Banding-Effekte mit Dithering beheben

Also für mich sind die 24fps Szenenüberblendungen eigentlich ok, solange die einzelnen Frames kein Banding haben. Leider sind viele Blu-Ray ohne Dithering encodiert, was sich dann besonders bei Fade-To-Black bemerkbar macht. Das Problem ist da aber das Banding innerhalb der einzelnen Frames, bzw bei Fade-To-Black wandert die Position der Banding-Streifen von Frame zu Frame, was das ganze noch auffälliger und häßlicher macht. Ich denke aber nicht, daß das viel mit 24fps zu tun hat.

Hi,

ist das mit dem Dithering beim Bluray-Mastering eigentlich sehr aufwändig oder teuer?
mir fallen solche Szenenüberblendungen mit Banding, eigentlich fast ausschließlich bei kleineren Labels ins Auge.

Gruß

Die neue Gammakurve ist also dafür verantwortlich, dass bei HDR überhaupt noch so viele niedrige Stufen vorhanden bleiben wie bei BT.1886 mit 10 Bit. Würde man die Kurve nur bis 100 Nits anwenden, wären es noch mal doppelt so viele.

Wir müssen hier ohnehin aufpassen. Die Diskussion um die HDR-Tonwertkurve wird auf Basis sehr synthetischer Rahmenbedingungen geführt. An vorderster Front das schon der Dicom Spezifikation zugrundeliegende Barton-Modell, das auch für die HDR-Definition mehr oder weniger direkt Pate stand. Hier wird aus meiner Sicht oft zu wenig reflektiert. Denn die Helligkeitsverteilung in CIELAB, die ebenfalls Anspruch auf visuelle Gleichabständigkeit erhebt, verläuft gänzlich anders, ist in den absoluten Tiefen gar linear (!). Und dabei wird im Hinblick auf HDR doch gerne darauf verwiesen, dass schon ein Gamma 2.2 in den Tiefen zu grob auflösen würde - ein Widerspruch?

Die Wahrheit liegt irgendwo in der Mitte. Das Barton-Modell berücksichtigt lokale Differenzen unter entsprechenden Bedingungen. Das ist recht weit von realen Szenarien entfernt. Ein Graukeil, der auf einem Monitor mit Dicom Tonwertkurve wiedergegeben wird, ist in den Tiefen sehr stark überbetont, während ein mit L* (also der Helligkeitsverteilung in CIELAB) kalibriertes Gerät hier eine visuell sehr gleichmäßige Darstellung liefern wird. Betrachten wir dagegen nur einen Ausschnitt in den Tiefen bei mäßigem oder gar nicht vorhandenem Umgebungslicht, werden bei beschränktem Tonwertumfang deutlichere Helligkeitssprünge bei L* sichtbar, während Dicom noch sehr fein bzw. unmerklich auflöst.

Tonwertkurven, die sich an das Barton-Modell anlehnen, bieten daher bei ausreichendem Tonwertumfang guten Schutz gegen Tonwertabrisse auch in ungünstigen Situationen. Aber sie führen keinesfalls zur einer grundsätzlich idealen Verteilung (= maximale Kodierungseffizienz). Allerdings kommt bei HDR noch ein sehr wichtiger Faktor hinzu. Das Histogramm unterscheidet sich erheblich, die durchschnittliche absolute Helligkeit ist nicht wesentlich erhöht. Damit bleibt über weite Strecken auch der Adaptionszustand des Auges gegenüber einer heute üblichen Wiedergabe unverändert. Schon aus diesem Grund muss also in den Tiefen feiner aufgelöst werden. Würden wir einfach SDR mit hohen Leuchtdichten wiedergeben, ergäbe sich eine veränderte Situation - trotz des hohen Dynamikumfangs des Auges.

Mit ausreichendem Tonwertumfang wird die Gammakorrektur des Materials dann irgendwann auch nebensächlich. Aber das erreichen wir mit 10bit pro Farbkanal eben noch lange nicht, gerade wenn die HDR-Rahmenbedingungen hinzukommen.

Gruß
Denis

max25game (Beitrag #99) schrieb:

ist das mit dem Dithering beim Bluray-Mastering eigentlich sehr aufwändig oder teuer?

Hmm?
Ein Dithering (Floyd-Steinberg oder Jarvis) mit Errordiffusion ist in 10min implementiert und wenn man es auf der Grafikkarte laufen laesst, dann braucht es fuer einen ganzen Film nicht allzu lang.
Ueberleg mal: der Oppo macht gutes Dithering (von 36 auf 30 oder 24bit) in Echtzeit so nebenbei.

Alex

Hi,
ja, das mit dem Oppo weiss ich, ich hab das auch mal beim Radiance angewendet, aber es gab keine Verbesserung beim Banding.
Vielleicht dürfen kleinere Labels nicht grossartig ins Master eingreifen....oder was auch immer da passiert.

Gruß
Markus

Error Diffusion auf der GPU ist ziemlich schwierig, weil es ein sequenzieller Algorithmus ist (die Pixel müssen einer nach dem anderen berechnet werden, man kann nicht alle "gleichzeitig" berechnen). Ich bezweifle daß der Oppo das macht. Wenn der wirklich Dithering macht (keine Ahnung) dann wird es entweder Random oder Ordered Dithering sein.

