![OVERVIEW OF HDR VIDEO
A. Chalmers*, P. Shirley†, D. Toffoli‡
*University of Warwick, Coventry, United Kingdom
†NVIDIA, Salt Lake City, UT, United States
‡SIM2 BV International Srl, Pordenone, Italy
Contents
1. Introduction xv
2. COST Action IC1005 xvii
2.1 Success Stories xx
3. The HDR Video Pipeline xxvii
3.1 Capture xxvii
3.2 Compress xxvii
3.3 Display xxviii
4. Discussion xxx
Appendix xxxii
References xxxv
1. INTRODUCTION
Welcome to the book “HDR video: Concepts, Technologies and
Applications.” This book contains chapters from experts in high dynamic
range (HDR) video covering a wide collection of their latest research
and development across all aspects of the HDR pipeline from Capture, to
Manipulate and Display. Why you should read this book is that many
people, the editors included, think HDR is going to be the biggest
qualitative change in TV quality since color. To anyone who has seen
high quality HDR content on state-of-the-art HDR displays, the step
change from existing display technology is clear.
But what is HDR? It is imagery that is as subtle, bright, and vibrant
as the real world. There were analog HDR technologies in the past (e.g.,
a good 35-mm slide with a very bright projector), but now that almost
all content is digital, we can make a more precise definition: HDR is
more brightness than we are used to with traditional imaging. This means
“enough” bits for brightness (not the 8 bits per channel of previous
technologies), and for the highest brightness of the displayed imagery to be
“bright enough.” What is “enough” is one of the main debates of HDR,
and a source of disagreement between academia and industry. The first
research papers on HDR appeared in the early 1990s (e.g., [1, 2]), so why
has it taken more than 20 years for HDR to appear in consumer televisions?
xv](https://image.slidesharecdn.com/21981-250613184753-b30d6429/85/High-Dynamic-Range-Video-Concepts-Technologies-and-Applications-Alan-Chalmers-12-320.jpg)
![xvi Overview of HDR Video
First, remember we saw the same slow progress for HD TV that also
took decades for the industry to deploy for the good reason that adapting an
entire industry of capture, transmission, and display is a very hard process.
Second, advances in LED technology were needed to make the displays
commercially attractive; we have finally reached that point. Finally, the
much easier transition in resolution had to be played out to its limit. We
seem to have reached that in 4K, except for specialized applications. As
televisions make the move toward HDR, this book also includes a chapter
from an economist, Christopher Moir, that examines factors that may
influence the widespread uptake of HDR (Fig. 1).
HDR is coming, and it going to impact every aspect of imaging.
This book is a major outcome of the EU Cost Action IC1005 that
ran from May 2011 to May 2015 [3]. The key goals of IC1005 were to
coordinate research and development in the field of High Dynamic Range
(HDR) imaging across Europe, develop a vibrant community, together
propose a new set of standards for the complete HDR pipeline, and establish
Europe firmly as the world leader in HDR. Back in 2011, HDR was
relatively unknown and the term was easily confused with HD = High
Definition, that is, a screen resolution of 1920×1080 pixels. In fact, at that
time, IC1005 considered supporting the term “True Brightness” to replace
HDR to help minimize the confusion.
In 2012 the specification for UHDTV, ITU-R Recommendation
BT.2020 was announced [4]. This contained five components to move
televisions a significant step forward: Higher screen resolution 4K (3840 ×
2160 pixels) and 8K (7680 × 4320 pixels); higher dynamic range; wider
color gamut and higher frame rate. Consumer 4K televisions were quick to
Fig. 1 HDR video will affect all aspects of imaging.](https://image.slidesharecdn.com/21981-250613184753-b30d6429/85/High-Dynamic-Range-Video-Concepts-Technologies-and-Applications-Alan-Chalmers-13-320.jpg)
![Overview of HDR Video xvii
appear, but despite the significant increase in screen resolution, they failed
to gain substantial market penetration. A key problem is that, unless one is
very close to the screen, it is quite difficult for a viewer to see a difference
between an HD and a 4K image. Of all the components of BT.2020, many
user studies, for example, those by the 4Ever project [5], have clearly shown
that dynamic range is the feature that users most notice, especially in a dark
viewing environment. In 2016, the term HDR was thus seized upon by
TV manufacturers as a “marketing tool” to sell more televisions.
This chapter documents the rise of HDR video and shows how IC1005
has tried to guide the process.
2. COST ACTION IC1005
COST Actions are European Union funded initiatives to bring together re-
searchers, engineers, and scholars from EU and some other countries to de-
velop new ideas and joint projects [6]. COST does not fund research itself,
but rather networking, including short term scientific missions (STSMs) to
enable young researchers to spend time in other labs across Europe.
Built around the three guiding principles of “coordination, collaboration,
and acceleration,” COST Action IC1005 “HDRi: The digital capture,
storage, transmission, and display of real-world lighting,” involved the key
people and institutions undertaking or interested in HDR research and
development across Europe (Fig. 2). At the end of the Action there were
attendees from 44 institutions across 26 countries. Members of IC1005
played a leading role in substantially raising public awareness of HDR
through their dissemination activities, including presenting the world’s first
end-to-end real-time HDR systems at events such as IBC (Europe’s largest
broadcast event) and NAB (which annually attracts over 92,000 partici-
pants), providing their vision of the future of television at the European
Broadcasting Union’s annual conference, and hosting a dedicated event to
showcase the benefits of HDR technology to national broadcasters. From
the beginning, IC1005 engaged the services of professional cartoonists
Lance Bell and Danny Burgess to graphic record all the meetings. As the
cartoons in this chapter show, this resulted in highly valuable material for
dissemination activities and other publicity material.
A first task of the COST Action was to define (Fig. 3) the terminology
used within the HDR community to ensure seamless communication
between academic and industrial members. The dynamic range of a scene
is the ratio of the maximum light intensity to the minimum light intensity.](https://image.slidesharecdn.com/21981-250613184753-b30d6429/85/High-Dynamic-Range-Video-Concepts-Technologies-and-Applications-Alan-Chalmers-14-320.jpg)
![Overview of HDR Video xix
This is normally noted as 1,000,000:1; approximately what the eye can
see in a scene with minimal (no noticeable) adaptation.
From this the following were defined:
Standard dynamic range (SDR) is ≤ 10 f-stops (aka low dynamic rage (LDR));
Enhanced dynamic range (EDR) is > 10 f-stops and ≤ 16 f-stops;
High dynamic range (HDR) is > 16 f-stops.
This definition of SDR, EDR, and HDR was subsequently adopted
by the MPEG adhoc committee on HDR in their Call for Evidence
document in February 2015 [7] and has largely been accepted by the
scientific community. However, it is important to point out that the media
industry does not make any distinction between EDR and HDR. Therefore
many current commercial HDR claims are actually EDR, according to
the IC1005 and MPEG scales of dynamic range. There are a number of
other ways of defining dynamic range. Table 2 provides a useful means for
converting from one definition to another.
One of the key impacts of IC1005, was the push for standards (Fig. 4)
that can bring about the seamless connection of the three components
of the end-to-end HDR pipeline: Capture, Manipulate, and Display. Only
through such standardization will the uptake of HDR be widespread and
sustainable. In this endeavor, IC1005 offered their own solution and made
significant input to MPEG’s goal of introducing HDR into their standards.
However, MPEG chose not accept IC1005’s solution and have preferred to
Fig. 4 The need for standards in the HDR pipeline.](https://image.slidesharecdn.com/21981-250613184753-b30d6429/85/High-Dynamic-Range-Video-Concepts-Technologies-and-Applications-Alan-Chalmers-16-320.jpg)
![xx Overview of HDR Video
go for SMPTE ST2084 [8] and ARIB STD-B67 [9]. Details of IC1005’s
proposal, together with source code, etc., are available from Ref. [10].
In addition to proposing a new standard for the entire HDR pipeline,
IC1005 also delivered, via four Working Groups, the following:
• HDR file formats for individual frames used in high fidelity applications,
and for complete sequences of HDR footage for distribution and
delivery.
• HDR quality metrics for three different purposes: the first for assessing
the quality of the image that is captured and stored, compared to the real
world scene. The second to enable quality of the compressed footage
to be judged, and the third metric for allowing a detailed comparison
of the image that is finally displayed to the viewer compared to the real
scene that was captured.
• An HDR compression benchmark: a straightforward compression
benchmark, including challenging test footage, against which future
commercial compression algorithms can be compared.
• An uptake plan that served to highlight at all stages of the project where
the partners can make major contributions in support of the widespread
adoption of HDR and generate substantial interest in the Action and
HDR.
The Action also resulted in significant dissemination of information and
contributed to advancing the scientific/technological state-of-the-art in
the area of HDR imaging. This was achieved via scientific publications,
numerous meetings, training schools, STSMs, conferences, workshops,
newsletters, etc. In total, members of IC1005 chaired 4 special sessions on
HDR at major international conferences; edited 3 special issues on HDR
for three leading journals, and edited 2 books on HDR video, including
this one.
2.1 Success Stories
In the four years of operation, COST Action IC1005 achieved significant
success in three key areas:
• closing the gap in expertise,
• transfer of knowledge, and
• raising awareness of HDR.
While a number of participants in IC1005 were already world-leading
authorities on HDR, many others only had an interest in the field. Access
to the experts and also novel HDR equipment played an important role in](https://image.slidesharecdn.com/21981-250613184753-b30d6429/85/High-Dynamic-Range-Video-Concepts-Technologies-and-Applications-Alan-Chalmers-17-320.jpg)
![xxii Overview of HDR Video
Fig. 6 HDR imagery for dentistry.
first International Conference and SME Workshop on HDR imaging in
2013 [11].
2.1.2 HDR Tone Mapping in Game Development
Igor Nedelkovski, University “St. Kliment Ohridski,” Bitola, FYR Macedonia
Prior to COST Action IC1005 Action, researchers from the Faculty
of Technical Sciences, University “St. Kliment Ohridski”—Bitola (FTS)
and Motion Universe (MU), a small company owned by ex-students of
the FTS were very experienced with computer graphics, but had little or
no knowledge about HDR. As a result of their active participation in the
COST Action, including attending the working group and management
committee meetings and the Training Schools, substantial knowledge was
gained; so much so that they decided to apply this knowledge to the
development of a computer game for mobile platforms (Android, iOS,
Blackberry). The game, Escape Medieval, was thus rendered almost entirely
using HDR tone mapping (Fig. 7). As the images show, the quality of the
resultant game was significantly higher than similar, competitive mobile
games available on the market today. As a result of this success HDR will
be introduced into computer graphics courses at FTS and the knowledge
disseminated to other Universities and businesses in the Western Balkans.](https://image.slidesharecdn.com/21981-250613184753-b30d6429/85/High-Dynamic-Range-Video-Concepts-Technologies-and-Applications-Alan-Chalmers-19-320.jpg)
![Overview of HDR Video xxvii
The challenge was to achieve sufficient dynamic range for capturing both
subjects in deep shadows simultaneously with brightly lit main subjects.
The results have shown some clear advantages of using HDR technology in
the performing arts, however more work is needed before such technology
can be used in live performances.
3. THE HDR VIDEO PIPELINE
With HDR video, the full range of lighting in the scene can be captured and
delivered to the viewer. In order to achieve such a “scene referred” ability,
32 bit IEEE floating point values are needed to be used to represent each
color channel. With 96 bits per pixel (bpp), compared with just 24 bpp for
SDR, this means a single HDR frame of uncompressed 4K UHD resolution
(3840×2160 pixels) 4:4:4 requires approximately 94.92 MB of storage, and
a minute of data at 30 fps needs 166 GB. Such a large amount of data cannot
be handled on existing ICT infrastructure, and thus efficient compression
is one of the keys necessary for the success of HDR video.
3.1 Capture
Until single sensors are capable of capturing the full range of light in
a scene, a number of other approaches are necessary. One of the most
popular methods of HDR capture is to use multiple exposures with
different exposure times to create a single HDR frame [12]. However, if
anything in the scene, or the camera moves, while the exposures are being
taken, undesirable ghosting artefacts can occur. In this case, sophisticated
deghosting algorithms, such as those described in Chapter 1, are required.
This is even more of a challenge if live broadcast of HDR video is desired
[13]. Another approach is to use multiple sensors with the same integration
time through a single lens. A number of prototypes of such systems have
been built, for example, [14] (which was able to achieve 20 f-stops at
30fps), and [15], but as yet, these are not widely available. A survey of
18 commercial cameras was undertaken in [16] to objectively measure the
dynamic range they were capable of capturing. The goal was to determine
their suitability for capturing all the detail during a rocket launch. Table 1
shows some results from that survey. Details of how the dynamic range of
the cameras were measured is given in Chapter 4.
3.2 Compress
As mentioned above, compression is one of the keys to the successful
uptake of HDR video on existing ICT infrastructure. A number of HDR](https://image.slidesharecdn.com/21981-250613184753-b30d6429/85/High-Dynamic-Range-Video-Concepts-Technologies-and-Applications-Alan-Chalmers-24-320.jpg)
![xxviii Overview of HDR Video
Table 1 Objective measure of camera dynamic range [16]
Camera Stops @ 0.5 RMS noise Vendor spec.
RED DRAGON—HDR x6, Log
Film, Total
11.8 + ∼3 16.5+
ARRI Alexa—Log 13.9 14.0
Canon 5DM3—Magic Lantern
H.264 (ISO 400/1600)
11.4 10.0
Black Magic Cinema 4K—Film 9.0 12.0
video compression methods have been proposed in the last decade. Initially
the evaluation of these was restricted by the lack of available HDR video
footage. This is no longer a problem, with a number of sources of HDR
video now available, including from the University of Stuttgart [17] and for
the MPEG community.
As discussed further in Chapter 8, HDR video compression may be
classified as one-stream or two-stream [18]. The one-stream approach utilizes a
single layer transfer function to map the HDR content to a fixed number of
bits, typically 10 or 12. Examples include [19–24]. One problem with one-
stream methods is that they do not work for 8 bit devices, which includes
a large number of legacy displays and mobile devices. With mobile devices,
this is a major limitation as more and more video is being consumed on
them; more than 51% of traffic on mobile devices is video viewing [25]
In two-stream compression methods, there is one input HDR video
stream to the encoder that produces two bit streams as output. Two stream
methods can be used for 8 bit and higher infrastructures. These streams can
consist of (1) a standard compliant bit stream, for example, HEVC Main
10, H.264, etc., and (2) one another stream corresponding to additional
data to reconstruct the HDR video. At the decoder, these two streams are
recombined to produce the HDR video stream. Examples of two-stream
compression for HDR video include [26–29].
