시스템들이 상당히 필요한 영역이며, HDR의 가장 기본적인 원리를 체계화 시켰다는 점에서

DolbyVision과 호환성이 뛰어난 제품들이 더욱 좋은 작업을 할 수 있는 기회라고 생각한다.

 

 

여기서 중요한 것은 HDR을 제작하는 방법이다.

 

 

 

 

 

HDR에 대한 마스터링 방법과 시스템

 

1. 색보정시스템에서 PQ-Curve를 적용한 HDR 영상의 DPX를 출력해서 마스터링에서 Smpte ST 2086 혹은

그에 상응하는 메타데이터를 적용해서 송출코덱으로 출력한다.

 

2. SDR 색보정 후, 마스터링시스템에서 TONE-MAPPING, LIGHT BLOOM EFFECT을 통해서 HDR 색보정을 한 뒤에 Smpte ST 2086

혹은 그에 상응하는 메타데이터를 적용해서 송출코덱으로 출력한다.  40)

​

이 두가지 방법으로 나뉜다.

 

1번과 2번은 상당한 차이를 가지고 있는데, 사용 방법이나 시스템의 적용 방식도 다르다.

 

 

40) 송출코덱은 HEVC-TS-(52-BT2020_nit1000)이다.

 

 

 

1번은 ATEME TITAN FILE SYSTEM를 기준으로 적어놓은 내용이며, 2번은 Colorfront TransKoder41) 를 기준이다.

 

 

보통 국내는 1번을 기준으로 작업을 하며, 미국이나 영국, 일본 등은 2번을 기준으로 작업을 한다.

둘의 차이는 정교화 과정과 디지털 손실에 대한 최소화 과정으로 볼 수 있다.

 

1번 작업을 기준으로 삼는다면, TONE-MAPPING과 PQ-CURVE 작업 이후 송출코덱에서 변화된 색상에 대한 교정이 문제가 될 수 있지만,

컬러리스트에게 HDR에 대한 기준을 설정할 수 있는 권리를 부여한다.

 

 

2번 작업을 기준으로 삼는다면, 정확한 TONE-MAPPING, LIGHT BLOOM EFFECT등 변화된 색상과 효과의 교정이 원활하지만,

새로운 HDR 마스터링 Superviser가 생긴다는 점에서 후반의 중심을 어떻게 둘지 고민스러운 부분이 있다.

 

 

대체적으로 2번 작업 형태가 1번 형태보다 높은 퀄리티의 작업을 표현할 수 있다.

Netflix, Amazon, DolbyVision, Technicolor등은 2번 형태의 작업 방식을 선호한다. 42)

 

 

 

참조: 동적 메타데이터, 듀얼레이어

​

동적메타데이터는 HDR RANGE와 HDR AMOUNT를 조정해서 현재 실현가능한 최종 nit 값인 1000nit에 변화를 만들어서 화면자체를 다채롭게 만드는 작업을 의미한다.

또한 LIGHT BLOOM EFFECT에 대해서 어느정도 조정이 가능하다.

​가령 화면의 오브제가 필요한 nit가 300nit이지만 감독의 의도에 의해서 200~500nit 정도로 조정해서 오브제에 더 많은 효과감을 부여하는 것이다. 43)

 

 

 

41) 삼성의 HDR 색영역은 Technicolor, Amazon, Colorfront와 협력 하에 만들어진다.

 

42) HDR 제작, 리마스터링, 컨버팅이란 영역적 특징을 검토해야한다.

​

​43) 근본적으로 LIGHT BLOOM EFFECT와 관계된 영역이다.

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동적메타데이터는 HDR RANGE와 HDR AMOUNT를 조정해서 현재 실현가능한 최종 nit 값인 1000nit에 변화를 만들어서 화면자체를 다채롭게 만드는 작업을 의미한다.

또한 LIGHT BLOOM EFFECT에 대해서 어느정도 조정이 가능하다.

​가령 화면의 오브제가 필요한 nit가 300nit이지만 감독의 의도에 의해서 200~500nit 정도로 조정해서 오브제에 더 많은 효과감을 부여하는 것이다. 43)

 

 

 

43) 근본적으로 LIGHT BLOOM EFFECT와 관계된 영역이다.

​

 

듀얼레이어는 영상에 1개 레이어를 덧입혀서 PQ, 동적메타데이터, TONE-MAPPING, LIGHT BLOOM EFFECT-DATA(HDR 그레이딩),

색공간데이터을 포함시켜서 SDR은 싱글레이어로 HDR은 듀얼레이어로 반응하게 만드는 DolbyVision의 형태이다.

