HDR Solution

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HDRとは？

ハイダイナミックレンジ（HDR）の追求は、視聴者として体験するあらゆるものにおいて、人間の視覚システム（HVS）に近づくという夢です。

  • HDRは、人間の視覚システム（HVS）が見ることができるものをより良く表現するように設計された表示システムです。
  • 人間の視覚は、広いダイナミックレンジと幅広い色彩で世界を見ています。
  • 現代のカメラは最大14ストップのダイナミックレンジを備えています。
  • BT.709標準ダイナミックレンジ（SDR）システムは、最大約6ストップ相当までしか表示できません。
  • HDRは、今日のカメラのダイナミックレンジをソースから制作チェーンまで活用し、最終的にはHDRに最適化された手頃な価格のディスプレイでの表示まで、私たちが見る世界をより広く表現しようと試みています。

HDRとシングルマスター制作フロー

HDRとSDRにおけるシングルマスターワークフローのメリットについて詳しくは、以下のPDFをダウンロードしてください。

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HDRとワークフローへの影響

HDRにおけるピクセル品質の向上のメリットについて詳しくは、以下のPDFをダウンロードしてください。

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HDR Videos

HDR のメリットビデオ

AJA プロダクトマネージャーの Bob Hudelson が、リアルタイム制作における HDR のメリットと、HDR によって実現される芸術的意図の保持について解説します。

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HDR制作と変換技術

魅力的なHDRコンテンツを制作するために、制作ツールやテクノロジーに多額の投資が行われていますが、 その視聴者は少数ながらも増加傾向にあります。ネイティブHDRカメラ、SDRカメラ、SDR/HDR再生機器、SDRグラフィック、インサート映像など、 すべてを単一のHDR制作フォーマットで処理しなければ、成功は難しいでしょう。現在、HLG BT.2020は一般的な制作フォーマットですが、 配信フォーマットはPQ BT.2020やSDR BT.709であることが多いです。つまり、制作から配信まで、高品質な色域およびダイナミックレンジコンバーターが不可欠ということです。

SMPTE 2021 Toronto Technical Conferenceにおいて、AJA VideoのシニアプロダクトマネージャーであるTim Walkerが、 HDR制作のさらなる深化と成果向上に役立つHDRの基礎と変換技術について解説します。これらはすべて、AJAのFS-HDRによって実現できます。

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HDR変換技術ラウンドテーブル

SMPTE 2021トロント技術会議において、Bryce Button氏（AJA Video）がパネリストのモデレーターを務め、 HDR制作の絶え間なく変化するニーズに応える新しいツールとその推進要因について議論しました。

パネリストには、Bill Feightner氏（Colorfront）、Bob Hudelson氏（AJA Video）、Bruno Munger氏（Colorfront）、 Nick Shaw氏（Antler Post/Cromorama）、Tim Walker氏（AJA Video）が名を連ねています。

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PQ(知覚量子化器)またはより良い曲線を見つける

既存のインフラストラクチャとテクノロジーの帯域幅制限（彩度と輝度のサンプリング、ビット深度、ガンマ曲線と対数曲線の長所と短所など）の範囲内で、人間の知覚に近づくバランスを実現するには、より優れた曲線が必要でした。

なぜより優れた曲線が必要だったのでしょうか？また、PQ*の利点は何でしょうか？

  • べき乗関数は、輝度範囲の上限でビットを無駄にします。
  • 対数関数は、輝度範囲の下限でビットを無駄にします。
  • ガンマ関数は、高いビット深度であっても、低輝度レベルでは機能しません。
  • 人間の知覚に従うことが最も効率的です。
  • PQは、輝度範囲全体にわたってバランスの取れたパフォーマンスを示します。

* PQは実際には2つのアプローチ、オープンアプローチであるHDR10と、ドルビーラボラトリーズが所有する独自システムであるDolby® Visionで表されます。どちらも、輝度とコントラストのステップ範囲全体にわたって、ビットを可能な限り効率的に使用するように設計されています。

PQはSMPTE ST 2084およびBT.2100で標準化されており、PQはバンディングがJND（Just Noticeable Difference）未満であることを保証する曲線を定義します。PQ曲線は、コードワードを最も効率的に使用し、必要なビット深度を最小限に抑えます。

