Transcodificación HDR y tone mapping en un servidor doméstico

El tone mapping comprime un rango de luminancia amplio en otro estrecho, conservando el detalle de las altas luces y las sombras. Hace falta cuando el archivo lleva HDR y la pantalla o la ruta de reproducción esperan SDR. Dónde lo hace tu servidor, y si debería hacerlo, decide lo que te cuesta una película en 4K.

1. Lo que el servidor lee como HDR

Dos señales, ambas tomadas del análisis del archivo y no de su nombre:

Cuenta como	Cuándo
HDR10	La función de transferencia es SMPTE ST.2084 (la curva PQ), o el archivo lleva metadatos adicionales de la pantalla de masterización o del nivel de luz del contenido, que siguen siendo fiables incluso cuando la característica de transferencia se ha perdido
HLG	La función de transferencia es ARIB STD-B67, la curva de la difusión televisiva

Dolby Vision no tiene una rama propia en la decisión de streaming. El análisis lee su perfil y su nivel, y las estadísticas de tu biblioteca cuentan esos archivos bajo un rango dinámico propio en la pestaña Statistics. La mayoría de las copias en Dolby Vision llevan una base HDR10 que señala PQ, así que el archivo se convierte como HDR10 y los metadatos escena por escena quedan sin interpretar.

2. Cuándo convierte el servidor

Cliente	Qué ocurre
Aplicaciones de escritorio y móviles	Le dicen al servidor que pueden abrir el archivo por sí mismas, así que la sesión toma la ruta del archivo directo y los bytes salen tal como están en el disco. Nunca se llega a la comprobación de HDR
Navegadores actuales	El perfil cubre de H.264 a AV1 hasta 4K y 25 Mbps. HDR10 se añade cuando la pantalla muestra HDR y el navegador decodifica HEVC de 10 bits; en cualquier otro caso, una película HDR pasa por el tone mapping salvo que quien ve pida otra cosa
Receptores AirPlay	Conservan HDR10 y aceptan HEVC, así que un Apple TV recibe el rango tal como se creó
Receptor predeterminado de Chromecast	Solo acepta H.264 y AAC, así que un título HDR enviado desde un teléfono se convierte por el códec y por el rango

Cada conversión que te ahorras mantiene intacta la calidad y deja un núcleo libre para una sesión que no tiene alternativa.

3. Qué backend hace el tone mapping

Backend	El tone mapping se ejecuta en
NVIDIA (NVENC o CUDA)	El hardware gráfico, mediante libplacebo sobre un dispositivo Vulkan elegido con independencia del codificador: primero los adaptadores dedicados, después los integrados, excluyendo los rasterizadores por software y los dispositivos virtuales
Intel Quick Sync	Su unidad de procesamiento de vídeo. En un título 4K HDR, treinta segundos tardaron allí 3,43 segundos, frente a 27,4 segundos mediante libplacebo en el mismo chip integrado
VAAPI en Linux (Intel y AMD)	La unidad de procesamiento de vídeo, mientras los fotogramas decodificados siguen en el dispositivo. Tras recurrir a la decodificación por software, se ejecuta la cadena del procesador y el resultado se envía al codificador
AMD AMF en Windows	El procesador, con la codificación en la tarjeta. La misma tarjeta en un host Linux convierte en la GPU mediante VAAPI
Apple VideoToolbox en macOS	El procesador, con la codificación en el hardware

Auto toma el primer backend que supera la validación, en el orden NVENC, Quick Sync, VAAPI, VideoToolbox, AMF y, en Linux, un dispositivo V4L2 con códec.

Para comprobarlo o forzarlo, un administrador abre Settings, la pestaña Quality, Server transcoding. La pestaña Info & Diagnostics muestra como etiquetas, en Hardware acceleration backends, lo que tu máquina ha validado, y no se ofrece un backend que nunca ha superado su prueba de funcionamiento.

4. La imagen es la misma en todos los backends

El operador es Hable en todas partes. La cadena por software convierte a luz lineal con un pico nominal de cien nits, aplica el tone mapping de Hable sin desaturación y vuelve a BT.709, y libplacebo recibe el mismo operador Hable para que ambos coincidan. Por eso, pasar el servidor del procesador a la tarjeta gráfica no cambia la gradación, y una medición anterior al cambio sigue teniendo sentido después.

5. Cuando una tarjeta falla a mitad de sesión

1. Una sesión por hardware que se detiene antes de su primer segmento se relanza con decodificación por software, con el codificador por hardware intacto y el tone mapping en el procesador.
2. Si el segundo lanzamiento se detiene de la misma forma, el backend se marca como averiado (tainted). La sesión se reinicia por completo en software, y todas las sesiones posteriores de ese proceso van directamente a libx264.

El registro nombra cada paso, así que búscalo en él:

Línea del registro	Significado
Hardware decode failed at startup on {backend}; retrying with software decode	El primer paso
Hardware acceleration {backend} tainted	El segundo paso. La marca vive en memoria, así que reiniciar el servidor la borra y el backend se vuelve a probar
GPU HDR tonemap support detected: False	El filtro libplacebo o el dispositivo Vulkan nunca llegaron a arrancar
Un aviso de que un dispositivo Vulkan concreto corrompe sus transferencias de fotogramas	Ese dispositivo no superó la comprobación que las verifica

6. Mide con contenido real

La resolución, el códec de origen, la profundidad de bits, los subtítulos incrustados y la tasa de bits de salida cambian el coste de una transcodificación. El HDR con subtítulos incrustados es lo más pesado que hace el servidor, porque la superposición necesita el fotograma de vuelta en la memoria del sistema y solo NVIDIA y Quick Sync pueden mantener el codificador por hardware durante ese proceso. En cualquier otro backend, esa combinación pasa la sesión a software, y te la encontrarás en una biblioteca de copias de discos con subtítulos en imagen. La guía de discos explica el coste de elegir una de esas pistas.

1. Elige un archivo 4K HDR representativo de tu biblioteca, una película que de verdad veas.
2. Reprodúcelo con el cliente y por la red que de verdad vas a usar.
3. Déjalo correr lo suficiente para que el codificador se estabilice, idealmente la película entera.

Una prueba de capacidad solo te dice que hay un dispositivo. La carga sostenida muestra si la reproducción aguanta.

Orden de preferencia: primero la reproducción HDR directa, después una ruta de tone mapping acelerada que haya superado una sesión real, y después el procesador, que funciona en todas partes y necesita un margen generoso a alta resolución.

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