동적메타데이터나 듀얼레이어 모두, Smpte 209444)에 정의되어 있는데,

현재 동적메타데이터는 hdmi2.0a에서 출력가능하지만 듀얼레이어는 hdmi2.1에 정의 되어 있는 관계로 내년정도에 활성화 될 것으로 판단된다.

 

 

관련 시스템은 Colorfront Transkoder2016과 Dolby CMU이다.

현재 동적메타데이터를 지원하는 유일한 시스템이며, 듀얼레이어는 지원하는 시스템이 발매 혹은 발표되지 않았다.

 

 

 

 

 

44) Smpte 2094-10, Smpte 2094-20

 

 

 

 

마스터링 시스템의 비교

 

1번의 기준인 ATEME TITAN FILE SYSTEM은 사용의 단순함으로 대량 컨버팅이 요구되는 업체에서 많이 사용된다.

특히 초기에 모 전자사의 도움을 받아 많이 보급이 되었다.

하지만 현재까지 DolbyVision지원이 안 되고 있으며, 제품 자체가 철저한 트렌스코딩 시스템에 가깝다는 점에서

색보정과 톤매핑이 필요한 HDR 제작에서 기능을 추구하지 못하고 있다.

 

 

2번의 기준인 Colorfront TransKoder은 소량 정밀한 HDR 작업이 필요하거나 컨버팅이 필요한 업체에서 사용된다.

일단 어느정도 커스텀화가 되기 때문에, 많은 작업을 쓸 때, 능동적으로 구성이 가능하지만, 특이한 형태의 타임 라인 형태등 적응이 어려운 부분이 있다.

그러나 현재 최고수준인 HDR 기능과 마스터링 기능은 세계에서 가장 많이 사용되고 있다. 45)

 

 

 

HDR 송출 서버

 

현재 HDR 송출서버는 HARMONIC, SONY, 지멘스, ELEMENT 등이 제작에 성공하였으며, 한국은 SONY 제품을 대체적으로 많이 사용한다.

 

 

SONY 4K서버는 SBS와 KTSKYLIFE등에서 사용되고 있으며, ELEMENT는 SKB, 지멘스는 KTSKYLIFE등에서 사용되고 있다.

 

SONY 제품군은 높은 성능으로 많은 만족을 주고 있다.

그러나 XAVC46) 코덱만 지원하기 때문에, 점차적으로 HARMONIC이나 지멘스 서버로 옮겨가는 추세이다.

특히 HARMONIC은 UHD FORUM에서 나오는 연구결과를 수용하고 있다.

 

 

 

45) TONE-MAPPING, LIGHT BLOOM EFFECT가 자유롭고, PQ, HLG, DolbyVision 대응이 자유롭다.

 

46) 한국은 4k 영상에서 Prores422HQ를 XAVC-Intra300으로 변환해서 사용한다.

한국의 UHD 화질이 떨어지는 것은 당연하다.

이는 차후에 가장 심각한 이슈가 될 것이다.

 

 

 

 

 

 

결어

 

개괄적으로 HDR에 대한 정리를 했다.

물론 이보다 더욱 많은 내용이 있고, 동적메타데이터나 듀얼레이어등의 HDR기술도 선보였기 때문에, 그 새로운 영역도 연구해야 할 부분이다.

그러나 지금은 이전에 시스템 구축, 카메라 선택 등부터 HDR의 기초적인 개념까지 전체적으로 한번 읽어 봐야하는 시기가 온 것도 사실이다.

 

HDR은 계속 발전할 것이다. 또한 SDR과 공존을 모색하거나 SDR을 사라지게 만드는 결과를 만들지 모른다.

그건 앞으로 올 현상이자 테제이다.

지금은 HDR에 대한 대응이 필요한 시기이며, 정확하게 제작부터 송출까지를 대응해야 한다.

 

 

 

 

 

 

글쓴이 소개

 

약력

ICA 수료, OCP

현 영화사 청어람 테크니컬 슈퍼바이저

현 영화사 루이 대표

필름기반 영화 [꽃피는 봄이 오면] Technicolor HDR10 - UHD Dolby-Atmos 리마스터링 제작

PICF: Technicolor HDR10 상영용 소스 제작 및 HDR 강의

이 글은 한국방송촬영감독연합회에서 발간하는

[촬영감독]지 2016 가을/겨울호에 실린 글의 원본 글입니다.

[출처] HDR에 관한 기술 정리|작성자 나감독

http://1967jk.blog.me/220840960612