HDR Videos

HDRの課題への取り組み

  • HDRでは、様々なカメラメーカーが提供する多様な色空間と対数表現を取り込み、それらを最終納品プロセスへと移行し、今日の表示・配信における新たなHDR方式に対応させる必要があります。
  • 放送局や制作会社は、カメラが持つ広いダイナミックレンジを可能な限り維持することで、エンドユーザーにより広いコントラストと輝度範囲、より幅広く豊かな色彩、そして没入感のある視聴体験を提供したいと考えています。
  • HDR方式は、色空間を適切に管理することで混乱を回避し、アプリケーションの表示品質を向上し、向上した表示機能を最大限に活用できるようにします。
  • 課題の一つは、RAWやLogなどのカメラフォーマットから、新たなHDR方式への変換です。さらに、編集、色補正、モニタリングプロセスにおいて、選択したHDR方式を適用・変換できるようにする必要があります。
  • 多くのUltraHDディスプレイは現在、よりリアルで没入感のある視聴体験を提供するHDR機能を搭載しています。これは、Wide Color Gamut (WCG) による色空間表現と、Higher Dynamic Range (HDR) による輝度の向上によって実現されます。

HDRのニーズに応える新システム

HDRはディスプレイに配信することで鮮やかな映像を実現しますが、その実現には、 滑らかなグラデーションを実現し視聴者を満足させるのに十分な色域と輝度域の階調を提供することが課題でした。 ドルビービジョンは、テレビでの映像の見え方を定義する新しい方法です。これは「ディスプレイ参照型」システムであり、 各コード値が特定の明るさを定義します（つまり、ユーザーによる明るさの調整はできません）。ドルビービジョンは、滑らかなグラデーションを実現するために、 4096階調を用いて12ビットデータをHDMIケーブルで送信する方式を備えています。しかし、現代の制作パイプラインでは、 ほとんどのパイプラインが10ビットで1024階調しか利用できないという課題があります。HDR 10、ドルビービジョン、HLGは、輝度と色域全体にわたって曲線を効率的に利用することで、 知覚的なバンディングを最小限に抑え、人間の視覚システムに近い結果を実現することで、このジレンマを解決するように設計されています。これにより、驚異的な映像表現が可能になります。

  • 独自フォーマット
  • SMPTE ST-2084 知覚量子化器 (PQ)
  • メタデータ: ST 2094 準拠ダイナミック*
  • 電気光学伝達関数、最大4K解像度
  • 再生ビット深度: 12ビット
  • 最大輝度: 10,000nit (実用上は4,000nit)
  • 広色域 (WCG) 色空間 (ITU-R 勧告 2020)

HDR10は、コンシューマー技術協会（CTA）によって定義されたメディアプロファイルです。

HDR10は、SMPTE ST-2086「マスタリング・ディスプレイ・カラーボリューム」の静的メタデータを使用して、マスタリング・ディスプレイのカラーキャリブレーションデータ、 およびMaxFALL（最大フレーム平均光レベル）とMaxCLL（最大コンテンツ光レベル）の静的値を送信します。HDR10は、幅広い企業にサポートされているオープンスタンダードです。

  • オープンフォーマット
  • SMPTE ST-2084 知覚量子化器 (PQ)
  • 最小信号インターフェース: HDMI 2.0a
  • 再生色再現性: BT.2020 (ドルビービジョンと同じ)
  • 再生伝達関数: ST 2084 (ドルビービジョンと同じ)
  • メタデータ: ST 2086 準拠の静的メタデータ
  • 再生ビット深度: 10ビット

HLG（ハイブリッド・ログ・ガンマ）は、BBCとNHKが共同で開発したHDR方式です。HLGは相対的な輝度値を使用し、BT.2020規格をベースにより広い色域を実現し、 PQとHLGダイナミックレンジを追加したBT.2100規格です。HLG規格はロイヤリティフリーで、SDRディスプレイとHDRディスプレイの両方に対応しています。 HLGはHDMI 2.0b*、HEVC、VP9でサポートされています。HLGの最大の魅力は、HDRコンテンツをSDRディスプレイで適切に視聴できることです。

