Hoe goed zijn films op Ultra HD blu-ray?
Hoe goed zien films op Ultra HD blu-ray er echt uit?
Blu-raydiscs en Full HD-videostreams zien er best aardig uit, maar voor een echt goede beeldkwaliteit kun je beter naar de Ultra HD-versies kijken. Tenminste, als je de grote studio's in Hollywood mag geloven. We wilden wel eens weten of dat ook echt zo is.
Critici beweren dat veel Ultra HD blu-rays nep zijn: in plaats van een native 4K-resolutie krijg je dan een door een filmstudio omhoog geschaalde 2K-versie die eigenlijk nog op 1080p-niveau zit (zie het kader 'Resolutie in de (thuis)bioscoop'). Dan kun je net zo goed de goedkopere blu-ray-versie kopen en door je 4K-tv laten upscalen.
In dit artikel gaan we de technische verschillen tussen UHD en Full HD nader bekijken en hoe die zich verschillend naar de praktijk vertalen. We doen dit aan de hand van Ultra HD-blu-rays en blu-raydiscs, maar de meeste conclusies gelden ook voor streamingdiensten. Die videodiensten werken echter met veel lagere datarates en gebruiken vaak andere compressiemethoden dan bij fysieke media wordt gebruikt. Die twee factoren kunnen een behoorlijk effect op de beeldkwaliteit hebben. De schijven zijn daarentegen aan strenge specificaties gebonden, wat het vergelijken eenvoudiger maakt.
Digitale producties
Allereerst de resolutie. Het spreekt voor zich dat die, los van de native resolutie van een UHD-blu-ray, afhankelijk is van de resolutie die het bronmateriaal te bieden heeft. Moderne camera's nemen inmiddels al op boven 4K-niveau. Dergelijke films worden met een resolutie van 5K of zelfs 8K opgenomen.
De eerste films die met digitale camera's werden opgenomen, hebben nog lagere resoluties. Star Wars: Episode II werd bijvoorbeeld opgenomen met een Sony CineAlta HDW-F900-camera met een resolutie van 1080p. Maar ook bij nieuwere producties werden lange tijd ingewikkelde scènes toch nog opgenomen met 1080p- en 2K-camera's als de SI-2K, die door zijn afmetingen en flexibele instelmogelijkheden dan blijkbaar een betere keuze was dan een camera met een hogere resolutie.
Een wijdverspreide misvatting is trouwens dat de resolutie van de camera's overeenkomen met afgeronde K-waarden. In de praktijk hebben veel camera's sensoren met sterk afwijkende resoluties tussen de 2K en 4K, zoals bijvoorbeeld bij de film Miss Peregrine's Home for Peculiar Children, die met Alexa-XT-serie camera's met 2,8K-resolutie is opgenomen. Dat levert dan een zogenaamde 4K-DI (Digital Intermediate) op, waarvan versies worden gemaakt voor digitale bioscopen, UHDblu-rays en streamingdiensten. Die zijn dan wel niet op volledige 4K-resolutie, maar toch weer een stuk beter dan 2K. De aanduidingen geven ook niet altijd een even duidelijk beeld over hoeveel hoger de resolutie daadwerkelijk is: aangezien het aantal beeldpunten zowel horizontaal als verticaal toeneemt, heeft een 2,8K-resolutie al het dubbele aantal beeldpunten dan 2K.
Momenteel maken filmmakers ook veel gebruik van de zogenaamde opengate-optie van de Alexa XT-modellen, waarbij de volledige sensoroppervlakte van 3414 × 2198 kan worden gebruikt. Die 3,4K-modus is bijvoorbeeld gebruikt bij de nieuwste Tomb Raider-verfilming en bij Black Panther. Bij 3,4K-opnamen kun je door de ongebruikelijke beeldverhoudingen van ongeveer 1,55:1 weliswaar niet het hele beeld gebruiken, maar uiteindelijk zit je toch op de drievoudige resolutie van 2K.
