【CEDEC2017】SDRの方が魅力的とは言わせない! ～最新タイトルのHDR対応～

SDRの方が魅力的とは言わせない! ～最新タイトルのHDR対応～ 株式会社カプコン 田中 王士郎

アジェンダ • HDR出力に必要な変更点 • BIOHAZARD 7のHDR対応 • MONSTER HUNTER: WORLDのHDR対応 • まとめ 2

HDR出力に必要な変更点

HDR出力に必要な変更点 • 最終出力前の処理を変更 – 色域の変換 – OETFの変更 https://commons.w ikimedia.org/w iki/File:CIEx y1931_Rec_2020_and_Rec_709.svg http://www.soumu.go.jp/main_content/000375840.pdf 4

色域の変換(BT.709レンダリング時) • SDR出力時は行わない – sRGBやRec.709の色域はBT.709 • HDR出力時はBT.2020へ変換 – 行列式による変換 – BT.709と比較して広色域 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:CIExy1931_Rec_2020_and_Rec_709.svg 5

OETF(Opto Electronic Transfer Function) • ディスプレイの信号解釈方式であるEOTF(ElectroOptical Transfer Function)に対して伝送する信号方式 Content EOTFに合わせたOETFで伝送 Display 信号をEOTFで解釈し出力 http://www.soumu.go.jp/main_content/000375840.pdf 6

• http://www.soumu.go.jp/main_content/000375840.pdf

OETFの変更 • HDR出力時のOETFはST.2084 – 人間の視覚特性に合わせている – 明るさの範囲が0.0001~10000nitとSDRの100倍 http://www.soumu.go.jp/main_content/000375840.pdf https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/mt742103(v= vs.85).aspx 7

• http://www.soumu.go.jp/main_content/000375840.pdf

SDR/HDR出力処理の比較 • SDR出力時 色域変換 BT.709 Rendering OETF Apply sRGB • HDR出力時 BT.709 Rendering BT.709 to BT.2020 Apply ST.2084 sRGB Display BT.2020 ST.2084 Display 8

BIOHAZARD 7のHDR対応 HDR出力パイプラインの構築

高輝度部分を潰さないパイプライン • SDR出力パイプラインがベース – 色域変換/OETF適用以外を共通化 – HDR/SDR出力で個別の制御を削減 Apply sRGB SDR Display HDR Display 10

SDR出力パイプラインの問題点 • HDR出力の高輝度の表現力が活かせない – 形状の潰れ – 明るさの表現力不足 • 高輝度部分がクランプされる – Karisトーンマップ[A] – カラーコレクションのLUT 潰れた高輝度部分 (BH7の蛍光灯) HDR Display 11

SDR出力パイプラインによるHDR出力 高輝度部分が潰れている画像

トーンマップ時の対策 • HDR出力時はクランプしない – 後続のLDRポストプロセスに影響は無かった クランプ有 クランプ無 13

カラーコレクションの問題点 • LUTのフォーマットによるクランプ • 参照は0~1の範囲sRGB空間の色 • 返り値は0~1の範囲のリニア空間の色 • HDR対応していた時期は開発終盤 – HDR用LUTを別に用意するなどは非現実的 14

カラーコレクション時の対策 • 輝度が1.0以上だった場合はLUTの参照や補完方 法を変える – 輝度で除算した色でLUTを参照、返り値に輝度を乗算 LUTによるクランプ有 LUTによるクランプ回避 15

最終出力までクランプ有り 高輝度部分が潰れている画像

最終出力までクランプ無し

新旧パイプラインの比較 • 旧パイプライン HDR Display • 新パイプライン HDR Display 18

BIOHAZARD 7のHDR対応 SDR出力の印象に合わせたHDR出力

発生したHDR/SDR出力の印象の違い • 規格に厳密な出力では望んだ結果にならない[B] – SDR出力の方が明るく感じる – 色が地味 • 暗部が白く浮いて見える HDR出力 SDR出力 20

SDR出力の印象に近づける • 絵の基準はSDR出力 – アセット制作時はHDR出力機能は無かった – 全てのアーティストがHDR環境で見れる訳ではない • SDR出力の印象に近づけ、高輝度部分はHDR出 力の表現力を活かす 21

SDRの方が明るく感じる問題 • ディスプレイの出力nitの基準の差によるもの – SDRディスプレイは1.0を200~300nitで出力 – HDRディスプレイは規格では1.0を100nitで出力 22

1.0の明るさの基準を揃える • 1.0の明るさの基準を200~300nitに設定 – BIOHAZARD 7では200nitとして出力 – ゲーム内のオプションから50~500nitの範囲で調整 100nit出力 200nit出力 23

暗部が白く浮く問題 • 暗部の印象調節用にHDR用にガンマ補正の導入 – BT.2020へ色域変換した後にガンマ補正を行う – BIOHAZARD 7では1.2を採用 ガンマ補正 1.0 ガンマ補正 1.2 24

暗部が白く浮く問題 • ST.2084とは異なるEOTFを使用 – BIOHAZARD 7ではACES 2000-nit[C]を採用 25

EOTFの種類による比較 ST.2084 ACES 1000-nit ACES 2000-nit 26

100 nit出力 ガンマ補正 1.0 ST.2084

200 nit出力 ガンマ補正 1.2 ACES 2000-nit

SDR出力

BIOHAZARD 7 HDR対応のまとめ • 高輝度部分のクランプを排除したパイプラインの構築 – トーンマップ – カラーコレクション • SDR出力の印象に近づけ魅力的に見せる – 明るさの基準設定 – HDR用のガンマ補正 – EOTFの変更 30