  • ガンマとログのハイブリッド
  • メタデータ：なし
  • 相対輝度
  • SDRカーブに非常に近い
  • 再生ビット深度：10ビット
  • カメラからの線形光画像データは、HLG OETFカーブとWCG色空間
  • BT.2020にマッピングされます

*HLGにはメタデータがないため、HLGはあらゆるHDMI仕様で動作します。HDMI 2.0bはHDMI 2.0aの明確化です

Conversions: FS-HDR, FS4, ColorBox

Colorfront Engine™テクノロジー搭載のFS-HDR

  • FS-HDRは、カメラのログフォーマットやSDRソースからHDRフォーマットへの変換、SDRからHDRへの変換（非HDRカメラや素材をHDR番組に統合）、 そしてHDRからSDRへの変換（SDR成果物用）といった必要な変換をすべてリアルタイムで実現するように設計されています。
  • FS-HDRには、Colorfrontのアカデミー賞®受賞CTOであるBill Feightner氏と、アカデミー賞®受賞リードエンジニアであるTamas Perlaki氏によって設計されたColorfront Engine™が搭載されており、 リアルタイムの広色域、高ダイナミックレンジ、最大60pの高フレームレート、そして高解像度処理を実現します。

リアルタイム HDR/WCG 変換例:

  • SDR/BT.709 から PQ/BT.2020 への変換
  • DR/BT.709 から HLG/BT.2020 への変換
  • PQ/BT.2020 から SDR/BT.709 への変換
  • PQ/BT.2020 から HLG/BT.2020 への変換
  • HLG/BT.2020 から SDR/BT.709 への変換
  • HLG/BT.2020 から PQ/BT.2020 への変換
  • カメラのログ形式を PQ/BT.2020 に変換
  • カメラのログ形式を ACEScct に変換

強力なHDRツールセット：

  • ライブTV制作向けColorfront Engine TVモードアルゴリズムとコントロール
  • ライブ放送、A/V、会場アプリケーション向けColorfront Engine Liveモードアルゴリズムとコントロール
  • オンセットカメラプレビューとルッククリエーション向けColorfront Engine Filmモードアルゴリズムとコントロール
  • ITU BT.2408に準拠したライセンス取得済みのBBC HLG変換数学マッピングLUT
  • NBCUniversal Media, LLCがライブTV制作向けに開発したNBCU LUT
  • ユーザーによるカスタム33ポイント3D LUTのアップロードをサポート
  • サードパーティ製LUTツールとの統合を可能にするダイナミックLUTモード
  • SDI出力VPID向けのHDR設定をカスタマイズ可能

ワークフローに合わせて構成可能

  • 単一の4K/UltraHDプロセッサー、または独立した4つの2K/HD/SDプロセッサーとして構成可能
  • 入出力フォーマット：4K、UltraHD、2K、HD、SD
  • 入出力フレームレート：23.98、24、25、29.97、30、50、59.94、60
  • YCbCr 4:2:2 10ビット
  • 設定プリセットの保存、呼び出し、エクスポート、インポートが可能
  • シングルマスターワークフローパラダイムをサポート
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豊富なSDIインターフェースオプション

  • 12G/6G/3G/1.5G-SDI対応
  • シングル、デュアル、クアッドリンク対応
  • 2サンプルインターリーブ（2SI）またはスクエアクアッドディビジョン（SQD）ピクセルマッピング
  • BNCまたはファイバーLC
  • 注：12G-SDIおよびファイバーは、オプションのSFPモジュールで利用可能

FS4

FS4は、4チャンネル2K/HD/SDまたは1チャンネル4K/UltraHDフレームシンクロナイザー、アップコンバーター、ダウンコンバーター、クロスコンバーターなど、多彩な機能を備えた製品です。フレームシンクロナイザーとコンバーターを融合したこの製品は、洗練された1RU筐体に驚異的な汎用性と接続性を備え、4K/UltraHDおよび2K/HD/SDのあらゆる変換ニーズに対応します。FS4は、シングルリンク12G-SDI接続用のオプションSFPを含む、ビデオとオーディオの両方に対応した幅広い接続性を提供します。HDRワークフロー向けに、FS4はSDI出力VPIDおよびHDMI出力HDRインフォフレーム用のHDRメタデータを自動または設定可能な形式で生成します。