3.3 Display
In January 2016 a consortium of TV manufacturers, broadcasters, and
content producers was formed. Known as the UHD Alliance [30], their
goal is to promote the criteria by which they would judge future platforms
to be suitable for delivering a “premium 4K experience.” Despite IC1005’s
definition of HDR being adopted by MPEG [7], UHD Alliance proposed
two of their own definitions of HDR, both of which are “display
referred”:](https://image.slidesharecdn.com/21981-250613184753-b30d6429/85/High-Dynamic-Range-Video-Concepts-Technologies-and-Applications-Alan-Chalmers-25-320.jpg)
![Overview of HDR Video xxix
1. 1000 nits peak brightness and <0.05 nits black level (contrast ratio
20,000:1, 14.3 f-stops),
or
2. >540 nits brightness and <0.0005 nits black level (assuming it is possible
to measure 0.0005 nits, this give a contrast ratio 1,080,000:1, ≈20
f-stops).
These two definitions for HDR were chosen to satisfy manufacturers of
different television technologies. Option 1 is for those with LED based
TVs which have higher brightness, but inferior black levels, while Option
2 is for OLED based TVs which have deep blacks, but much lower peak
brightness levels [31].
The UHD Alliance’s “displayed referred” definition of HDR has
already led to a number TV manufacturers marketing their televisions as
“HDR displays.” Such “consumer HDR” displays, however, have a major
limitation. They do not provide an overall brighter image. Instead the
average picture level (APL) of the frames is maintained and an HDR
effect is achieved by providing (a) more details in the darker regions of
the scene and (b) having (a few) brighter highlights [32]. Because of the
HDR metadata, the TV has to be driven at its maximum backlight capacity
in order to provide the required highlights. However, this means that the
overall brightness of the screen cannot simply be increased as you can with
an SDR display. HDR content on these displays should thus not be viewed
in ambient lighting levels exceeding 5 nits [33]. The situation is even worse
for HDR displays based on OLED technology. For such displays, darker
than 5 nits viewing conditions, and even the absence of white walls is
recommended [33]. A key reason for this limitation is that every value of
the ST.2084 transfer function is directly mapped to the same specific output
luminance level on all HDR displays. This absolute mapping is not flexible
and is unable to adapt to different ambient lighting levels.
The 1000nit peak luminance of consumer HDR displays is significantly
lower than the 4000nit HDR displays that have been available from
innovative Italian company, SIM2, since 2009. Derived from the pioneering
HDR displays developed by Brightside [34], SIM2’s latest HDR47 display
has a peak luminance of 6000 nits (Fig. 13). This is achieved via a backlight
of 2202 LEDs each of which has 12 bits of brightness resolution. A key
feature of the SIM2 display is the attention to high power management
and heat cooling. This allows the 6000nit display to have a 1.5-kW power
supply limit with a standard 110V plug. A 10,000nit display is due to be
showcased at IBC in September 2016.](https://image.slidesharecdn.com/21981-250613184753-b30d6429/85/High-Dynamic-Range-Video-Concepts-Technologies-and-Applications-Alan-Chalmers-26-320.jpg)
![xxx Overview of HDR Video
Fig. 13 The innovation of a 6000nit HDR display.
4. DISCUSSION
Public awareness of HDR has come a long way in the last 5 years. Most
of the major television manufacturers are marketing HDR-TVs, while
camera manufactures are providing more f-stops from their cameras. For
compression, MPEG are also close to proposing a standard which is likely
to include both the Perceptual Quantization (PQ) and Hybrid Log-Gamma
(HLG) methods. In July 2016 the European Broadcasting Union (EBU)
announced ITU-R BT.2100-0; their recommendations for “Image param-
eter values for high dynamic range television for use in production and
international programme exchange” [35]. The recommendation also covers
PQ and HLG. Interestingly, BT.2100 acknowledges: “The Administrations
of France and the Netherlands have expressed concerns regarding the
characteristics and performance of HDR-TV. Further studies are needed
and may lead to a revision of this Recommendation, as appropriate, under
the terms of Resolution ITU-R 1-7” [35].
There is growing evidence that the methods being considered and
adopted by the manufacturers and standards bodies are not the best. PQ
and HLG are computationally expensive:
PQencode(V) =
V1/m2 − c1
c2 − c3V−1/m2
1/m1
,
where m1 =
2610
4096
× 1
4, m2 =
2523
4096
× 128,
c1 =
3424
4096
, c2 =
2413
4096
× 32, c3 =
2392
4096
× 32,](https://image.slidesharecdn.com/21981-250613184753-b30d6429/85/High-Dynamic-Range-Video-Concepts-Technologies-and-Applications-Alan-Chalmers-27-320.jpg)
![Overview of HDR Video xxxi
PTF8(V)
V
out
PTF4(V)
PTF⬘
2.2(V)
PTF⬘
4(V)
PTF⬘
8(V)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
PTF2.2(V)
PQbackward(V)
PQforward(V)
HLGdecode (V)
HLGencode (V)
HLG
PQ
PTF4
PTF8
Fig. 14 Similarity of transfer function curves.
Furthermore, HLG includes a branch instruction, which limits its efficient
implementation in hardware.
HLGencode(V) =
r
√
V V ≤ 1,
a log(V − b) + c V 1
,
where r = 0.5, a = 0.17883277, b = 0.28466892, c = 0.55991073.
The recently proposed power transfer function (PTF) [36], on the other
hand, is highly efficient (29 times more efficient than PQ, and 1.5 times
more efficient than even an LUT implementation of PQ or HLG, without
the memory overheads) and has been shown to deliver better quality than
either PQ or HLG [36]:
PTFγ (V) = V1/γ
,
where γ is a variable, for example, 4 or 8, V is normalized HDR.
As Fig. 14 shows, PTF with γ = 8 is very similar to the PQ curve,
while γ = 4 closely approximates HLG. When compressing HDR video
with PTF the input HDR frames first have to be normalized to the range
[0, 1] with a normalization factor ℵ using the relation L = S = ℵ where
S is full range HDR data. Unlike 10-bit PQ, which is limited by a peak](https://image.slidesharecdn.com/21981-250613184753-b30d6429/85/High-Dynamic-Range-Video-Concepts-Technologies-and-Applications-Alan-Chalmers-28-320.jpg)
![xxxii Overview of HDR Video
luminance of 4000 nits (12-bit PQ has a limit of 10,000nit), PTF is not
limited by a specific peak luminance.
HDR first wave—consumer HDR: The current trend of HDR,
such as espoused by the UHD Alliance can be considered a “first wave”
of HDR products. The HDR pipeline is very much “display referred”;
constrained by the peak luminance that consumer HDR displays are capable
of showing, typically 1000 nits. One positive outcome of this “first wave”
is far wider user recognition of the term HDR (albeit not the definition
proposed by IC1005 and adopted by MPEG). Although HDR TVs will be
sold in increasing numbers in the coming months, especially as more HDR
content becomes available, at some point viewers will no longer want to
watch HDR in a dark room; this will give rise to a “second wave” of HDR
technology.
HDR second wave—future-proof HDR: The second wave of HDR
technology will be “scene referred,” with the HDR pipeline no longer
constrained by what a display is capable of showing. Rather the full range
of lighting captured in a scene will be transmitted along the pipeline and
the best image possible delivered for a given display, the ambient lighting
conditions, and any creative intent. Known as true-HDR, this approach
enables HDR content to be displayed directly on an HDR display while,
on an SDR display, a tone mapper can be chosen, dynamically, to best suit
the current scene, creative intent and ambient light conditions [18]. True-
HDR enables every pixel of each HDR frame to be modulated if necessary.
This allows objects to be tracked, for example, a golf ball up against a sky,
of something coming off a vehicle during a rocket launch, by having their
pixels at one at one exposure, while the rest of the scene could be at another.
The ability to modulate individual pixels can be taken further. “Personalized
pixels” can provide content creators additional creativity by enabling them
to deliberately hide detail, such as clues, in areas of the scene which can
only be discovered by the user interacting with the content by exploring
the exposures of those pixels (Fig. 15).
This is an exciting time for HDR video: The limitations of the “first
wave” will begin to be appreciated and we will move to much more flexible,
compelling, future-proof “second wave.” This book contains many valuable
contributions that will provide the foundation for this “second wave.”
APPENDIX
Table 2 shows the dynamic range conversion chart.](https://image.slidesharecdn.com/21981-250613184753-b30d6429/85/High-Dynamic-Range-Video-Concepts-Technologies-and-Applications-Alan-Chalmers-29-320.jpg)
![Overview of HDR Video xxxv
Fig. 15 Personalized pixels: The hidden character can be seen in the image on the right
by exploring the pixels of the HDR image [37].
REFERENCES
[1] K. Chiu, M. Herf, P. Shirley, S. Swamy, C. Wang, Zimmerman K., Spatially
Nonuniform Scaling Functions for High Contrast Images, in: Graphics Interface ’93,
1993.
[2] J. Tumblin, Rushmeier H., Tone reproduction for realistic images, IEEE Comput.
Graph. Appl. 13 (1993).
[3] http://www.cost.eu/COST_Actions/ict/IC1005.
[4] ITU-R BT.2246-2, The present state of ultra-high definition television, tech. rep.
2012 http://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/rep/R-REP-BT.2246-2-2012-PDF-
E.pdf.
[5] http://www.4ever-project.com/home/.
[6] http://www.cost.eu/.
[7] A. Luthra, E. François, W. Husak (Eds.), Requirements and Use Cases for HDR and
WCG Content Distribution, ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11 (MPEG) Doc. N15084,
February 2015.
[8] ST 2084:2014 : High Dynamic Range Electro-Optical Transfer Function of Mastering
Reference Displays, August 2014.
[9] STD-B67: Essential parameter values for the extended image dynamic range television
(EIDRTV) system for programme production, tech. rep., Association of Radio
Industries and Businesses (ARIB), July 2015.
[10] http://ic1005-hdri.inesctec.pt/.
[11] Ž. Trpovski, V. Kerkez, P. Vuěinic, HDR processing for legibility enhancement of
radiographic images, in: First International Conference and SME Workshop on HDR
imaging, 2013.
[12] P.E. Debevec, J. Malik, Recovering high dynamic range radiance maps from pho-
tographs, in: SIGGRAPH ’97, ACM Press, 1997.
[13] J. McNamee, J. Hatchett, K. Debattista, A.G. Chalmers, Live HDR Video Streaming
on Commodity Hardware, in: SPIE 2015, August 2015.
[14] A. Chalmers, G. Bonnet, F. Banterle, P. Dubla, K. Debattista, A. Artusi, C. Moir, High
Dynamic-range video solution, in: ACM SIGGRAPH ASIA, Art Gallery Emerging
Technologies, ACM, 2009.](https://image.slidesharecdn.com/21981-250613184753-b30d6429/85/High-Dynamic-Range-Video-Concepts-Technologies-and-Applications-Alan-Chalmers-32-320.jpg)
![maailmaan ja kansa tervehtää niitä riemulla ja muuttuu niiden
täysiveriseksi liittolaiseksi. Parrattomat piimäsuut juoksentelevat
ympäriinsä ja kuvittelevat olevansa koko pöpöjä kuultuaan pari
'kansallista esitelmää.' Vastustelemista ja arvostelua kuulee
kaikkialla. Niin, ystäväni, semmoinen on meidän aikamme — se se
on sitä ajanhenkeä! Ja kutka ovat syypäät kaikkeen? Eivätkö juuri
nuo laulavat vapauden ystävät, jotka kannattavat kansallisia
mielipiteitä, hemmottelevat roskaväkeä ja rakentelevat mielettömiä
ilmalinnoja? Sekin ala, millä minä työskentelen, on muutettava
muodinmukaiseksi. Pois mätäpesä, jolla on nimenä valtionkoulu, ja
asettakaamme sijaan uusi koulu, jonka kulmakivinä ovat vapaus,
Bjarkeviisut [Tarkottaa erästä Grundtvigin laulua. Suom.] ja
ruusuhohteinen tulevaisuus! Tunnen mainiosti tämänkin puolen
ajanhenkeä ja tiedän, mitenkä nuoria kuljetellaan pilvien takaisissa
maissa ja miten heille lauletaan vapausvirsiä…
Näkee selvään, että olette tottunut heiluttamaan pamppua!
huusi joku, mutta Lystrup, joka juuri sai yskänkohtauksen, ei sitä
onneksi kuullut. Hiki virtasi pitkin hänen poskiaan, hän pyyhki
punaista naamaansa, veti ilmaa keuhkoihinsa ja pani jyrkän
vastalauseen kaikkia vapauden apostolien oppeja vastaan.
Erityisesti tähtäsi hän sen noihin suurisuisiin poikanulikoihin, jotka
tuskin osaavat panna omat housunsa kunnollisesti kiinni, kun jo
intoilevat joka tilaisuudessa ja toitottavat ajan hengestä.
Yleisö rähähti nauramaan ja eläköön- ja paheksumishuudot
sekaantuivat toisiinsa, niin että koko ilma oli yhtenä surinana.