GPUs sind dafür gebaut, jeden Pixel des Frames parallel ("gleichzeitig") zu berechnen. Deshalb ist Error Diffusion schwer für GPUs umzusetzen. Auf CPUs aber überhaupt kein Problem.

Problematisch beim Dithering beim Blu-Ray-Mastering ist, daß das die Bitrate hochtreibt. Sollte trotzdem gemacht werden, weil's sonst halt Banding-Artifakte gibt. Aber viele Encoding-Houses lassen Dithering weg, damit sie mit weniger Bitrate auskommen (oder vielleicht weil sie keine Ahnung haben).

Dithering beim Playback (madVR, Lumagen, Oppo) ist sinnvoll, behebt aber *nicht* Banding-Artifakte, die durch das Blu-Ray-Encoding verursacht wurden. Dithering beim Playback stellt nur sicher, daß durch das Playback-Processing keine weiteren/neuen Banding-Artefakte entstehen.

Um Banding-Artifakte zu entfernen, die auf der Blu-Ray encodiert sind (durch fehlendes Dithering), benötigt es einen "debanding" Algorithmus. Ich glaube, manche Sony-Projektoren haben sowas mit drin? Allerdings fressen diese Algorithmen außer dem Banding auch gerne mal etwas Detail mit weg. Jedenfalls wurde mir berichtet, daß der Debanding-Algo in madVR da wohl bei gleicher Debanding-Stärke deutlich weniger Details verliert, als der Algo, den Sony in ihren Geräten verwendet...

aha...danke für deine Erkäuterung.
Die neueren JVC Projektoren haben auch sowas, können starkes Banding aber nicht beheben.

Dann kann man Dithering also prophylaktisch aktivieren, gut zu wissen

madshi (Beitrag #103) schrieb:

Um Banding-Artifakte zu entfernen, die auf der Blu-Ray encodiert sind (durch fehlendes Dithering), benötigt es einen "debanding" Algorithmus. Ich glaube, manche Sony-Projektoren haben sowas mit drin? Allerdings fressen diese Algorithmen außer dem Banding auch gerne mal etwas Detail mit weg. Jedenfalls wurde mir berichtet, daß der Debanding-Algo in madVR da wohl bei gleicher Debanding-Stärke deutlich weniger Details verliert, als der Algo, den Sony in ihren Geräten verwendet...

Bei Sony heißt dieses Feature "Smooth Graduation". Auszug aus dem Manual:

Sony manual HW65ES schrieb:

Smooths the gradation of the flat parts of images. High/Middle/Low: You can adjust the smooth gradation effect. Off: The smooth gradation function is not applied.

Schönes Beispiel sind die Himmelszenen im Intro der House of Cards BluRay vs. Netflix Streaming. Ohne Smooth Graduation sehe ich beim 2K Streaming störende Banding Effekte. 4K Streaming sah diesbezüglich in einer Vorführung auch nicht besser aus. Mit Smooth Graduation auf Low verschwinden diese Kompressionsartefakte bei meinem HW65ES. Bei Low hatte ich bisher auch nicht das Gefühl, dass ich dafür sichtbar Details opfere. Da ich viel über Netflix streame, ist diese Funktionalität für mich ein echter Mehrwert.

madshi (Beitrag #103) schrieb:

...Deshalb ist Error Diffusion schwer für GPUs umzusetzen...

Fuer Echtzeit bestimmt. Ich meinte aber eher beim Encoding. Ich wuerde da nen "dummen" Ansatz waehlen: die Frames in Texturen packen (uU. gleich pixelgenau auf Billboards) und dann im Fragment-Shader draufrumwerkeln. Und das mit so vielen Video-Frames, wie ich Recheneinheiten habe (und Texturspeicher). War aber nur so laut dahergedacht, ich weiss ja, dass Du der Experte bist!

Alex

PS: Finde die Implementierung von "Smooth Graduation" im VW500 auch ganz angenehm und hab sie immer an.

Kodi hat in der V17-Alpha ja inzwischen auch eine Dithering-Funktionalität erhalten. Ich weiß aber nicht welcher Algorithmus hier zum Einsatz kommt außer das zur Berechnung auch Shader eingesetzt werden.

Was, jetzt erst? Ich sag jetzt nix weiter dazu...

madshi (Beitrag #108) schrieb:

Was, jetzt erst? Ich sag jetzt nix weiter dazu... :L

Kodi/XBMC war eben nie auf maximale Qualität ausgelegt, sondern eher auf Features für den Alltag. Deswegen bleibe ich auch weiterhin bei meiner Speziallösung MovieManager + MPC-HC + madVR.

Da hat sich mit der Kodi17 und den Bemühungen von Fritsch einiges getan. Außerdem war auch schon einiges per Addon möglich. Jede Software hat andere Schwerpunkte. Aber Kodi17 halte ich inzwischen für einen guten Kompromiss aus Funktionalität, Qualität und Komfort. Aber die Prios muss jeder für sich selber setzen. Ich habe aber extra mehrere unterschiedliche Clients für verschiedene Aufgaben. Für den "Alltag" kommt aber Kodi zum Einsatz.