FS4

ColorBox

AJAのColorBoxは、放送、ライブイベント、そしてオンセットアプリケーションの変換ニーズに特化して設計された、カラーマネジメントワークフロー向けのコンパクトで高性能なコンバーターです。SDR（標準ダイナミックレンジ）、HDR（ハイダイナミックレンジ）、WCG（ワイドカラーガモット）信号に対応し、独自のカラー処理パイプラインにより、12G-SDIシングルワイヤーで最大4:2:2 10ビット60pまたは4:4:4 12ビット30pの4K/UltraHD HDR信号を生成します。

四面体補間を採用した33ポイント3D LUTプロセッサを基盤とするAJA Color Pipelineは、4つの1D LUTと2つの3x3マトリックスを備え、それぞれを個別に設定してプロセスアンプやRGBカラーコレクターとして使用できます。有線イーサネット接続から直接アクセスすることも、サードパーティ製のWi-Fi USBアダプターを介したワイヤレス接続からアクセスすることもできるWebユーザーインターフェースを介して、カラー処理オプションを簡単に管理できます。

Color製品に新たにOG-ColorBoxが加わりました。ColorBoxのパワーをすべて備えながら、openGearフォームファクターを採用。ラックマウント密度と冗長電源が求められる、ミッションクリティカルで低遅延のカラー変換に最適です。

ColorBox OG-ColorBox

編集と色補正のためのAJA HDRソリューション

ポストプロダクションでは、HDR素材を対応モニターに表示する必要があります。AJAデスクトップソリューションは、 AJAコントロールパネルでHDRメタデータとHLGの設定をサポートしているため、この作業を容易にします。 AJAデスクトップソフトウェアとAJA Control Roomアプリケーションを組み合わせることで、 多くのAJAデスクトップデバイスで以下の機能を提供できるようになりました。

  • SDI経由HDR：SDI経由のSDR/HDR伝達特性、カラリメトリ、輝度にVPIDシグナリングが新たに利用可能になり、AJAデバイスに柔軟な出力オプションを提供します。 既にHDR対応となっているHDMIポートは、SDIとHDMIの両方で同時にHDR出力できます。
  • HDRメタデータキャプチャ：AJA Control Roomソフトウェアは、入力SDIまたはHDMI信号からのHDRメタデータキャプチャをサポートします。 キャプチャされた.movビデオファイルにはHDRメタデータが埋め込まれるため、意図されたダイナミックレンジでファイルを再生できます。
  • HDR自動再生検出：AJA Control Roomソフトウェアは、HDR自動再生検出機能も備えています。記録された.movファイルに埋め込まれたHDRメタデータが読み込まれ、 AJA HDMIおよび/またはSDI出力に接続されたモニターのHDRフォーマットを自動的に設定します。 Adobe Premiere Pro/Adobe Media Encoder HDRファイルのメタデータを含むファイルベースの.mov HDR出力もサポートされています。 AJA Control Roomを使えば、これらのレンダリング出力をシンプルかつ高品質にスクリーニングできます。 すべてのフレームがフルクオリティで、意図したタイミングで、適切なHDRフォーマットに正しく自動的に設定されます。

KONA 5：デスクトップ向け12G-SDI入出力。HDMI 2.0およびSDI経由でHDR10*およびHLG**をサポート

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KONA 4：デスクトップ向けI/O。HDMIおよびSDI経由でHDR10*およびHLG**をサポート

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KONA 1：デスクトップ向けI/O。SDI経由でHDR10*およびHLG**をサポート

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Io 4K Plus：Thunderbolt 3入出力。HDMI経由でHDR10*およびHLG**をサポート

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T-TAP Pro：Thunderbolt 3対応。HDMIおよびSDI経由でHDR10*およびHLG**出力に対応した12G-SDIおよびHDMI 2.0デスクトップ出力に対応。

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Dolby Visionライセンスを取得した開発者は、AJAのKONA 5、KONA 4、Io 4K製品を通じてDolby Visionをトンネリングできます

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* 互換性についてはソフトウェアの製造元にご確認ください。