Puheen aikana olivat Knuut ja pappi usein kuiskutelleet keskenään
tehden innokkaita liikkeitä käsillään. En voi olla puhumatta, herra
pastori! Enhän minä tahdokkaan teitä kieltää, mutta muistakaa —
olkaa varovainen, kuuletteko!](https://image.slidesharecdn.com/21981-250613184753-b30d6429/85/High-Dynamic-Range-Video-Concepts-Technologies-and-Applications-Alan-Chalmers-34-320.jpg)
High Dynamic Range Video Concepts Technologies and Applications Alan Chalmers
- 1. High Dynamic Range Video Concepts Technologies and Applications Alan Chalmers download https://textbookfull.com/product/high-dynamic-range-video- concepts-technologies-and-applications-alan-chalmers/ Download full version ebook from https://textbookfull.com
- 2. We believe these products will be a great fit for you. Click the link to download now, or visit textbookfull.com to discover even more! Advanced High Dynamic Range Imaging, Second Edition Francesco Banterle https://textbookfull.com/product/advanced-high-dynamic-range- imaging-second-edition-francesco-banterle/ High Dynamic Range Imaging Sensors and Architectures 2nd Edition Arnaud Darmont https://textbookfull.com/product/high-dynamic-range-imaging- sensors-and-architectures-2nd-edition-arnaud-darmont/ Vision Models for High Dynamic Range and Wide Colour Gamut Imaging: Techniques and Applications 1st Edition Marcelo Bertalmío https://textbookfull.com/product/vision-models-for-high-dynamic- range-and-wide-colour-gamut-imaging-techniques-and- applications-1st-edition-marcelo-bertalmio/ What is This Thing Called Science Alan F. Chalmers https://textbookfull.com/product/what-is-this-thing-called- science-alan-f-chalmers/
- 3. Wireless positioning technologies and applications Second Edition Alan Bensky https://textbookfull.com/product/wireless-positioning- technologies-and-applications-second-edition-alan-bensky/ Customer Relationship Management: Concepts, Applications and Technologies 5th Edition Prior https://textbookfull.com/product/customer-relationship- management-concepts-applications-and-technologies-5th-edition- prior/ Food irradiation technologies concepts applications and outcomes 1st Edition Isabel C F R Ferreira https://textbookfull.com/product/food-irradiation-technologies- concepts-applications-and-outcomes-1st-edition-isabel-c-f-r- ferreira/ Security Risks in Social Media Technologies Safe Practices in Public Service Applications 1st Edition Alan Oxley (Auth.) https://textbookfull.com/product/security-risks-in-social-media- technologies-safe-practices-in-public-service-applications-1st- edition-alan-oxley-auth/ Biology: Concepts and Applications Cecie Starr https://textbookfull.com/product/biology-concepts-and- applications-cecie-starr/
- 5. HIGH DYNAMIC RANGE VIDEO Concepts, Technologies, and Applications Edited by ALAN CHALMERS University of Warwick, Coventry, United Kingdom PATRIZIO CAMPISI Roma Tre University, Rome, Italy PETER SHIRLEY NVIDIA, Salt Lake City, UT, United States IGOR G. OLAIZOLA Vicomtech-IK4, San Sebastián, Spain AMSTERDAM • BOSTON • HEIDELBERG • LONDON NEW YORK • OXFORD • PARIS • SAN DIEGO SAN FRANCISCO • SINGAPORE • SYDNEY • TOKYO Academic Press is an imprint of Elsevier
- 6. Academic Press is an imprint of Elsevier 125 London Wall, London EC2Y 5AS, United Kingdom 525 B Street, Suite 1800, San Diego, CA 92101-4495, United States 50 Hampshire Street, 5th Floor, Cambridge, MA 02139, United States The Boulevard, Langford Lane, Kidlington, Oxford OX5 1GB, United Kingdom © 2017 Elsevier Ltd. All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording, or any information storage and retrieval system, without permission in writing from the publisher. Details on how to seek permission, further information about the Publisher’s permissions policies and our arrangements with organizations such as the Copyright Clearance Center and the Copyright Licensing Agency, can be found at our website: www.elsevier.com/permissions. This book and the individual contributions contained in it are protected under copyright by the Publisher (other than as may be noted herein). Notices Knowledge and best practice in this field are constantly changing. As new research and experience broaden our understanding, changes in research methods, professional practices, or medical treatment may become necessary. Practitioners and researchers must always rely on their own experience and knowledge in evaluating and using any information, methods, compounds, or experiments described herein. In using such information or methods they should be mindful of their own safety and the safety of others, including parties for whom they have a professional responsibility. To the fullest extent of the law, neither the Publisher nor the authors, contributors, or editors, assume any liability for any injury and/or damage to persons or property as a matter of products liability, negligence or otherwise, or from any use or operation of any methods, products, instructions, or ideas contained in the material herein. Library of Congress Cataloging-in-Publication Data A catalog record for this book is available from the Library of Congress British Library Cataloguing-in-Publication Data A catalogue record for this book is available from the British Library ISBN: 978-0-12-809477-8 For information on all Academic Press publications visit our website at https://www.store.elsevier.com/ Publisher: Joe Hayton Acquisition Editor: Tim Pitts Editorial Project Manager: Charlotte Kent Production Project Manager: Susan Li Designer: Vicky Pearson Esser Typeset by SPi Global, India
- 7. CONTRIBUTORS A.O. Akyüz Middle East Technical University, Ankara, Turkey A. Artusi University of Girona, Girona, Spain F. Banterle CNR-ISTI, Pisa, Italy T. Bashford Rogers University of Warwick, Coventry, United Kingdom M. Bessa INESC TEC, Porto, Portugal; Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Vila Real, Portugal M. Čadík Brno University of Technology, Brno, Czech Republic A. Chalmers University of Warwick, Coventry, United Kingdom Y. Chrysanthou University of Cyprus, Nicosia, Cyprus K. Debattista University of Warwick, Coventry, United Kingdom J. Gorostegui Vicomtech-IK4, San Sebastián, Spain J. Hasić-Telalović International University of Sarajevo, Sarajevo, Bosnia and Herzegovina K. Karaduzović-Hadžiabdić International University of Sarajevo, Sarajevo, Bosnia and Herzegovina B. Karr University of Warwick, Coventry, United Kingdom; Rockledge Design Group, Inc., Rockledge, FL, United States N. Ladas University of Cyprus, Nicosia, Cyprus C. Loscos University of Reims Champagne-Ardennes, Reims, France R. Mantiuk West Pomeranian University of Technology, Szczecin, Poland ix
- 8. x Contributors Á. Martín Vicomtech-IK4, San Sebastián, Spain I. Martin University of Girona, Girona, Spain M. Melo INESC TEC, Porto, Portugal C. Moir University of Warwick, Coventry, United Kingdom M. Musil Brno University of Technology, Brno, Czech Republic P. Musil Brno University of Technology, Brno, Czech Republic I.G. Olaizola Vicomtech-IK4, San Sebastián, Spain R.R. Orozco University of Girona, Girona, Spain T. Ozan Aydın Disney Research, Zürich, Switzerland O.T. Tursun Max Planck Institute for Informatics, Saarland, Germany J. Unger Linköping University, Linköping, Sweden P. Zemčík Brno University of Technology, Brno, Czech Republic
- 9. EDITORS’BIOGRAPHY Alan Chalmers is professor of Visualisation and Royal Society Industrial Fellow at University of Warwick and co-founder of the spinout company, TrueDR Ltd. Previously, he was a founder and CEO of the spinout company, goHDR Ltd. He has published over 230 papers in journals and international conferences on high-fidelity virtual environments and HDR imaging, and successfully supervised 37 Ph.D. students. He is honorary president of Afrigraph, a fellow of the ERA Foundation, and formerly vice president of ACM SIGGRAPH. Together with SpheronVR, he was instrumental in the development of the world’s first HDR video camera, which was completed in July 2009. From 2011 to 2015 he was chair of the EU COST Action IC1005 “HDRi: The digital capture, storage, transmission, and display of real-world lighting” http://ic1005-hdri.inesctec. pt/. This coordinated research and development in HDR across 25 EU countries and 44 institutions. In addition, Chalmers is a UK representative on IST/37, considering HDR standards within MPEG. Peter Shirley is a distinguished research scientist at NVIDIA. He was formally a cofounder of two software companies and a professor at various universities. He received a B.S. in Physics from Reed College in 1985 and a Ph.D. in Computer Science from University of Illinois in 1991. He is the coauthor of several books on computer graphics and a variety of technical articles. His professional interests include interactive and HDR imaging, computational photography, realistic rendering, statistical computing, visualization, and immersive environments. Patrizio Campisi received the Ph.D. degree in Electrical Engineering from Roma Tre University, Rome, Italy, where he is full professor at the Section of Applied Electronics, Department of Engineering. His research interests are in the area of secure multimedia communications and biometrics. Specifically, he has been working on secure biometric recognition, digital watermarking, image deconvolution, image analysis, stereo image and video processing, blind equalization of data signals, and secure communications. He has been the general chair of the seventh IEEE “Workshop on Information Forensics and Security,” WIFS 2015, November 2015, Rome, Italy, and of the 12th ACM Workshop on Multimedia and Security, September 2010, Italy. He has been technical xi
- 10. xii Editors’Biography co-chair of the 1st ACM Workshop on Information Hiding and Multime- dia Security, June 2013, France and of the “Fourth IEEE Workshop on Information Forensics and Security,” WIFS 2012, December 2012, Spain. He is the editor of the book “Security and Privacy in Biometrics,” Springer, July 2013. He is co-editor of the book “Blind Image De- convolution: theory and applications,” CRC Press, May 2007. He is co-recipient of an IEEE ICIP06 and IEEE BTAS 2008 best student paper award and of an IEEE Biometric Symposium 2007 best paper award. He has been associate editor of IEEE Signal Processing Letters and of IEEE Transactions on Information Forensics and Security. He is currently senior associate editor of IEEE Signal Processing Letters. He is IEEE SPS Director Student Services. He is a member of the IEEE Technical Committee on Information Assurance & Intelligent Multimedia-Mobile Communications, System, Man, and Cybernetics Society, and was a member of the IEEE Certified Biometric Program (CBP) Learning System Committee. Igor G. Olaizola obtained his degree in Electronics Engineering at the Universidad of Navarra (Tecnun) in (2001). In 2001 he worked as a research assistant in Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen (IIS), Erlangen (Germany) were he worked in the development of MPEG audio decoders (MP3 & AAC) on FPGAs and DSPs. In 2002 he started as part of the research team of Vicomtech. In 2006 he worked for Vilau (a media engineering company) in consulting, development, and deployment activities, especially in the Digital TV market. Since 2007, Igor is the head of the Digital Media department in Vicomtech where he has actively participated in R&D projects related to Media Production and Broadcasting technologies. In 2013 he received his Ph.D. in Computer Science and Artificial Intelligence by the Faculty of Computer Science of the University of the Basque Country. Igor participated in the COST Action IC1005 HDRi as dissemination chair and currently is associated lecturer in Tecnun. His main research interests are related to multimedia processing and analysis techniques, with a special focus on broadcasting technologies.
- 11. ACKNOWLEDGMENTS We are most grateful to COST (European Cooperation in Science and Technology) for funding COST Action IC1005: “HDRi: The digital capture, storage, transmission, and display of real-world lighting.” In particular, we would also like to thank our Science Officer, Dr. Ralph Stübner and Administrative Officer Ms. Aranzazu Sanchez for their highly valuable support, which helped ensure IC1005 was a success and which has led to a vibrant HDR community across Europe and resulted in Europe now playing a leading role in the current and future developments of HDR. xiii
- 12. OVERVIEW OF HDR VIDEO A. Chalmers*, P. Shirley†, D. Toffoli‡ *University of Warwick, Coventry, United Kingdom †NVIDIA, Salt Lake City, UT, United States ‡SIM2 BV International Srl, Pordenone, Italy Contents 1. Introduction xv 2. COST Action IC1005 xvii 2.1 Success Stories xx 3. The HDR Video Pipeline xxvii 3.1 Capture xxvii 3.2 Compress xxvii 3.3 Display xxviii 4. Discussion xxx Appendix xxxii References xxxv 1. INTRODUCTION Welcome to the book “HDR video: Concepts, Technologies and Applications.” This book contains chapters from experts in high dynamic range (HDR) video covering a wide collection of their latest research and development across all aspects of the HDR pipeline from Capture, to Manipulate and Display. Why you should read this book is that many people, the editors included, think HDR is going to be the biggest qualitative change in TV quality since color. To anyone who has seen high quality HDR content on state-of-the-art HDR displays, the step change from existing display technology is clear. But what is HDR? It is imagery that is as subtle, bright, and vibrant as the real world. There were analog HDR technologies in the past (e.g., a good 35-mm slide with a very bright projector), but now that almost all content is digital, we can make a more precise definition: HDR is more brightness than we are used to with traditional imaging. This means “enough” bits for brightness (not the 8 bits per channel of previous technologies), and for the highest brightness of the displayed imagery to be “bright enough.” What is “enough” is one of the main debates of HDR, and a source of disagreement between academia and industry. The first research papers on HDR appeared in the early 1990s (e.g., [1, 2]), so why has it taken more than 20 years for HDR to appear in consumer televisions? xv
- 13. xvi Overview of HDR Video First, remember we saw the same slow progress for HD TV that also took decades for the industry to deploy for the good reason that adapting an entire industry of capture, transmission, and display is a very hard process. Second, advances in LED technology were needed to make the displays commercially attractive; we have finally reached that point. Finally, the much easier transition in resolution had to be played out to its limit. We seem to have reached that in 4K, except for specialized applications. As televisions make the move toward HDR, this book also includes a chapter from an economist, Christopher Moir, that examines factors that may influence the widespread uptake of HDR (Fig. 1). HDR is coming, and it going to impact every aspect of imaging. This book is a major outcome of the EU Cost Action IC1005 that ran from May 2011 to May 2015 [3]. The key goals of IC1005 were to coordinate research and development in the field of High Dynamic Range (HDR) imaging across Europe, develop a vibrant community, together propose a new set of standards for the complete HDR pipeline, and establish Europe firmly as the world leader in HDR. Back in 2011, HDR was relatively unknown and the term was easily confused with HD = High Definition, that is, a screen resolution of 1920×1080 pixels. In fact, at that time, IC1005 considered supporting the term “True Brightness” to replace HDR to help minimize the confusion. In 2012 the specification for UHDTV, ITU-R Recommendation BT.2020 was announced [4]. This contained five components to move televisions a significant step forward: Higher screen resolution 4K (3840 × 2160 pixels) and 8K (7680 × 4320 pixels); higher dynamic range; wider color gamut and higher frame rate. Consumer 4K televisions were quick to Fig. 1 HDR video will affect all aspects of imaging.