Op de laatste pagina van dit artikel geven we enkele voorbeelden van films die in 4K of hoger zijn opgenomen en in 4K-resolutie op UHD-blu-ray zijn terechtgekomen, waarbij die transfer bijzonder goed geslaagd is.
Van analoog naar digitaal
Voordat er digitale films in de bioscoop verschenen, werd alles op analoge film opgenomen op 35 mm, 70 mm (feitelijk 65 mm) of in het mammoetformaat IMAX. En ook nu nog worden er films analoog opgenomen, bijvoorbeeld omdat regisseurs als Quentin Tarantino en Christopher Nolan dat om allerlei artistieke redenen doen.
Omdat je in de analoge wereld niet kunt spreken over pixels, is het de vraag hoe dergelijke films op UHD-blu-ray belanden. Analoge films worden gedigitaliseerd door elk afzonderlijke frame in te scannen. Dergelijke scanners werken met verschillende resoluties, waarbij je in het algemeen kunt stellen dat een scan met een hogere resolutie ook voor een scherper digitaal resultaat zorgt. Maar op gegeven moment worden daar ook bepaalde grenzen bereikt.
Experts zijn het niet met elkaar eens wat de optimale vereisten zijn bij de digitale transfer van analoge films, maar in het algemeen is er wel consensus dat een film in het standaard 35mm-formaat goed genoeg is voor een scan op 4K-resolutie. Bij de oorlogsfilm Dunkirk werden de 70mm-opnamen in 6K gescand en de IMAX-scènes in 8K [2].
Hoe goed het gescande materiaal er uiteindelijk uitziet, hangt af van meerdere factoren. Een daarvan is natuurlijk de kwaliteit van de scanner, maar ook van de kwaliteit van het beschikbare originele materiaal, dat door verouderingsprocessen, krassen en een bepaalde mate van verontreiniging beter of slechter kan zijn. Met enige moeite kun je er nog meer
uit halen, bijvoorbeeld door het originele materiaal voor het scannen te reinigen of de digitale kopie nog na te bewerken.
Een ander belangrijk aspect bij analoge film is de korrel van het filmmateriaal, die afhankelijk is van het type film en de (chemische) ontwikkeling die is gebruikt. Ook daar zie je verschillen door de jaren heen, waar recentere films ondanks een hogere gevoeligheid toch minder storende korrels tonen dan minder gevoelige films die ouder zijn.
Studiopolitiek
De strategie waarmee studio's hun films op thuismedia overbrengen zou eigenlijk voor de hand moeten liggen: van analoge films en digitale films die met een hogere resolutie dan 2K zijn gefilmd, maak je een 4K-master, terwijl je van andere films 2KDI's maakt, aangezien je toch niet veel meer uit het bronmateriaal kunt halen. Dat zou dan namelijk omhoog geschaald op een UHD-blu-ray worden gezet. De realiteit ziet er anders uit: Disney heeft bijvoorbeeld van Guardians of the Galaxy Vol.2, die deels in 8K is opgenomen, een 2K-master gemaakt en ook Warner heeft de 6K-productie Legend of Tarzan naar 2K omgezet. De 3,4K-producties Black Panther en Tomb Raider kregen van de studio's dan weer wel 4K-DI's.
De studio's maken de Digital Intermediate niet pas op het moment dat een film op UHD-blu-ray moet verschijnen. Vaak maken ze die al voor voorvertoningen in digitale bioscopen of voor de productie van de blu-ray of de streamingversie. Als er een al 2K-DI-versie is, kan een studio bedenken dat het financieel interessanter is om die versie te gebruiken voor de thuisbioscoopmarkt in plaats van geld te steken in een nieuwe 4K-master.