**HLGのサポートはアプリケーションによって異なります。互換性についてはソフトウェアメーカーにお問い合わせください。

ゲームキャプチャ、VR、HDRによるプロジェクションマッピング

ゲームキャプチャ、eスポーツ、VR、プロジェクションマッピングなど、 没入感あふれる環境を実現するにはHDRのメリットが大いに活用されます。 HDMIソースをHDRでキャプチャするには、KONA HDMIが最適です。

KONA HDMI

KONA HDMIは、AJAに期待されるあらゆる品質と柔軟性を備えた、8レーンPCIe 2.0マルチチャンネルHDMIキャプチャーカードです。

ゲーミング、ストリーミング、VJ、ライブイベントスイッチング、Vlog、VR、ポストプロダクション、放送など、 多様なワークフローのニーズに応えるよう設計されたこのパワフルなカードは、最大4K/UltraHD 60pのシングルチャンネルキャプチャー、 または最大2K/HD 60pの4チャンネルキャプチャーをサポートします。

KONA HDMIは、PS4® ProなどのゲーミングステーションからHDMI経由でキャプチャーされたHDR信号にも対応しています。

KONA HDMI

HDR モニタリング

SDIソースからのHDRモニタリング

Hi5-4K-Plus

SDI 経由の HDR 規格は現在も進化を続けており、HDMI 2.0 HDR 対応ディスプレイは手頃な価格で入手可能です。

HDR10 および HLG ワークフローでディスプレイに映像を伝送するには、AJA の人気製品である 3G-SDI から HDMI に変換する Hi5-4K-Plus ミニコンバーターをご検討ください。

AJA の無料アプリケーション Mini-Config と Hi5-4K-Plus を組み合わせることで、CTA-861-G および HDMI 2.0a で定義されている HDMI HDR インフォフレームメタデータをパススルーまたはオーバーライドできます。

プラグインし必要に応じて静的メタデータを設定するだけですぐに使用できます。

Hi5-4K-PlusOG-Hi5-4K-Plus

Hi5-12G

HDR対応12G-SDIからHDMI 2.0への変換

Hi5-12Gは、8チャンネルのエンベデッドデジタルオーディオを含む4K/UltraHD/2K/HD 12G-SDIシングルリンク入力を、 2チャンネルまたは8チャンネルのオーディオを含むHDMI 2.0出力に変換します。12G-SDIシングルリンク入力に加え、リクロックSDIループアウトを搭載しており、 より確実なモニタリングやSDIパイプラインへのパスオンを容易に行うことができます。また、HDMI v2.0およびCTA-861-Gに準拠したHDRメタデータの生成も可能です。

ファイバーSFP搭載のHi5-12Gモデルには、SDIまたはファイバー接続のソースからHDMI 4K信号を長距離伝送するHi5-12G-Rレシーバーと、 4K/UltraHD SDIまたはファイバーソース信号をHDMI出力先に伝送し、SDIまたはファイバー経由で別の出力先にも伝送するHi5-12G-TRトランシーバーがあります。

Hi5-12Gは、ファイバーSTコネクタ搭載のHi5-12G-R-STレシーバーも提供しており、ファイバーSFPモデルと同様の長距離伝送メリットを提供します。

Hi5-12G 対応モデル：

Hi5-12G - 12G-SDI to HDMI 2.0
Hi5-12G-R - ファイバーLCレシーバー1個付属
Hi5-12G-TR - ファイバーLCトランシーバー1個付属
Hi5-12G-R-ST - ファイバーSTレシーバー1個付属

Hi5-12G

HDRおよび広色域モニタリングのサポート

SDI 経由の HDR 規格は現在も進化を続けており、HDMI 2.0 HDR 対応ディスプレイは手頃な価格で入手可能です。 AJAは、HDRおよび広色域ソースのモニタリングをサポートする幅広いフォーマットに対応したミニコンバーター製品を提供しています。

HDR再生と録画

Ki Pro Ultra 12G

  • Ki Pro Ultra 12Gは、HDR10とHLGに対応したHDR収録機能を備えています。 Ki Pro Ultra 12GをProResキャプチャに設定すると、収録ファイルはHDRメタデータを保持します。
  • Ki Pro Ultra 12Gは、適切なメニュー選択を使用することで、HDMI 2.0出力からHDR10またはHLG形式のHDR素材を再生することもできます。
  • 4K HDRビデオは、12G-SDIケーブル1本で受信することも、長距離伝送の場合はSFPファイバーケージを使用することで受信することもできます。
Ki Pro Ultra 12G