- 14. Overview of HDR Video xvii appear, but despite the significant increase in screen resolution, they failed to gain substantial market penetration. A key problem is that, unless one is very close to the screen, it is quite difficult for a viewer to see a difference between an HD and a 4K image. Of all the components of BT.2020, many user studies, for example, those by the 4Ever project [5], have clearly shown that dynamic range is the feature that users most notice, especially in a dark viewing environment. In 2016, the term HDR was thus seized upon by TV manufacturers as a “marketing tool” to sell more televisions. This chapter documents the rise of HDR video and shows how IC1005 has tried to guide the process. 2. COST ACTION IC1005 COST Actions are European Union funded initiatives to bring together re- searchers, engineers, and scholars from EU and some other countries to de- velop new ideas and joint projects [6]. COST does not fund research itself, but rather networking, including short term scientific missions (STSMs) to enable young researchers to spend time in other labs across Europe. Built around the three guiding principles of “coordination, collaboration, and acceleration,” COST Action IC1005 “HDRi: The digital capture, storage, transmission, and display of real-world lighting,” involved the key people and institutions undertaking or interested in HDR research and development across Europe (Fig. 2). At the end of the Action there were attendees from 44 institutions across 26 countries. Members of IC1005 played a leading role in substantially raising public awareness of HDR through their dissemination activities, including presenting the world’s first end-to-end real-time HDR systems at events such as IBC (Europe’s largest broadcast event) and NAB (which annually attracts over 92,000 partici- pants), providing their vision of the future of television at the European Broadcasting Union’s annual conference, and hosting a dedicated event to showcase the benefits of HDR technology to national broadcasters. From the beginning, IC1005 engaged the services of professional cartoonists Lance Bell and Danny Burgess to graphic record all the meetings. As the cartoons in this chapter show, this resulted in highly valuable material for dissemination activities and other publicity material. A first task of the COST Action was to define (Fig. 3) the terminology used within the HDR community to ensure seamless communication between academic and industrial members. The dynamic range of a scene is the ratio of the maximum light intensity to the minimum light intensity.
- 15. xviii Overview of HDR Video Fig. 2 Guiding principles of IC1005. Fig. 3 Defining HDR terminology. However, what constituted high dynamic range was less clear. IC1005 agreed in September 2013 to use the term f-stop (or stop) to refer to the following contrast ratios: X f-stops = difference of 2X = 2X : 1 So 16 f-stops = difference of 216 = 65, 536 : 1 This is normally noted as 100,000:1; approximately what the eye can see in a scene with no adaptation. 20 f-stops = difference of 220 = 1, 048,576 : 1
- 16. Overview of HDR Video xix This is normally noted as 1,000,000:1; approximately what the eye can see in a scene with minimal (no noticeable) adaptation. From this the following were defined: Standard dynamic range (SDR) is ≤ 10 f-stops (aka low dynamic rage (LDR)); Enhanced dynamic range (EDR) is > 10 f-stops and ≤ 16 f-stops; High dynamic range (HDR) is > 16 f-stops. This definition of SDR, EDR, and HDR was subsequently adopted by the MPEG adhoc committee on HDR in their Call for Evidence document in February 2015 [7] and has largely been accepted by the scientific community. However, it is important to point out that the media industry does not make any distinction between EDR and HDR. Therefore many current commercial HDR claims are actually EDR, according to the IC1005 and MPEG scales of dynamic range. There are a number of other ways of defining dynamic range. Table 2 provides a useful means for converting from one definition to another. One of the key impacts of IC1005, was the push for standards (Fig. 4) that can bring about the seamless connection of the three components of the end-to-end HDR pipeline: Capture, Manipulate, and Display. Only through such standardization will the uptake of HDR be widespread and sustainable. In this endeavor, IC1005 offered their own solution and made significant input to MPEG’s goal of introducing HDR into their standards. However, MPEG chose not accept IC1005’s solution and have preferred to Fig. 4 The need for standards in the HDR pipeline.
- 17. xx Overview of HDR Video go for SMPTE ST2084 [8] and ARIB STD-B67 [9]. Details of IC1005’s proposal, together with source code, etc., are available from Ref. [10]. In addition to proposing a new standard for the entire HDR pipeline, IC1005 also delivered, via four Working Groups, the following: • HDR file formats for individual frames used in high fidelity applications, and for complete sequences of HDR footage for distribution and delivery. • HDR quality metrics for three different purposes: the first for assessing the quality of the image that is captured and stored, compared to the real world scene. The second to enable quality of the compressed footage to be judged, and the third metric for allowing a detailed comparison of the image that is finally displayed to the viewer compared to the real scene that was captured. • An HDR compression benchmark: a straightforward compression benchmark, including challenging test footage, against which future commercial compression algorithms can be compared. • An uptake plan that served to highlight at all stages of the project where the partners can make major contributions in support of the widespread adoption of HDR and generate substantial interest in the Action and HDR. The Action also resulted in significant dissemination of information and contributed to advancing the scientific/technological state-of-the-art in the area of HDR imaging. This was achieved via scientific publications, numerous meetings, training schools, STSMs, conferences, workshops, newsletters, etc. In total, members of IC1005 chaired 4 special sessions on HDR at major international conferences; edited 3 special issues on HDR for three leading journals, and edited 2 books on HDR video, including this one. 2.1 Success Stories In the four years of operation, COST Action IC1005 achieved significant success in three key areas: • closing the gap in expertise, • transfer of knowledge, and • raising awareness of HDR. While a number of participants in IC1005 were already world-leading authorities on HDR, many others only had an interest in the field. Access to the experts and also novel HDR equipment played an important role in
- 18. Overview of HDR Video xxi Fig. 5 IC1005 built an HDR community in Europe. allowing these initial non-experts to become authorities in their own right and thus help to significantly raise the profile of HDR in their respective countries. The vibrant HDR community that IC1005 fostered allowed knowledge to be transferred from the academic partners to industry and the industrial needs to be transferred to the academics, to the mutual benefit of both. Now HDR is perhaps the leading topic within the television industry and amongst related standardization bodies. Below are a few examples of the successes that IC1005 has helped to bring about (Fig. 5). 2.1.1 HDR in Dental X-ray Imaging Zeljen Trpovski, Faculty of Technical Sciences, Novi Sad,Serbia Although Zeljen Trpovski had an interest in HDR imaging for 10 years, IC1005 spurred him on to undertake some new challenging applications. The application he chose was the use of HDR in dental X-ray images (Fig. 6). Dental radiologic images contain many details and their good dis- tinguishing and accurate location are of significant interest in several medical fields. IC1005 provided him with the opportunity to meet with experts and gain new and interesting ideas for the continuation of his research. Particularly useful was the provision of the HDR MATLAB toolbox by Dr Banterle IT MC substitute. Preliminary results were presented at the
- 19. xxii Overview of HDR Video Fig. 6 HDR imagery for dentistry. first International Conference and SME Workshop on HDR imaging in 2013 [11]. 2.1.2 HDR Tone Mapping in Game Development Igor Nedelkovski, University “St. Kliment Ohridski,” Bitola, FYR Macedonia Prior to COST Action IC1005 Action, researchers from the Faculty of Technical Sciences, University “St. Kliment Ohridski”—Bitola (FTS) and Motion Universe (MU), a small company owned by ex-students of the FTS were very experienced with computer graphics, but had little or no knowledge about HDR. As a result of their active participation in the COST Action, including attending the working group and management committee meetings and the Training Schools, substantial knowledge was gained; so much so that they decided to apply this knowledge to the development of a computer game for mobile platforms (Android, iOS, Blackberry). The game, Escape Medieval, was thus rendered almost entirely using HDR tone mapping (Fig. 7). As the images show, the quality of the resultant game was significantly higher than similar, competitive mobile games available on the market today. As a result of this success HDR will be introduced into computer graphics courses at FTS and the knowledge disseminated to other Universities and businesses in the Western Balkans.
- 20. Overview of HDR Video xxiii Fig. 7 Tone mapped HDR images from Escape Medieval. 2.1.3 New PhD Topic at Vienna University of Technology Margrit Gelautz, TU Vienna The COST Action motivated TU Vienna to combine their previous experience on stereo analysis with HDR topics (Fig. 8). A new Ph.D. topic on “HDR Stereo Matching” was formulated and financially supported by the Vienna Ph.D. School of Informatics (http://www.informatik.tuwien. ac.at/teaching/phdschool). TU Vienna published papers at the two HDRi Workshops and the Special Session on HDRi at Eusipco 2014. The knowledgeable and very detailed feedback on the papers by the reviewers (chosen amongst the experts of the COST Action) gave TU Vienna valuable input to improve the papers and stimulate future work. 2.1.4 The Growth of HDR in France Kadi Bouatouch and Rémi Cozot, University of Rennes, Ronan Boitard, Technicolor Inspired by the vision of HDR that IC1005 was putting forward, the fol- lowing companies and institutions in France (Fig. 9): Technicolor, Telecom
- 21. xxiv Overview of HDR Video Fig. 8 TU Vienna Ph.D. School of Informatics has introduced a new HDR related topic. ParisTech, University of Nantes, Dxo Lab, Dxo Sig, Binocle, Transvideo, Thomson Video Networks, AcceptTV, TF1 and Polymorph, put together the Nevex proposal. This nationally-funded project considered the design of a complete HDR chain: acquisition, compression, transmission, and display. Members of Nevex were very active in IC1005. A key output of this project was the groundbreaking Ph.D. by R. Boitard on HDR video tone mapping. 2.1.5 HDR Imaging of Rocket Launches Brian Karr, Kennedy Space Center, Alan Chalmers, University of Warwick Contact was made between the head of the Advanced Imaging Lab at Kennedy Space Center, Brian Karr, and the Chair of IC1005, Alan Chalmers, as a direct result of IC1005’s dissemination activity at NAB in April 2013. The outcome of this meeting was that a team from goHDR/University of Warwick went to the Kennedy Space Center in July 2013 to film a rocket launch in HDR (Fig. 10). 2.1.6 World’s First Complete Real-Time HDR Broadcast Alan Chalmers, University of Warwick, Igor Olaizola,Vicomtech, Domenico Toffoli, SIM2 Assisted by earlier STSM visits between the University of Warwick, UK and Vicomtech, ES, in April 2014 a world first end-to-end live HDR pipeline was demonstrated at NAB 2014 (Fig. 11). This annual event attracts over 92,000 participants and thus it was deemed a highly appropriate venue to show this system for the first time. The system was shown on a stand at the Futures Park section of NAB as part of an IC1005 dissemination activity. The system attracted significant interest. The work for NAB 2014 led directly to the world’s first professional end-to-end HDR pipeline when
- 22. Overview of HDR Video xxv Fig. 9 Frame from temporally coherent tone mapped HDR video. Fig. 10 Capturing a rocket launch with HDR video at the Kennedy Space Center.
- 23. xxvi Overview of HDR Video Fig. 11 Professional end-to-end HDR pipeline at NAB in 2015. Fig. 12 The use of HDR in performance. the prestigious German camera manufacturer ARRI joined the project. This professional system was showcased at NAB 2015, again as part of an IC1005 dissemination activity. 2.1.7 Evaluation of HDR Usage for Performance Art Projects Emmanouela Vogiatzaki, RFSAT Ltd and University of Peloponnesus, Artur Krukowski, Intracom S. A. Telecom Solutions, Alan Chalmers, University of Warwick Following a visit by Vogiatzaki to the University of Warwick in July 2014, a range of trials of HDR cameras has been undertaken to capture scenographies of performance projects in theatrical environments (Fig. 12).