Achter de strategie zit in veel gevallen ook een politieke overweging. Bij klassiekers als 2001 - A Space Odyssey nemen studio's vaak rustig de tijd om het optimale uit het bronmateriaal te halen. Bij nieuwe titels lijken ze echter niet zoveel moeite te kunnen of willen nemen. Een andere reden is wellicht dat een master in 4K niet alleen een veel hogere resolutie heeft, maar dat de hoeveelheid data ook gigantische toeneemt, waardoor het hele productieproces een stuk trager verloopt dan bij een 2K-versie.
Ultrahoge resolutie, kleuren en contrast
De studio's vertellen graag dat een UHDblu-ray van een 2K-DI er stukken beter uitziet dan de blu-rayversie. Ze beweren dat de door hen gebruikte upscalingmechanismen beter naar 4K kunnen omrekenen dan de tv's of videospelers die consumenten thuis hebben. Ze komen met het argument dat de videogegevens op de UHD-blu-rays met de bijzonder efficiënte codec HEVC alias H.265 worden gecomprimeerd, terwijl blu-raydiscs alleen de eerdere generatie compressieformaten MPEG-2, H.264 en VC-1 ondersteunen.
Maar de studio's halen bij de 2K-discussie met name het argument aan dat UHD ook op andere vlakken superieur is aan Full HD. Dat zou wat de kwaliteit betreft bovendien zwaarder meetellen dan puur de resolutie. De blu-ray werd geïntroduceerd tijdens de opkomst van flatscreentv's en is een techniek gebaseerd op de richtlijnen van de Internationale Telecommunicatie-unie (ITU), en later nog de beperkt uitgebreidere ITU-R Rec.709 en BT.1886-richtlijnen, die nog in de tijd van de buizen-tv's werden opgesteld. De UHD-blu-ray ondersteunt daarentegen een grotere kleurruimte volgens de BT.2020-richtlijn en een grotere contrastruimte (High Dynamic Range, HDR).
De contrastruimte van Rec.709 noemt een dynamisch bereik van zeven contrastniveaus, terwijl moderne beeldsensoren aanzienlijk beter kunnen presteren en 14 tot 15 niveaus kunnen verwerken. De Silicon Imaging SI-2K, de 2K-camera die we eerder al noemden en die bij veel filmproducties tussen 2009 en 2014 gebruikt werd, haalt volgens de fabrikant meer dan 11 niveaus.
De maximale helderheid komt bij Rec.709 niet verder dan 100 candela per vierkante meter (cd/m2), oftewel 100 nits. Dat is inmiddels een zwaar achterhaalde waarde, want afgelopen jaar produceerden tv-fabrikanten al 4K-lcd-tv's met een piekwaarde van 2000 nits. Zelfs oled-tv's, die aangeprezen worden voor hun zwartwaarden, halen waarden van 540 nits en hoger.
De tv's halen de waarden van BT.2020 nog niet helemaal, maar tonen al 20 procent meer kleuren dan Rec.709. Dat valt op bij goudkleuren en knalroze kleuren.
HDR
Bij UHD-blu-ray mag er pas sprake zijn van HDR wanneer die voldoen aan het HDR10formaat met een 10-bit resolutie. HDR10 is licentievrij en wordt door alle studio's ondersteund. Het vormt de basis van de PQ-curve die door Dolby werd ontwikkeld, waardoor het begrip PQ vaak ook synoniem aan HDR10 wordt gebruikt. De PQ-curve vervangt de gammacurve die bij de Standard Dynamic Range (SDR) wordt gebruikt en omvat helderheidswaarden tot 10.000 candela per vierkante meter – hoewel de huidige UHD-blu-rays met beduidend geringere piekwaarden worden gemasterd. Aanvankelijk gold een richtwaarde van 1000 nits, maar inmiddels wordt er van die vaste waarde afgeweken. Omdat HDR100 een statisch procedé is, kunnen de filmstudio's de gewenste beeldindruk maar één keer bepalen voor de gehele video. Dat is dan in tegenstelling tot Dolby Vision, het propriëtaire dynamische HDR-systeem van Dolby, waarbij de gewenste beeldindruk in de metadata van elk afzonderlijk frame kan worden vastgelegd. De kleurresolutie van een UHD-blu-ray kan daarbij dan ook waarden halen tot 12 bit. Dan staat ook nog HDR10+ in de startblokken Die derde HDR-methode wordt ondersteund door Samsung, Panasonic en Philips, en de eerste schijven met HDR10+ zullen nog dit jaar verschijnen. De kleurresolutie zit net als bij HDR10 op 10 bit, maar ook hier kunnen de instellingen per frame worden bepaald. HDR10+ en Dolby Vision zijn optioneel bij UHD-blu-rays en als ze al op een schijf staan, zal daar ook een HDR10-versie bij zijn.