HDR再生と録画

HDR Image Analyzer 12G

HDR向け波形、ヒストグラム、ベクトルスコープモニタリング

HDR Image Analyzer 12Gは、8K/UltraHD2/4K/UltraHD/2K/HDにおける最新のHDR 規格（HLG、PQ、Rec.2020 など）を効果的に解析するための包括的なツールを1RUサイズのコンパクトな筐体に搭載しています。

Colorfront®との提携により開発されたAJA HDR Image Analyzerは、カメラLogフォーマットから SDR (REC 709)、PQ (ST 2084)、HLG まで、幅広い入力に対応し、従来のBT.709に加え、BT.2020の色域もサポートしています。

あらゆる場面で使用できるよう特別に設計された1RUサイズの筐体は、様々なワークフローに適合し、一貫性と予測性に優れたHDR制作とマスタリングに必要な信頼性を提供します。

HDR Analysis Tools

AJA HDR Image Analyzer のツールセットには、波形、ヒストグラム、ベクトルスコープによるモニタリングに加え、 nit 光量メーター、色域外または輝度外のピクセルを簡単に検出できる色域外フォールスカラーモード、エラーログ、ピクセルピッカー、 分割画面によるフレームストア、関心領域を単一の水平または垂直ラインにフォーカスできるラインモード、オーディオ位相測定、 そしてARRI®、Canon®、Panasonic®、RED®、Sony® など、最も一般的なカメラカラースペースの組み込みサポートなど、数多くの重要な画像分析機能が含まれています。

  • 波形
  • ヒストグラム
  • ベクトルスコープ
  • 色域
  • nit 光量
  • タイムコードによるファイルベースのエラーログ
  • 高度なピクセルピッカーを備えたデータアナライザー
  • エラー許容度を備えた高度な色域外および輝度外検出
HDR Image Analyzers

HA5-12G

HDMI 2.0から12G-SDIへの変換

HDMI 2.0経由でHDR信号を受け取り、そこで使用されるHDRメタデータについて詳しく知りたい場合は、 HDMI 2.0ケーブルをソース機器からAJAのHA5-12G HDMI to 12G-SDIミニコンバーターに接続し、 AJAの無料ソフトウェアMini-Configの「HDRメタデータ」タブを開いて、HDRの静的メタデータを読み出せます。 HA5-12Gは、HDRシグナリングメタデータのパススルー、またはオプションのオーバーライドもサポートしています。

AJAのHA5-12Gは、HDMI 2.0入力を2つの12G-SDIシングルリンク出力に変換します。 2つのSDI DA出力を備え、各SDIリンクで12G-SDIを伝送するため、4K/UltraHD SDI伝送時のケーブル配線を削減できます。 HA5-12Gは、HDMIソースから最大8チャンネルのオーディオ、または2チャンネルのアナログオーディオ（RCA）に加え、 12G-SDIに8チャンネルまたは2チャンネルのデジタルエンベデッドオーディオを出力します。

HA5-12Gには、光ファイバーSFPを搭載したモデル（HA5-12G-Tシングルチャンネルトランスミッター）があり、HDMI 4K信号を長距離（シングルモード10km）伝送できます。

HA5-12Gは、光ファイバーSTコネクタを搭載したHA5-12G-T-STも提供しており、光ファイバーSFPモデルと同様の長距離伝送を実現します。

HA5-12Gモデル：

HA5-12G - HDMI 2.0から12G-SDIへ
HA5-12G-T - 光ファイバーLCトランスミッター1個付属
HA5-12G-T-ST - 光ファイバーSTトランスミッター1個付属

HA5-12G

HA5-4K

HDMI経由でHDR信号を受け取り、そこで使用されるHDRメタデータについて詳しく知りたい場合は、 HDMI 2.0ケーブルをソースからAJAのHA5-4K HDMI to SDIミニコンバーターに接続し、AJAの無料ソフトウェアMini-Configを開いて「HDRメタデータ」タブを開くと、 HDRの静的メタデータが読み込まれ、SDI VPIDにパススルーしたり、オーバーライドしたりできます。

HA5-4K OG-HA5-4K