- 24. Overview of HDR Video xxvii The challenge was to achieve sufficient dynamic range for capturing both subjects in deep shadows simultaneously with brightly lit main subjects. The results have shown some clear advantages of using HDR technology in the performing arts, however more work is needed before such technology can be used in live performances. 3. THE HDR VIDEO PIPELINE With HDR video, the full range of lighting in the scene can be captured and delivered to the viewer. In order to achieve such a “scene referred” ability, 32 bit IEEE floating point values are needed to be used to represent each color channel. With 96 bits per pixel (bpp), compared with just 24 bpp for SDR, this means a single HDR frame of uncompressed 4K UHD resolution (3840×2160 pixels) 4:4:4 requires approximately 94.92 MB of storage, and a minute of data at 30 fps needs 166 GB. Such a large amount of data cannot be handled on existing ICT infrastructure, and thus efficient compression is one of the keys necessary for the success of HDR video. 3.1 Capture Until single sensors are capable of capturing the full range of light in a scene, a number of other approaches are necessary. One of the most popular methods of HDR capture is to use multiple exposures with different exposure times to create a single HDR frame [12]. However, if anything in the scene, or the camera moves, while the exposures are being taken, undesirable ghosting artefacts can occur. In this case, sophisticated deghosting algorithms, such as those described in Chapter 1, are required. This is even more of a challenge if live broadcast of HDR video is desired [13]. Another approach is to use multiple sensors with the same integration time through a single lens. A number of prototypes of such systems have been built, for example, [14] (which was able to achieve 20 f-stops at 30fps), and [15], but as yet, these are not widely available. A survey of 18 commercial cameras was undertaken in [16] to objectively measure the dynamic range they were capable of capturing. The goal was to determine their suitability for capturing all the detail during a rocket launch. Table 1 shows some results from that survey. Details of how the dynamic range of the cameras were measured is given in Chapter 4. 3.2 Compress As mentioned above, compression is one of the keys to the successful uptake of HDR video on existing ICT infrastructure. A number of HDR
- 25. xxviii Overview of HDR Video Table 1 Objective measure of camera dynamic range [16] Camera Stops @ 0.5 RMS noise Vendor spec. RED DRAGON—HDR x6, Log Film, Total 11.8 + ∼3 16.5+ ARRI Alexa—Log 13.9 14.0 Canon 5DM3—Magic Lantern H.264 (ISO 400/1600) 11.4 10.0 Black Magic Cinema 4K—Film 9.0 12.0 video compression methods have been proposed in the last decade. Initially the evaluation of these was restricted by the lack of available HDR video footage. This is no longer a problem, with a number of sources of HDR video now available, including from the University of Stuttgart [17] and for the MPEG community. As discussed further in Chapter 8, HDR video compression may be classified as one-stream or two-stream [18]. The one-stream approach utilizes a single layer transfer function to map the HDR content to a fixed number of bits, typically 10 or 12. Examples include [19–24]. One problem with one- stream methods is that they do not work for 8 bit devices, which includes a large number of legacy displays and mobile devices. With mobile devices, this is a major limitation as more and more video is being consumed on them; more than 51% of traffic on mobile devices is video viewing [25] In two-stream compression methods, there is one input HDR video stream to the encoder that produces two bit streams as output. Two stream methods can be used for 8 bit and higher infrastructures. These streams can consist of (1) a standard compliant bit stream, for example, HEVC Main 10, H.264, etc., and (2) one another stream corresponding to additional data to reconstruct the HDR video. At the decoder, these two streams are recombined to produce the HDR video stream. Examples of two-stream compression for HDR video include [26–29]. 3.3 Display In January 2016 a consortium of TV manufacturers, broadcasters, and content producers was formed. Known as the UHD Alliance [30], their goal is to promote the criteria by which they would judge future platforms to be suitable for delivering a “premium 4K experience.” Despite IC1005’s definition of HDR being adopted by MPEG [7], UHD Alliance proposed two of their own definitions of HDR, both of which are “display referred”:
- 26. Overview of HDR Video xxix 1. 1000 nits peak brightness and <0.05 nits black level (contrast ratio 20,000:1, 14.3 f-stops), or 2. >540 nits brightness and <0.0005 nits black level (assuming it is possible to measure 0.0005 nits, this give a contrast ratio 1,080,000:1, ≈20 f-stops). These two definitions for HDR were chosen to satisfy manufacturers of different television technologies. Option 1 is for those with LED based TVs which have higher brightness, but inferior black levels, while Option 2 is for OLED based TVs which have deep blacks, but much lower peak brightness levels [31]. The UHD Alliance’s “displayed referred” definition of HDR has already led to a number TV manufacturers marketing their televisions as “HDR displays.” Such “consumer HDR” displays, however, have a major limitation. They do not provide an overall brighter image. Instead the average picture level (APL) of the frames is maintained and an HDR effect is achieved by providing (a) more details in the darker regions of the scene and (b) having (a few) brighter highlights [32]. Because of the HDR metadata, the TV has to be driven at its maximum backlight capacity in order to provide the required highlights. However, this means that the overall brightness of the screen cannot simply be increased as you can with an SDR display. HDR content on these displays should thus not be viewed in ambient lighting levels exceeding 5 nits [33]. The situation is even worse for HDR displays based on OLED technology. For such displays, darker than 5 nits viewing conditions, and even the absence of white walls is recommended [33]. A key reason for this limitation is that every value of the ST.2084 transfer function is directly mapped to the same specific output luminance level on all HDR displays. This absolute mapping is not flexible and is unable to adapt to different ambient lighting levels. The 1000nit peak luminance of consumer HDR displays is significantly lower than the 4000nit HDR displays that have been available from innovative Italian company, SIM2, since 2009. Derived from the pioneering HDR displays developed by Brightside [34], SIM2’s latest HDR47 display has a peak luminance of 6000 nits (Fig. 13). This is achieved via a backlight of 2202 LEDs each of which has 12 bits of brightness resolution. A key feature of the SIM2 display is the attention to high power management and heat cooling. This allows the 6000nit display to have a 1.5-kW power supply limit with a standard 110V plug. A 10,000nit display is due to be showcased at IBC in September 2016.
- 27. xxx Overview of HDR Video Fig. 13 The innovation of a 6000nit HDR display. 4. DISCUSSION Public awareness of HDR has come a long way in the last 5 years. Most of the major television manufacturers are marketing HDR-TVs, while camera manufactures are providing more f-stops from their cameras. For compression, MPEG are also close to proposing a standard which is likely to include both the Perceptual Quantization (PQ) and Hybrid Log-Gamma (HLG) methods. In July 2016 the European Broadcasting Union (EBU) announced ITU-R BT.2100-0; their recommendations for “Image param- eter values for high dynamic range television for use in production and international programme exchange” [35]. The recommendation also covers PQ and HLG. Interestingly, BT.2100 acknowledges: “The Administrations of France and the Netherlands have expressed concerns regarding the characteristics and performance of HDR-TV. Further studies are needed and may lead to a revision of this Recommendation, as appropriate, under the terms of Resolution ITU-R 1-7” [35]. There is growing evidence that the methods being considered and adopted by the manufacturers and standards bodies are not the best. PQ and HLG are computationally expensive: PQencode(V) = V1/m2 − c1 c2 − c3V−1/m2 1/m1 , where m1 = 2610 4096 × 1 4, m2 = 2523 4096 × 128, c1 = 3424 4096 , c2 = 2413 4096 × 32, c3 = 2392 4096 × 32,
- 28. Overview of HDR Video xxxi PTF8(V) V out PTF4(V) PTF⬘ 2.2(V) PTF⬘ 4(V) PTF⬘ 8(V) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 PTF2.2(V) PQbackward(V) PQforward(V) HLGdecode (V) HLGencode (V) HLG PQ PTF4 PTF8 Fig. 14 Similarity of transfer function curves. Furthermore, HLG includes a branch instruction, which limits its efficient implementation in hardware. HLGencode(V) = r √ V V ≤ 1, a log(V − b) + c V 1 , where r = 0.5, a = 0.17883277, b = 0.28466892, c = 0.55991073. The recently proposed power transfer function (PTF) [36], on the other hand, is highly efficient (29 times more efficient than PQ, and 1.5 times more efficient than even an LUT implementation of PQ or HLG, without the memory overheads) and has been shown to deliver better quality than either PQ or HLG [36]: PTFγ (V) = V1/γ , where γ is a variable, for example, 4 or 8, V is normalized HDR. As Fig. 14 shows, PTF with γ = 8 is very similar to the PQ curve, while γ = 4 closely approximates HLG. When compressing HDR video with PTF the input HDR frames first have to be normalized to the range [0, 1] with a normalization factor ℵ using the relation L = S = ℵ where S is full range HDR data. Unlike 10-bit PQ, which is limited by a peak
- 29. xxxii Overview of HDR Video luminance of 4000 nits (12-bit PQ has a limit of 10,000nit), PTF is not limited by a specific peak luminance. HDR first wave—consumer HDR: The current trend of HDR, such as espoused by the UHD Alliance can be considered a “first wave” of HDR products. The HDR pipeline is very much “display referred”; constrained by the peak luminance that consumer HDR displays are capable of showing, typically 1000 nits. One positive outcome of this “first wave” is far wider user recognition of the term HDR (albeit not the definition proposed by IC1005 and adopted by MPEG). Although HDR TVs will be sold in increasing numbers in the coming months, especially as more HDR content becomes available, at some point viewers will no longer want to watch HDR in a dark room; this will give rise to a “second wave” of HDR technology. HDR second wave—future-proof HDR: The second wave of HDR technology will be “scene referred,” with the HDR pipeline no longer constrained by what a display is capable of showing. Rather the full range of lighting captured in a scene will be transmitted along the pipeline and the best image possible delivered for a given display, the ambient lighting conditions, and any creative intent. Known as true-HDR, this approach enables HDR content to be displayed directly on an HDR display while, on an SDR display, a tone mapper can be chosen, dynamically, to best suit the current scene, creative intent and ambient light conditions [18]. True- HDR enables every pixel of each HDR frame to be modulated if necessary. This allows objects to be tracked, for example, a golf ball up against a sky, of something coming off a vehicle during a rocket launch, by having their pixels at one at one exposure, while the rest of the scene could be at another. The ability to modulate individual pixels can be taken further. “Personalized pixels” can provide content creators additional creativity by enabling them to deliberately hide detail, such as clues, in areas of the scene which can only be discovered by the user interacting with the content by exploring the exposures of those pixels (Fig. 15). This is an exciting time for HDR video: The limitations of the “first wave” will begin to be appreciated and we will move to much more flexible, compelling, future-proof “second wave.” This book contains many valuable contributions that will provide the foundation for this “second wave.” APPENDIX Table 2 shows the dynamic range conversion chart.
- 30. Overview of HDR Video xxxiii Table 2 Dynamic Range Conversion Chart Dynamic Range Representations Number of Bits Required Terms HVS Density Decades Contrast Ratio DR (dB) DR (Stops) Linear Log LogLuv Log10(CR) 10 10 Density 20Log10(CR) Log2(CR) 1% RS 1% RS 0.27% RS 0 100 1.0 0 0.0 0.0 0.0 0.0 LDR HVS with no adaption 0.15 1.4 3 0.5 7.1 5.1 7.0 0.2 1.6 4 0.7 7.3 5.5 7.4 0.3 2.0 6 1.0 7.6 6.1 8.0 0.4 2.5 8 1.3 8.0 6.5 8.4 0.6 4.0 12 2.0 8.6 7.1 9.0 0.8 6.3 16 2.7 9.3 7.5 9.4 1 101 10 20 3.3 10.0 7.9 9.7 1.2 16 24 4.0 10.6 8.1 10.0 1.4 25 28 4.7 11.3 8.3 10.2 1.6 40 32 5.3 12.0 8.5 10.4 1.8 63 36 6.0 12.6 8.7 10.6 2 102 100 40 6.6 13.3 8.9 10.7 2.2 158 44 7.3 14.0 9.0 10.9 2.4 251 48 8.0 14.6 9.1 11.0 2.6 398 52 8.6 15.3 9.2 11.1 2.8 631 56 9.3 15.9 9.3 11.2 3 103 1000 60 10.0 16.6 9.4 11.3 3.2 1585 64 10.6 17.3 9.5 11.4 EDR 3.4 2512 68 11.3 17.9 9.6 11.5 3.6 3981 72 12.0 18.6 9.7 11.6 3.8 6310 76 12.6 19.3 9.8 11.7 HVS with minimal adaption 4 104 10,000 80 13.3 19.9 9.9 11.7 4.2 15,849 84 14.0 20.6 9.9 11.8 4.4 25,119 88 14.6 21.3 10.0 11.9 4.6 39,811 92 15.3 21.9 10.1 11.9 4.8 63,096 96 15.9 22.6 10.1 12.0 Continued
- 31. xxxiv Overview of HDR Video Table 2 Dynamic Range Conversion Chart—cont’d Dynamic Range Representations Number of Bits Required Terms HVS Density Decades Contrast Ratio DR (dB) DR (Stops) Linear Log LogLuv Log10(CR) 10 10 Density 20Log10(CR) Log2(CR) 1% RS 1% RS 0.27% RS 5 105 100,000 100 16.6 23.3 10.2 12.1 HDR 5.2 158,489 104 17.3 23.9 10.2 12.1 5.4 251,189 108 17.9 24.6 10.3 12.2 5.6 398,107 112 18.6 25.2 10.3 12.2 5.8 630,957 116 19.3 25.9 10.4 12.3 6 106 106 120 19.9 26.6 10.4 12.3 6.2 106.2 124 20.6 27.2 10.5 12.4 HVS with full adaption 6.4 106.4 128 21.3 27.9 10.5 12.4 6.6 106.6 132 21.9 28.6 10.6 12.5 6.8 106.8 136 22.6 29.2 10.6 12.5 7 107 107 140 23.3 29.9 10.7 12.5 7.2 107.2 144 23.9 30.6 10.7 12.6 7.4 107.4 148 24.6 31.2 10.7 12.6 7.6 107.6 152 25.2 31.9 10.8 12.7 7.8 107.8 156 25.9 32.6 10.8 12.7 8 108 108 160 26.6 33.2 10.9 12.7 9 109 109 180 29.9 36.5 11.0 12.9 10 1010 1010 200 33.2 39.9 11.2 13.1 11 1011 1011 220 36.5 43.2 11.3 13.2 12 1012 1012 240 39.9 46.5 11.4 13.3 13 1013 1013 260 43.2 49.8 11.6 13.4 14 1014 1014 280 46.5 53.2 11.7 13.5 15 1015 1015 300 49.8 56.5 11.8 13.6 16 1016 1016 320 53.2 59.8 11.9 13.7 17 1017 1017 340 56.5 63.1 11.9 13.8 18 1018 1018 360 59.8 66.4 12.0 13.9 Courtesy of Brian Karr.
- 32. Overview of HDR Video xxxv Fig. 15 Personalized pixels: The hidden character can be seen in the image on the right by exploring the pixels of the HDR image [37]. REFERENCES [1] K. Chiu, M. Herf, P. Shirley, S. Swamy, C. Wang, Zimmerman K., Spatially Nonuniform Scaling Functions for High Contrast Images, in: Graphics Interface ’93, 1993. [2] J. Tumblin, Rushmeier H., Tone reproduction for realistic images, IEEE Comput. Graph. Appl. 13 (1993). [3] http://www.cost.eu/COST_Actions/ict/IC1005. [4] ITU-R BT.2246-2, The present state of ultra-high definition television, tech. rep. 2012 http://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/rep/R-REP-BT.2246-2-2012-PDF- E.pdf. [5] http://www.4ever-project.com/home/. [6] http://www.cost.eu/. [7] A. Luthra, E. François, W. Husak (Eds.), Requirements and Use Cases for HDR and WCG Content Distribution, ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11 (MPEG) Doc. N15084, February 2015. [8] ST 2084:2014 : High Dynamic Range Electro-Optical Transfer Function of Mastering Reference Displays, August 2014. [9] STD-B67: Essential parameter values for the extended image dynamic range television (EIDRTV) system for programme production, tech. rep., Association of Radio Industries and Businesses (ARIB), July 2015. [10] http://ic1005-hdri.inesctec.pt/. [11] Ž. Trpovski, V. Kerkez, P. Vuěinic, HDR processing for legibility enhancement of radiographic images, in: First International Conference and SME Workshop on HDR imaging, 2013. [12] P.E. Debevec, J. Malik, Recovering high dynamic range radiance maps from pho- tographs, in: SIGGRAPH ’97, ACM Press, 1997. [13] J. McNamee, J. Hatchett, K. Debattista, A.G. Chalmers, Live HDR Video Streaming on Commodity Hardware, in: SPIE 2015, August 2015. [14] A. Chalmers, G. Bonnet, F. Banterle, P. Dubla, K. Debattista, A. Artusi, C. Moir, High Dynamic-range video solution, in: ACM SIGGRAPH ASIA, Art Gallery Emerging Technologies, ACM, 2009.