De kwaliteitswinst die HDR10 boven SDR heeft, is te zien bij de UHD-blu-ray van de nieuwste Tomb Raider. De blu-rayversie presteert al uitstekend wat resolutie, contrast en rust in het beeld betreft, maar de HDR-versie biedt meer diepte, met name op een soort tweede niveau wat je terugziet in wat er zich op de achtergrond in het beeld afspeelt. Je ziet bijvoorbeeld meer structuur op het papier van het contract dat Lara Croft wordt aangeboden. Ook zie je het bij wolkenkrabbers, in gezichten en bij kledingstukken terug. De kleur is bij de HDR10 bovendien beter, waardoor huidtinten natuurlijker overkomen.
Vergeleken met de SDR-versie zijn de HDR-beelden een stuk donkerder, waar je aan moet wennen. Dat moet echter nooit zover gaan dat donkere scènes niet meer te zien zijn. Bij de HDR10-versie van Tomb Raider is dat gelukt. Bij de Dolby Visionversie zijn scènes bij daglicht met een piekhelderheid nog indrukwekkender. Bij donkere scènes overdrijft de Dolby Visionversie het zo nu en dan: als er geen lichte delen in het beeld zijn, is het allemaal te duister. Bovendien worden de kleuren te overdreven weergegeven.
Soms slaan studio's de plank mis: bij de UHD-blu-ray van Iron Man werden de 2K-DI beelden zo extreem scherper gemaakt dat gezichten bijna van was lijken. Bij de film Atomic Blonde heeft Universal Pictures in de UHD-versie de piekwaarden van het licht te hoog ingesteld, waardoor sommige lichte delen overstralen.
Conclusie
Samenvattend kun je enerzijds stellen dat de studio's wat de resolutie betreft niet altijd het optimale uit het bronmateriaal halen. De druk van de filmindustrie of de hoge productiekosten zijn eigenlijk geen argument. Dergelijke schijfjes kosten immers net zoveel als de titels waar een 4K-DI voor wordt geproduceerd.
Anderzijds is het argument dat de resolutie niet zaligmakend is, wel steekhoudend. De grotere kleur- en contrastruimte van UHD-blu-rays dragen ook bij lagere resoluties inderdaad bij aan een zichtbaar beter beeld ten opzichte van een standaard blu-ray. Dat betekent echter niet dat ook elke UHD-blu-rayfilm er per definitie beter uitziet dan de blu-rayversie. Er zijn titels waarbij de UHD-versie slechter is.
Dolby Vision en in toekomst HDR10+ bieden naar onze ervaring een minder evenwichtig resultaat. Enerzijds kunnen studio's nog drastischer aan het beeld sleutelen en daar nog meer contrast uit te slepen, maar anderzijds bestaat daarbij het gevaar dat het beeld in donkere delen te duister wordt of kleuren overdreven uit de bus komen.
Eén ding mag je nooit uit het oog verliezen, los van de resolutie of HDRformaten: een optimaal resultaat behaal je alleen wanneer alle componenten van de UHD-weergaveketen op elkaar zijn afgestemd en correct zijn ingesteld. Waar je daarbij op moet letten en hoe je fouten kunt verhelpen, staat in het volgende artikel. (ddu)