MONSTER HUNTER: WORLDのHDR対応 HDR出力パイプラインの構築

HDR出力パイプラインの構築 • SDR出力パイプラインをベースにHDR出力対応 – アセット、ライティング共にsRGB空間 • MONSTER HUNTER: WORLD専用の描画シス テム 32

SDR出力パイプラインによるHDR出力の問題 • 高輝度部分がクランプされる – カラーコレクションのLUT – ACES Filmicトーンマップ • BIOHAZARD 7と同じ現象だが、異なる対処を とった 33

HDR対応のレンダリングパイプライン • 変更前 • 変更後 34

カラーコレクションのLUTのHDR対応 • HDR出力用LUTを実装 – 入力はST.2084変換した0.0~1.0の値 – 出力はリニア空間のfloatフォーマット[D][E] 35

HDR対応のLUTの制作環境 • LUT制作にはNukeを採用 – 輝度2.0を超えるグレーディングが可能 • リニア空間で作成したLUTをST.2084変換した値で参照 できるようにしてアセット化 – sqrtカーブやlogカーブよりも品質が良かった 36

Nukeのワークフロー ②グレーディング ③設定をLUT化 ①ゲームのトーンマップを再現 37

HDR出力用Filmicトーンマップ • HDR出力用にACES Filmic Tone Curveの係数 を設定 – トーンマップとカラーコレクションは分離したまま • 係数はUncharted 4の設定を参考にした[F] 38

MONSTER HUNTER: WORLDのHDR対応 SDR出力の印象に合わせたHDR出力

HDR/SDR出力の比較 • HDR出力がSDR出力の印象と異なる – 暗い – 色が地味 HDR出力 SDR出力 40

HDR/SDRの印象の差を埋める • HDR用出力用の調整項目の導入 – 1.0の明るさの基準設定 – 彩度調整 • ゲーム内のオプションから調整可能 41

1.0の明るさの基準設定 • 既定値を300nitに設定 100 nit出力 300 nit出力 42

彩度調整 • 疑似的にBT.709からBT.2020へ色を拡張する – 全体的に色が薄く見える問題が緩和された 彩度調整なし 彩度調整あり 43

最終的な比較 100 nit出力 彩度調整なし 44

300 nit出力 彩度調整あり

SDR出力 46

MONSTER HUNTER: WORLDのHDR対応のまとめ • HDR出力はSDR出力パイプラインがベース – カラーコレクションのHDR出力用LUTを制作 – HDR出力用のFilmicトーンマップに変更 • HDR/SDRの印象の差を埋める – 1.0の明るさの基準設定 – 彩度調整 47

まとめ

両タイトルの総括 • HDR出力パイプラインはSDR出力パイプライ ンをベースに構築可能 – クランプなどを考慮して一部変更する必要はある • HDRとSDR出力の印象の差はある – HDR/SDR出力の比較は早めに行う – 調整項目を設けるなどシステムによる吸収は必要 49

今後の展望 • アセットやライティングの広色域対応 – 現在はBT.709の色域しか活用できていない • ACESによるカラーグレーディングの導入 – ターゲットの色域やOETFによらず、統一された見た 目を提供に必要な労力を軽減する 50

ご質問はございますか？ • HDR出力に必要な変更点 • BIOHAZARD 7のHDR対応 • MONSTER HUNTER: WORLDのHDR対応 • まとめ 51

参考資料 • [A] Tone mapping, Karis 2013 – • [B]シリコンスタジオによる HDR出力対応の理論と実践, Kawase 2016 – • http://32ipi028l5q82yhj72224m8j.wpengine.netdna-cdn.com/wpcontent/uploads/2016/03/GdcVdrLottes.pdf [E]High Dynamic Range color grading and display in Frostbite, Fry 2017 – • http://www.oscars.org/science-technology/aces/aces-documentation [D]Advanced Techniques and Optimization of VDR Color Pipelines, Lottes 2016 – • https://www.siliconstudio.co.jp/rd/presentations/files/CEDEC2016/cedec2016_sskk_hdr_kawase.pdf [C]ACES DOCUMENTATION – • http://graphicrants.blogspot.jp/2013/12/tone-mapping.html https://www.ea.com/frostbite/news/high-dynamic-range-color-grading-and-display-in-frostbite [F]The Technical Art of Uncharted 4, Waylon 2016 – http://advances.realtimerendering.com/other/2016/naughty_dog/NaughtyDog_TechArt_Final.pdf 52

• http://graphicrants.blogspot.jp/2013/12/tone-mapping.html
• https://www.siliconstudio.co.jp/rd/presentations/files/CEDEC2016/cedec2016_sskk_hdr_kawase.pdf
• http://www.oscars.org/science-technology/aces/aces-documentation
• http://32ipi028l5q82yhj72224m8j.wpengine.netdna-cdn.com/wp-content/uploads/2016/03/GdcVdrLottes.pdf
• https://www.ea.com/frostbite/news/high-dynamic-range-color-grading-and-display-in-frostbite
• http://advances.realtimerendering.com/other/2016/naughty_dog/NaughtyDog_TechArt_Final.pdf