- 33. Another Random Scribd Document with Unrelated Content
- 34. maailmaan ja kansa tervehtää niitä riemulla ja muuttuu niiden täysiveriseksi liittolaiseksi. Parrattomat piimäsuut juoksentelevat ympäriinsä ja kuvittelevat olevansa koko pöpöjä kuultuaan pari 'kansallista esitelmää.' Vastustelemista ja arvostelua kuulee kaikkialla. Niin, ystäväni, semmoinen on meidän aikamme — se se on sitä ajanhenkeä! Ja kutka ovat syypäät kaikkeen? Eivätkö juuri nuo laulavat vapauden ystävät, jotka kannattavat kansallisia mielipiteitä, hemmottelevat roskaväkeä ja rakentelevat mielettömiä ilmalinnoja? Sekin ala, millä minä työskentelen, on muutettava muodinmukaiseksi. Pois mätäpesä, jolla on nimenä valtionkoulu, ja asettakaamme sijaan uusi koulu, jonka kulmakivinä ovat vapaus, Bjarkeviisut [Tarkottaa erästä Grundtvigin laulua. Suom.] ja ruusuhohteinen tulevaisuus! Tunnen mainiosti tämänkin puolen ajanhenkeä ja tiedän, mitenkä nuoria kuljetellaan pilvien takaisissa maissa ja miten heille lauletaan vapausvirsiä… Näkee selvään, että olette tottunut heiluttamaan pamppua! huusi joku, mutta Lystrup, joka juuri sai yskänkohtauksen, ei sitä onneksi kuullut. Hiki virtasi pitkin hänen poskiaan, hän pyyhki punaista naamaansa, veti ilmaa keuhkoihinsa ja pani jyrkän vastalauseen kaikkia vapauden apostolien oppeja vastaan. Erityisesti tähtäsi hän sen noihin suurisuisiin poikanulikoihin, jotka tuskin osaavat panna omat housunsa kunnollisesti kiinni, kun jo intoilevat joka tilaisuudessa ja toitottavat ajan hengestä. Yleisö rähähti nauramaan ja eläköön- ja paheksumishuudot sekaantuivat toisiinsa, niin että koko ilma oli yhtenä surinana. Puheen aikana olivat Knuut ja pappi usein kuiskutelleet keskenään tehden innokkaita liikkeitä käsillään. En voi olla puhumatta, herra pastori! Enhän minä tahdokkaan teitä kieltää, mutta muistakaa — olkaa varovainen, kuuletteko!
- 35. Lystrupin viimeiset sanat olivat sattuneet Knuutin sydämmeen kuin myrkytetty nuoli. Hänen täytyi pidellä kiinni puhujalavan kaiteesta kuullessaan naurua, joka ei vielä ollut ehtinyt asettua. Maailma huojui hänen silmissään. Hän tunsi, ettei hän koskaan voisi sitä hetkeä unohtaa. Hm, tahdon… hm… tahdon tehdä vaan pari pientä huomautusta, alkoi hän ja puri hampaansa yhteen ikäänkuin tukahuttaakseen kiivauttaan. Koulumestari maalasi kaikki meidät vapauden ystävät ja elävän hengen valistuksen kannattajat järjettömiksi olennoiksi, jotka leijailevat pilvien takaisissa maailmoissa. En tiedä, josko joku täällä saapuvilla olijoista menee innostuksessaan niin pitkälle, mutta tiedän, että täällä on useita, joiden mielestä vapaakouluaate on kansallisen elämän kaunein kukka, kukka, jonka täytyy saada aueta koko ihanuudessaan ja joka on sen kerran tekevä. Hän tunsi voivansa yhä paremmin hillitä itseään ja uskalsi sentähden tarttua käsiksi Lystrupin puheesen, jonka perättömyyttä hän asteettaisin koetti todistaa. Erehdyksiä ja yhteiskunnallista rappeutumista ei saanut lykätä vapauden niskoille; paljon suurempaa tapainturmelusta on ollut valtioissa, missä herravalta valtikkaansa heilutti. Mutta mikä kieltämättä oli vapauden ansiota, niin se oli ihmishengen herääminen. Tietä sille, näyttäytyipä se sitten kirkollisen elämän tai valistusrientojen piirissä! Murrosajat olivat välttämättömiä kansojen elämässä. Ne pitivät yhteiskuntaa nuorena ja elinvoimaisena ja olivat paljoa paremmat kuin se kuollut tila, joka jäykistää kaikki kaavoihinsa ja muuttaa ihmiset muumioiksi. Uusi aika koittaa meille, ystäväni. Meillä on ollut pappis-, aatelis- ja kuningasvallan aika, luulen, että seisomme käännekohdassa, joka — huolimatta siitä, että kuningasvalta jää ennalleen — on vievä meidät valoisaan kansanvallan aikaan, jolloin kansa itse pääsee kohtalonsa
- 36. herraksi. Se aika on kaivava päivän valoon sen, mitä kansassamme on syvintä ja parhainta, se on levittävä loistavia tulevaisuuskuvia sen silmien eteen, mutta se on myöskin pakottava sen semmoiseen itsekehitykseen, että se voi tulla toimeen omin neuvoin. Minä uskon, että on olemassa voima, joka kääntää historian lehtiä ja johtaa kunkin kansan kehitystä jotain määrättyä päämäärää kohti sitä mukaa kuin kansat itse antautuvat sen johdettaviksi. Ottakaamme sen pitkän koetusajan jälkeen, minkä kansamme on saanut kestää, vaaria siitä kutsumuksesta, mihin nykyaika meitä johtaa! Älkäämme peljätkö taistelua ja mullistuksia, älkäämme vapisko jos vanhanajan pei… — hän oli sanoa peikot — vanhanajan ihmiset puskuilevat meille. Elämä, toivo ja totuus on meidän puolellamme, ja kerran näytämme, kuinka heidän vanhettuneet ja ummehtuneet mielipiteensä hajoavat kuin akanat tuuleen…! Hän huomasi Emman, joka seisoi erään puun takana ja tuiotti häneen tuskainen, melkein epätoivoinen ilme silmissään. Knuut oli kiihottunut, hänen kasvonsa hehkuivat, silmänsä paloivat. Epäilemättä oli hänellä vielä terävin nuolensa, jäljellä, mutta Emman katse häiritsi hänen taistelu-intoansa siinä määrin, ettei hän tuntenut enää voivansa jatkaa. Samassa alkoi taas hyvä- ja hurraa- sekä paheksumishuutojen pauhina puhujalavan ympärillä. Tuntui kuin maakannas olisi murtunut ja kahden meren laineet yhtyneet toisiinsa. Mistä lehdestä sinä sen olet oppinut? kysyi Lystrup ärsyttävä ilme kasvoillaan. Minulla ei ole tapana lukea ulkoläksyjä, vastasi Knuut värähtelevällä äänellä. Sitä tein vaan siihen aikaan, kun teidän pamppunne riippui selkäni takana.
- 37. No, no, tarttui pappi puheesen, älkäämme menkö mieskohtaisuuksiin! Näkymättömiä teitä myöten oli taistelun henki levinnyt koko yleisöön. Joka haaralla näkyi hehkuvia kasvoja ja ihmisiä, jotka viittoivat innokkaasti käsillään, ja satojen äänien surina täytti pyökkimetsän. Pappi pudisti epätoivoisena päätänsä, astui sitten koko pituudessaan puhujalavalle ja teki merkin kädellään ikäänkuin vaatiakseen hiljaisuutta. Melu vaikeni heti, ja hän julisti juhlan päättyneeksi seuraavaan tapaan: Ei kukaan rakasta vapautta siinä määrin, ettei hän salaisesti haluaisi hallita toisia, sanoo englantilainen runoilija Goldsmith. Ja hän on oikeassa. Mikä se on, joka vapauden ja sivistyksen nimessä nostaa kansan kansaa vastaan, avaa tykkien ja helvetinkoneiden kidat ja saa verivirrat vuotamaan taistelukentillä? Eikö se ole vallanhimo, omien pyyteiden edistämis- ja toisten sortamisinto? Ja jos tarkastelemme kansojen omia sisäisiä taisteluja, missä myrkytetyt sanat lentelevät eri puolueiden välillä ja kynä ja kieli repivät haavoja, joita kirvelee vielä vuosimääriä jälkeenpäin — eikö siinäkin huomaa samaa vallanhimoa, samaa pyrkimystä saada omat mielipiteensä tunnustetuiksi? Kaikissa meissä on, kenessä suuremmassa, kenessä pienemmässä määrässä itsepäisyyttä ja itseviisautta, ja monesti käy niin, että nimitämme kiihottumistamme innostukseksi ja kuvittelemme mielessämme, että kovat sanamme ovat oikeutetun harmin purkauksia. Älkää luulko, hyvät ystävät, että minä kokonaan vaadin teitä luopumaan aseistanne. Älkää luulko, että mielestäni ainainen rauha on hyväksi. Jos vesi saa kauvan seisoa yhdessä kohti, alkaa se mädätä, raikkaana pysyy se ainoastaan sen kautta, että raitis tuulen leyhkä pitää sitä liikkeessä. Sentähden on ajanvirtaa — jos emme kerran kaikki tahdo
- 38. molskahtaa sen pohjaan kuin hengetön lokapallo — raikkaiden hengentuulahdusten virkistettävä ja työnnettävä uusia uria myöten keskelle ihmiselämää. Ainoa, mitä tahdon, hyvät ystävät, on että kinastus ja kaivelu talttuisi, intohimot, jotka usein voivat olla suureksikin vahingoksi, menettäisivät voimansa ja taistelijain välillä vallitseva katkeruus ja tuomitsemishalu, joka, sen sijaan että edistäisi hyvää asiaa, turmelee sitä, katoaisi. Myös teillä, joita muutoin pidän hengenheimolaisinani, on omat vikanne… Hyvä! huusi Lystrup kaikin voimin. En epäile, että intonne on todellista ja vakavaa, mutta sallikaa minun lausua teille rehellisesti, että te, samoinkuin vastustajannekin, joskus unohdatte, että ainoastaan se, mikä johtuu totuudesta ja rakkaudesta, voittaa ja elää. En tahdo jäähdyttää teidän intoanne taistelussa uuden asianne puolesta, mutta liika kiihkeys ei ole milloinkaan eduksi. Nykyisyyttä ja entisyyttä yhdistävät toisiinsa lukemattomat hienot juuret, joita ei saa poikki yhdellä ainoalla ajattelemattomalla iskulla. Tarkastakaamme, miten maailman suurin sivistävä voima, kristinusko, on päässyt valtaan eri maissa. Hitaasti, mutta varmasti on se pitkittänyt voittokulkuaan kaikkialla. Ja millä ihmeteltävällä taidolla on se voinut sulautua siihen sivistykseen, mitä se kussakin paikassa tapasi, ja juuri sentähden, että sen seuralaisina olivat totuus ja rakkaus! Hyvät ystävät! en tahdo, että mielipiteissänne olisi tinkimisen varaa, en tahdo, että puolella sydämmellänne kiintyisitte totuuteen, tahdon vaan huomauttaa teitä, että viha ja erimielisyys ei ole yhteiskunnalle hyödyksi. Antakoon Jumala meille siunauksensa ja suokoon hän, että oppisimme toimimaan ilman vihaa ja katkeruutta, ilman kuumeentapaista intoilua, toimimaan lämpimin ja suvaitsevaisin sydämmin, huomaten
- 39. toisia ja kunnioittaen heidän ihmisarvoaan, toisin sanoen: toimimaan rakkaudessa totuuden puolesta! Juhlan vakava puoli sai siis kuta kuinkin sovinnollisen lopun, ja pappi tunsi iloksensa, että hänen sanansa todellakin näyttivät jossain määrin jäähdyttäneen tulistuneita mieliä. Mutta kun eväskorit myöhemmin otettiin esille, hiipi puoluehenki yhtä kaikki yleisön keskuuteen ja jakoi sen kahteen parveen, jotka silmäilivät toisiansa enemmin tai vähemmin suopealla tavalla. Vasta sitten kun herra Besser oli apulaisineen jonkun aikaa kiertänyt syöjien keskellä ja hiessä otsin kaatanut heille punaista tai valkoista viiniä, Baijerin olutta tai muuta virkistävää juomaa, pääsi iloinen, suvaitsevainen mieliala taas voitolle ja hääti puoluehengen tiehensä. Siellä täällä huomasi kumminkin vielä taistelun jälkimaininkia. Niinpä Sören Hugger ja Jörgen Siversen sotkeutuivat vielä parisen kertaa sanoissaan pöydän toisessa päässä, minkä toisessa päässä pappi ja Lystrup — jotenkin rauhallisen näköisinä — ottelivat keskenään. Mutta ylipäänsä vallitsi sovinnollinen juhlamieli joukkueessa. Knuut lähestyi Besserin tarjoilupaikkaa, tilasi pullon olutta ja istuutui muutamalle lähellä olevalle penkille. No, sanoi Besser sammaltaen — tuntui kuin joku olisi kuristanut hänen kurkkuaan — voimme pitää itseämme voittajina, ystäväni! Joka tapauksessa arvelen ja uskallan sanoa, että puolellamme oli yhtä suuri enemmistö kuin toisellakin — häh? Mitä te höpisette, Besser! Eihän molemmilla voinut olla enemmistöä. Ah, tarkoitan luonnollisesti…
- 40. En välitä pikkuistakaan siitä, mitä te tarkoitatte, sanoi Knuut, joka ei ollut ehtinyt vielä täysin rauhoittua. Teidän kansanvaltaiset lörpötyksenne eivät maksa viittä äyriä. Mitä te sanotte! huudahti pikku mies kauhistuneena ja näytti kasvavan kaksi tuumaa. Kuulkaa, ystäväni, se teidän on pyydettävä anteeksi! Hän istuutui penkille Knuutin viereen. Minä olen ottanut osaa parlamentaariseen elämään siitä asti kuin… Ja sitten seurasi koko joukko vanhoja muistoja höystettyinä semmoisella kansanvaltaisuudella, ettei yksikään, joka vaan tahtoi kuunnella, olisi voinut enää epäillä, että Besserin sydän ei olisi ollut puhdasta kultaa. Knuutin suu vetäytyi hymyyn, mutta — suuttuneena siitä itseensä — muuttui hän taas pian totiseksi ja heitti rahat oluesta penkille. Ja se, mitä olen kertonut, on niin totta kuin nimeni on Besser. Alas oikeistolaiset ja kansansyöjät ja valta kansalle! se on aina ollut tunnussanani… Joko menette, hyvä ystävä?… no, voimmehan toiste… Hm, lisäsi hän itsekseen ja pudisti päätänsä, taisi olla pahalla päällä. Kun Besser nousi ja kääntyi, huomasi hän kauhuksensa, että Jörgen Siversen ja Frans Larsen olivat seisoneet aivan heidän takanansa. Olisikohan Jörgen kuullut…? Ei varmaankaan, sillä hän seisoi niin rehellisen näköisenä ja vaipuneena keskusteluun Fransin kanssa, ikäänkuin häneltä ei voisi riittää huomiota mihinkään muuhun. Ravintoloitsijan sydän alkoi kiivaasti sykkiä, ja vahvoille luonteille ominaisella päättäväisyydellä astui hän Jörgenin luo, räpytti salaperäisen näköisenä silmää ja veti hänet mukaansa takin kauluksesta. Erään puun takana esitti kosija vihdoinkin monien tarkasti harkittujen mutkien ja verukkeiden jälkeen sydän kurkussa totisen ja rehellisen pyyntönsä.
- 41. Te tunnette minut, vanha ystävä, ja minun on siis tarpeetonta luetella teille ominaisuuksiani. Toimeni on hyvä ja rehellinen ja mitä sydämmeeni tulee, niin luulen kyllä… hän lopetti sanansa pään nyykytyksillä. Ei ainoakaan väre muuttunut Jörgen Siversenin kasvoilla, kun hän kuunteli kosintaa peukalot liivin kainaloissa, silmät maahan luotuina ja silloin tällöin ruiskauttaen suustaan hyvän annoksen sakeaa tupakkisylkeä alas kahiseville lehdille. Mutta yht'äkkiä alkoi hänen vatsansa oudosti hytkiä, hän oikasi itsensä ja katsoi Besseriin. Höh, höh, höh, en osannut ajatella sitä teistä, Besser. Höh, höh, luuletteko, että huolin semmoista vasemmistolaista vävypojakseni? Vasemmistolaista? Niin, ettekös te ole vasemmistolainen? Mitä te sitten olitte keskustellessanne Knuutin kanssa? Besseristä tuntui, kuin olisi hänen vasen saappaansa vajoamaisillaan liejuun, ja hänen täytyi hapuilla ilmaa käsillään pysyäkseen tasapainossa. Ystäväni! sanoi hän, mutisti suutansa ja pani päänsä kallelleen, olen suvaitsevainen. Mitä ei tulekin sanoneeksi väliin keskustellessaan tuommoisten äärimäisyyksiin asti meneväin ihmisten kanssa! Mutta mitä minä olen todellisesti sydämmestäni, siksi jään, kunnes minut lasketaan maan poveen. No, mitä te sitten olette? Mitäkö olen? Mitä olette te, vanha ystävä, mitä minä, mitä kaikki, jotka edustavat pääomaa ja älyä…?
- 42. Aivan vastakkainen elämänkatsantokanta tuli nyt esille väliin vauhdilla, väliin taas arvokkaasti ja juhlallisesti, muutamat sanat ja lauseet erityisellä painolla. Nykyinen ja äskeinen Besser kilpailivat keskenään kaunopuheliaisuudessa vanhan, tutun laulun mukaan: Paremp' tanssija Pekka on Jussia, Paremp' Pekkaa Jussi on tanssija. Höh, höh, höh! En luota teihin, Besser. Sillä jos te voitte muuttaa mielipiteitänne noin vaan joka toinen hetki niinkuin sukkaparia, niin te ette ole muuta kuin tuuliviiri. Nyt upposi oikea saapas myös ja herra Besser tunsi vaipuvansa auttamattomasti liejuun. Ei puhuta enää. Tulkaa ja kaatakaa ryyppy meille molemmille! Se on järkevämpää kuin seista ja lörpötellä tässä. Besser totteli ja Besser täytti lasit, kilisti, joi ja kantoi alennustilansa kuin mies. Mutta mitä hänen sisimmässänsä liikkui salassa maailman silmiltä, siitä ei kukaan tietänyt. Kun Jörgen ja ravintolan isäntä palasivat juhlapaikalle, kajahti voimakas neliääninen laulu keskeltä väen surinaa. Kaikki riensivät katsomaan ja kuuntelemaan Knuutin johtamaa laulukuoroa, joka oli asettunut muutamalle kumpareelle juhlakentän laitaan. Lystrup piteli väliin korviansa, kun soinnut tuntuivat liiaksi käyvän hänen hermoilleen. Mutta sen sijaan oli siellä toisia, muiden muassa Kristen Knort, jotka joutuivat laulusta siinä määrin haltioihinsa, että he tietämättänsä sekoittivat väliin oudon kurkkuäänen sävelien sekaan, nyykyttivät päätään laulun tahdissa ja keinuttelivat ruumistaan autuaallisen näköisinä. Nuoret eivät jaksaneet enää kauvemmin
- 43. hillitä jalkojaan. Kenttä tyhjennettiin, soittajat asettuivat puhujalavalle ja kohta pulpahteli kirkkaista torvista säveleitä, jotka tosin vähän särähtelivät, mutta jotka siitä huolimatta kuuluivat aika hauskoilta ja täyttivät koko ilman helinällään. Tanssi alkoi ja ilo yltyi yltymistään. Itse vanhat, vakavat tilanomistajat ja työn jäykistämät mäkitupalaiset sieppasivat nuoruuden innon valtaamina enemmän tai vähemmän kevyitä vaimojaan vyötäisistä ja katosivat heidän kanssaan tanssin pyörteeseen. Tanssia jatkettiin vielä päivän mailleenkin mentyä kuun ja kahden lyhdyn valossa, jotka huolekas Besser oli paikalle hankkinut. Besser ei ottanut osaa iloon. Useampia kertoja seisoi hän toisen lyhtynsä himmeässä valossa, tuiotti tynnyreinänsä, raapasi niskaansa ja huokasi: huonosti kävi, huonosti kävi! Kahden juuresta yhteen kasvettuneen pyökin takana puoleksi vattupehkojen ja sananjalkaan peitossa seisoi tanssin alkaessa eräs nuoren näköinen mies ja tummatukkainen naishenkilö puhellen puoliääneen keskenänsä. … Ei, minä en ole kiihottunut, Emma, älä väitä sitä ollenkaan; mutta minä sanon sinulle kerrankin suoraan: en kärsi enää kauvemmin! Ja vaikka hän olisi kymmenen kertaa sinun isäsi, niin tulee hän saamaan nenälleen joka kerran, kun häntä haluttaa loukata minua. Eikö hän ole ärsyttänyt ja häväissyt minua vuosikausia? Eikö hän ole tuppautunut minun tielleni, milloin vähänkin on voinut? Eikö saanut hän Per Grejsenin karkoittamaan meitä viime vuonna ampumakentältä ja siten vähällä tappanut koko ampumaseuran? Eikö hän toissa vuonna kirjoittanut maaherralle ja saanut aikaan sitä, ettei Jesperille myönnetty kansanopistoapurahaa? Ja eikö hän vihdoin varoittanut sanomalehdessä ketään yhtymästä Rörbyn lukuseuraan, koska meidän kirjastossamme oli muka vaan
- 44. 'lorukirjoja'. Semmoista valetta! Meidän kirjastossamme on parasta, mitä kirjallisuutemme ikinä on tuottanut kaunokirjallisella, historiallisella ja taloudellisella alalla. Sen kyllä myönnän, Knuut, mutta sinun tulee koettaa kärsiä minun isääni. Muista, että hän on neljäkymmentä vuotta ollut pitäjän ensimäinen mies, on hallinnut sanalla sanoen kaikkea, ja nyt sinä, eräs hänen entisiä oppilaitaan, työnnät hänet syrjään. Se koskee häneen, hän kärsii, Knuut. Se tekee ukolle hyvää… Hyi, miten ilkeä olet! Sinä et tahdo kuulla puhuttavan mitään hyvää hänestä. Ei hän ollenkaan tuomitse kaikkea. Minä kuulin esimerkiksi hänen sanovan Jörgen Siversenille, että turvakoti, jonka te perustitte viime vuonna, ei ollut hulluimpia. Lapset, jotka sieltä tulivat kouluun, olivat parempia kuin köyhien lapset yleensä. Hänkö suosisi turvakotia, hän, joka oli sen perustamishomman innokkaimpia vastustajia! Ei, tyttöseni, jos hän vaan voisi, niin musertaisi hän minut ja minun puoluelaiseni kaikki yhdellä iskulla. Sitä hän ei tekisi, Knuut; sinä tuomitset häntä liian ankarasti. En ymmärrä, miksi minusta tuntuu, kuin en oikein voisi hyväksyä menettelytapaasi viime aikoina. Sinun täytyy koettaa hillitä kiivauttasi. Et usko, miten se sinua rumentaa ja miten se vahingoittaa sinun työtäsi. Minä tiedän, että teen työtä hyvän ja oikean asian eteen, ja tiedän myös, että jos tahdotaan jotakin saada aikaan maailmassa, niin täytyy käydä rohkeasti käsiksi eikä häilyä sinne tänne. Jos sinä et uskalla seurata minua niin…
- 45. Niin mitä sitten, Knuut? Niin seuraa Herran nimessä isääsi siksi kunnes saat enemmän terästä luonteeseesi. Toivon, että ei viivy enää kauvan, ennenkuin te seisotte kahden jäljellä koko joukosta. Knuut, sinä et ole minun komentajani, tiedä se! Etkä sinä minun, saat luottaa siihen! Minä olen kauvan tanssinut sinun pillisi mukaan, mutta tästä lähtien olen näyttävä sekä sinulle että muille, että osaan pitää ohjia kädessäni itsekkin! Hyvästi nyt!… minun täytyy lähteä kotiin. Knuut! sanoi tyttö vesissäsilmin. Siis et tahdo edes antaa kättä minulle? Niin, niin — hyvästi! Hän käänsi selkänsä tytölle ja meni. Emma kuivasi silmänsä, kohotti päätään ja katsoi harmistuneen näköisenä hänen jälkeensä. Se oli Lystrupin tytär kiireestä kantapäähän, joka seisoi pyökkipuun takana suorana, kookkaana ja kädet ristiin puserrettuina. Knuutin askeleet muuttuivat yhä hitaammiksi ja hitaammiksi, ikäänkuin joka hetki lisääntyvät painot riippuisivat hänen jaloissaan. Hän kääntyi ja tahtoi palata takaisin, mutta samassa alkoi Emmakin kävellä juhlapaikalle päin. Emma! Hän ei kuullut, tahi kenties ei tahtonut kuulla. Ja Knuut jatkoi taas matkaansa. Kun hän pääsi metsän ulkopuolelle, tapasi hän kaksi renkiä, jotka olivat vasta matkalla juhlaan. No, oliko hauskaa? kysyi toinen
- 46. heistä. Hauskaa oli, vastasi Knuut ja naurahti, mutta miesten mielestä hän naurahti niin kummallisesti. Knuut astui rivakasti eteenpäin ja huitasi aina väliin ilmaa lehdettömällä puunoksalla, joka hänellä oli kädessään. Mutta vähitellen alkoivat hänen askeleensa taas hidastua. Hän pysähtyi viimein kokonaan, löi oksalla maata, pudisti päätään ja huokasi. Taas alkoi hän astua, mutta pysähtyi uudelleen, pyörähti takaisin ja palasi juhlapaikalle. Siellä oli kaikki niinkuin ennenkin ja puhelijain äänet ja tanssin sävelet täyttivät ilman. Knuut haki katseillaan Emmaa. Hän löysi hänet puhujalavan vierestä tarinoimassa Bodilin kanssa. Emma säpsähti nähdessään Knuutin. Oletko nähnyt minun keppiäni, Emma? Muistelen jättäneeni sen tänne. En minä ole nähnyt mitään keppiä.; Keppiäkö? virkkoi Bodil. Eihän sinulla ollut koko keppiä matkassasi. Oli minulla… mutta saatanhan muistaa väärinkin… ei täällä näytä sitä olevan. Hän otti sikarikotelonsa ja pani tupakan. Kuule, Bodil, koeta saada Frans käsiisi! Tahtoisin vielä puhua siitä asiasta — ymmärräthän? Kyllä koetan, jos vaan löydän. Bodil meni. Knuut selvitti kurkkuaan ja puristeli sikaria näppiensä välissä, se ei tahtonut oikein palaa.
- 47. Emma, minkätähden sinä et antanut minulle kättä? En minä ole mikään koiran penikka, jolle 'annatetaan kättä'. Hm, tiedän, että käyttäydyin sopimattomasti, mutta koeta kärsiä minua… Hm, etkö tahdo kumminkin… etkö tahdo sanoa minulle hyvästiä? Hänellä oli kyyneleet silmissä. Emma ojensi hänelle kätensä ja lausui matalalla äänellä hyvästit, mutta katsoi maahan. Bodil ei tavannut Fransia ja Knuutkin oli mennyt, kun hän palasi. Pyökkien varjossa alkoi tulla yhä pimeämpi, vanha väki läksi jo kotimatkalle ja nuorienkin jalat alkoivat tuntua raskailta. Mutta vielä jatkui tanssia jonkun aikaa. Viimein alkoi ripehtiä vettä. Silloin korjasi soittokunta torvensa ja Besser sammutti kaihomieliset lyhtynsä — juhla oli loppunut. Juhlatamineissa ja sikarinpää hampaissa käveli Knuut Olsen kerran illansuussa seuraavana talvena pitkin Rörbyn katua, pyörähti muutamalle syrjätielle ja suuntasi askeleensa Povi Madsenin taloa kohti. Siellä oli hänen määrä yhtyä muutamain parhaimpain ystäväinsä kanssa tuumimaan vapaakoulun perustamisesta kylään. Ei ollut helppoa kaalata puuromaisessa lumisohjussa suojailman pehmittämällä tiellä. Taivas oli raskaassa pilvessä. Silloin tällöin putosi suuria lumihiuteita hänen kasvoilleen, ja kylmä, kostea tuuli vinkui hänen korvissansa. Oli oikein ikävä talvinen ilma. Jos kysymyksessä oleva asia ei olisi ollut niin tärkeää laatua, olisi hän epäilemättä mieluummin pysynyt kotona. Siihen hänellä olisi ollut
- 48. sitäkin enemmän syytä, koska hänellä koko päivän oli ollut kova hammastauti. Kansanjuhlan jälkeen oli Knuutilla ja Lystrupilla ollut useita ankaroita yhteentörmäyksiä. Ne olivat aina aikaan saaneet kovia taisteluja nuoren talonpojan sydämmessä, milloin niillä ei sattunut olemaan muita seurauksia. Knuutin luonne oli kovaa kuin tammi ja taistelussa se päivä päivältä vaan koveni. Jonkunmoinen ylpeys ja taipumaton itsepäisyys sai samalla yhä enemmän valtaa hänessä. Ensi hetkestä alkaen oli hän antautunut valistustyöhön epäitsekkäässä ja jalossa tarkoituksessa, oli uhrannut aikaa ja rahaa omaa kiitosta etsimättä ja oli yhä vielä vakuutettu siitä, että hän teki työtä oikean ja hyvän asian puolesta. Mutta samalla hän ei voinut kieltää itseltään, että hänessä viime aikoina oli tapahtunut muutos, joka häiritsi hänen mielensä tasapainoa, häneen oli tarttunut jotakin kylmää ja katkeraa, joka oli aivan vierasta hänen lämpimälle ja hehkuvalle luonteellensa. Samalla kärsi hän myös siitä, että hän, joka itseään ajattelematta uhrautui toisten hyväksi, itse kaipasi onnea ja mielen rauhaa. Mitä tulisi Emman ja hänen asiastaan? Eikö heidän välillensä ollut tullut jotakin, joka sen sijaan että yhdistäisi heitä lujemmin toisiinsa, vieroitti heitä toisistaan yhä kauvemmaksi? Knuutin korvallisia kuumenti, kun hän muisti, mikä valta tyttöön oli isällä, tuolla muinaisajan muumiolla, vanhalla, jäykällä miehellä, joka niin usein oli tukkinut hänen tiensä, pilkannut häntä ja tehnyt hänet naurunalaiseksi. Hänen tähtensä ei Emma voinut tuntea itseänsä vapaaksi ja käydä omaa tietänsä. Koulumestari oli Knuutin ainaisena kiusankappaleena, eikä hän malttanut olla lausumatta väliin Emmalle katkeria syytöksiä vanhusta kohtaan sekä moittimatta tyttöänsä siitä, ettei tämä tahtonut ratkaisevasti vaikuttaa asiain käänteeseen. Ja kumminkin tiesi hän, ettei Emma ansainnut moitteita. Hän oli sanonut, että hän minä hetkenä hyvänsä voisi jättää isänsä, ja Knuut
- 49. tiesi, että hän olisi sen myöskin tekevä. Mutta kun hän tarkemmin mietti asiaa, tunsi hän, ettei hän voisi iloita sinä päivänä, kun tyttö tulisi hänen luoksensa ja sanoisi: tässä olen! Ei, toisin sen pitäisi käydä. Vanhuksen tulisi itsensä olosuhteiden pakoittamana, nöyrtyneenä ja neuvottomana tuoda tyttärensä hänelle, niinkuin voitettu vihollinen luovuttaa viimeisen turvapaikkansa voittajalle. Tällä haavaa se oli vapaakoulu… Niin, vapaakoulu! Vihdoinkin oli tosi kysymyksessä. Mitä hyötyä oli jatkaa enää tuumimisia papin kanssa! Sitä tietä ei ikinä päästy perille. Seurakunta ei ollut vielä tarpeeksi kypsynyt asialle, arveli pappi, ja jos semmoisen alkoi voimatta sitä kunnollisesti ajaa, olisi asia pilattu pitkiksi ajoiksi. Ei, odottakaamme vielä hetkinen! Vanhus ei enää luultavasti elä kauvan ja sitten — niin, kuka tietää, emmekö tule saamaan hänen sijallensa nuorta, taitavaa opettajaa, joka ainakin toistaiseksi tyydyttää vapaakoulun tarpeen… Lorua! Vanhus saattaa elää vielä kymmenkunnan vuotta. No hyvä! Knuut tahtoi näyttää, ettei asiaan tarvittu enemmän papin kuin lukkarinkaan apua. Joka kerran kuohuksissa ollessaan tunsi Knuut omituista pistävää kipua sydämmessään… Ei, hän se on, jolla ei ole hiventäkään sääliä! Minun luonteeni on semmoinen, että siihen ei kovuus pysty! Se voi murtua ja pirstoutua, mutta taipua se ei voi! Ja eikö rehellinen, julkinen taistelu ole oikeutettua? Eikö vapaakouluaate ole kansallisen elämän kaunein kukka? Enkö voi täydellisesti vastata Jumalan ja ihmisten edessä menettelystäni? Miksi sittenkin…? Ei, horjua ei saa! Taipumattomuus ratkaisevina hetkinä on vahvojen luonteiden tunnusmerkki. * * * * *
- 50. Kun hän kahlasi ruiskuhuoneen ohitse, vilkasi hän erääsen hänelle hyvin tuttuun ilmoitukseen, joka oli kiinnitetty porttiin. Se oli kutsumus yleiseen kokoukseen, missä keskusteltaisiin puheena olleen vapaakoulun perustamisesta. Kymmenen perheen-isää oli sen allekirjoittanut, Knuut ei ollut pannut siihen nimeänsä, koska hänellä ei ollut perhettä. Mutta minä hetkenä hyvänsä olisi hän ollut valmis julistamaan koko maailmalle, että hän oli valmis voimiensa takaa edistämään asiaa, olisi valmis lahjoittamaan koululle tonttimaankin. Samassa kuin Knuut poikkesi syrjätielle, tulla tuuhkasi hänen emännöitsijänsä, jolla oli ollut asiaa ruokapuotiin, aika hamppua häntä kohti ja sanoi hengästyneenä: Tiedätkö jo Knuut, että koulumestari on saanut halvauksen ja on kuolemaisillansa? Mitä sinä puhut? huudahti Knuut säikähtyneenä. Hän kaatui hetki sitten koulun ja ruiskuhuoneen välille ja Mads Loven ja pitkän Fredrikin täytyi kantaa hänet kotiinsa. Siversin Niels on mennyt hakemaan Lyngen uutta tohtoria, mutta kaikki sanovat, ettei siitä ole enää mitään apua. Knuut kääntyi ja palasi kotiin. Hän ei voinut puhua vapaakoulusta sinä iltana. Kuoleekohan hän todellakin näin äkisti? Hän oli näkevinänsä, miten kaikki pitäjäläiset kohottaisivat kauhistuneina paitansa ja huudahtaisivat: onko se mahdollista? Siinä uutisessa olisi jotakin valtavan mahtavaa, mutta mitä — siitä hän ei ollut vielä selvillä.
- 51. Kotiin tultuansa lähetti hän pojan juoksuttamaan sanaa Povi Madsenille, että hän ei voinutkaan saapua kokoukseen. Hän sytytti lampun ja meni makuuhuoneeseensa saadakseen olla yksin. Hän vaipui mietteisiinsä. Hänestä tuntui, kuin näkisi hän itsensä pikkupoikana istumassa koulun penkillä. Hän kuuli kovan, jyrisevän äänen. Sitten tunsi hän käden leikillisesti koskettavan päälakeaan ja äskeinen ääni sanoi hänelle: ähäs, aasi!… Sen jälkeen oli hän istuvinaan pienessä, hauskassa arkituvassa, missä oli Fredrik kuudennen kuva seinällä sohvan yläpuolella. Vakaumuksella lausutut sanat tai leikkipuheet kaikuivat hänen korvissaan hänen siinä istuessaan ja vilkuillessaan nuoreen, tummatukkaiseen tyttöön, joka istui ikkunanposkessa. Kummalliselle, hyvin kummalliselle tuntui muistella niitä aikoja! Entäs jos hän kuolee nyt juuri! Hänen sydämmensä alkoi kiivaasti sykkiä. Kalvava tunne jäyti hänen rintaansa ja hänet valtasi pelko. Hän seisoi pöydän edessä, tuiotti lampun valkeaan tulenvarjostajaan ja näpelöi partaansa. Hän näki Emman epätoivoisena ja nyyhkien kumartuvan suutelemaan valkeaa kättä hautajaispäivänä, ja hän värisi. Hän tunsi, kuinka hän vetäytyi surusaaton taa ja piiloutui nurkkaan. Samassa katseli Emma etsivänä ympärilleen, silmät itkusta turvonneina. Vihdoinkin huomasi hän hänet, pudisti päätänsä ja alkoi nyyhkyttää yhä kovemmin. Mutta onhan isäsi… Oi Jumalani…! Hän käveli kahdesti huoneen poikki. Kenties ei hän kuolekkaan vielä, sanoi hän itselleen. Se ajatus helpotti ja vapautti hänet
- 52. ahdistavista mielikuvista. Mutta taas pysähtyi hän lampun eteen ja taistelu alkoi uudelleen. Eikö hän ole syyllisempi kuin sinä? kuuli hän äänen kuiskaavan sisimmässään. Sinä taistelit valon ja elämän puolesta, hän sitävastoin… Niin, sanoi eräs toinen ääni, kerran taistelit sinä puhtaasta innostuksesta, mutta viime aikoina… Älä kiellä, ettet sitä tietäisi. Omatuntosi on sanonut sinulle kerta toisensa jälkeen, että sinä olit sairas, että sinulla oli myrkkyä veressäsi, mutta sinä et tahtonut kuulla… Hänestä tuntui, kuin muuttuisi hän äärettömän pieneksi, kurjaksi, puutteelliseksi olennoksi. Koko hänen työnsä näytti hänestä mitättömältä. Silloin viilti kauhea ajatus hänen sydäntänsä aivan kuin hieno veitsen terä. Saanut halvauksen… koulun ja… Laupias Jumala, eihän liene… portissa oleva paperi…? Hänen selkäpiitänsä karmi ja kylmä hiki kohosi hänen otsastaan. Ei, ei, ei se tarvitse olla syynä, sanoi hän itsekseen ja pyyhki otsaansa. Kuoleehan moni halvaukseen ilman… Oi, tätä on mahdoton kestää! Hän viskautui sohvan nurkkaan ja painoi kädellä märkää otsaansa. Toinen pöyristyttävä ajatus toisensa jälkeen syntyi hänen polttavissa aivoissaan. Hän kuuli ulkoa kulkusten kilinää ja hevosen kavioiden kopsetta. Nähtävästi kyydittiin lääkäriä takaisin kotiinsa. Knuut hypähti seisoalleen. Jospa puhuttelisin lääkäriä! Hän riensi ikkunaan ja katsoi ulos pimeään, mutta reki tuntui jo olevan kaukana.
- 53. Taas alkoi hän mitellä lattiaa kalvavan pelon valtaamana. Muut tuntuivat asettuvan nukkumaan. Kello löi yhdeksän, siis oli juuri hänen maatapanoaikansa… Ei, niin hän ei voinut nukkua! * * * * * Puoli tuntia sen jälkeen kahlasi Rörbyn ja Lyngen välisellä suolla yksinäinen mies, raskaat saappaat jalassa ja nutun kaulus pystyssä, kinoksissa, jotka toisin paikoin olivat useiden jalkain korkuisia. Tuuli ja lumituisku kiihtyi kiihtymistään. Hyytynyttä lunta moksahteli miehen kasvoille ja kaivautui hänen korviinsa, pieniä kinoksia syntyi hatun reunoille ja olkapäille ja sulanut lumi virtasi pitkin selkää. Tuuli pudisteli lumen alta pistäviä kuivuneita, kellastuneita ruohoja. Tuntui kuin joukko pimeyden henkiä olisi sähissyt kulkijan ympärillä. Yhä kiireemmin ja kiireemmin ponnisteli hän eteenpäin lumen peittämien turvehautojen keskellä. Yht'äkkiä säikytti häntä kimeä huuto. Hän näki kaksi villisorsaa lähtevän lentoon aivan jalkainsa juuresta. Ne olivat sijoittuneet yöksi puroon, mikä siinä kohti sulana pisti näkyviin lumen peitosta, ja pakenivat peljästyneinä yörauhan häiritsijää. Mies katsoi veteen. Näytti kuin musta, ammottava syvyys olisi avannut kitansa hänen eteensä. Välttääkseen putoamisen vaaran astui hän askeleen syrjään, mutta oli silloin vähällä tupsahtaa suin päin turvehautaan, joka oli täynnä vellimäistä lumisohjua. Hän pysähtyi ja veti ilmaa keuhkoihinsa. Sydän paukutti hänen rinnassaan ja hiostava, tukahuttava kuumuus tuntui hitaasti kohoavan pitkin hänen ruumistaan ja täyttävän hänen päänsä. Ei, tässä ei ole aikaa levähtää… Jospa tohtori vaan olisi kotona! Taas alkoi hän rientää eteenpäin, hoippuroi milloin tiellä milloin sen vierellä, kunnes hän vihdoin läpimärkänä ja hikisenä saapui perille ja soitti ovikelloa.
- 54. Kas, Knuut Olsen! huudahti lääkäri, kun Knuut astui hänen huoneeseensa. Mitä… joko hän kuoli? En tiedä… hm!… en minä sentähden… hammastani minä vaan… Huh, miten täällä on kuuma, aivan pää menee sekaisin! Lääkäri oli sama herra Holst, johon tutustuimme Jörgen Siversenin pidoissa. Hän oli muutamia kuukausia sitten majoittunut Lyngeen ja oli sen jälkeen usein ollut puheikkain Knuutin kanssa sekä alkanut pitää hänestä yhä enemmän. Knuutin myöhäinen tulo ja kummallinen esiintymistapa ihmetytti häntä. Lääkärin mielestä oli kipeä hammas otettava pois, mutta sillä kertaa antoi hän vaan Knuutiile lievittäviä tippoja. Knuutin oli lähdettävä kotimatkalle. Hän nousi ja alkoi panna nuttunsa nappia kiinni ja solmita kaulaliinaansa, mutta ei näyttänyt joutuvan siinä hommassaan lainkaan valmiiksi. Oli se koko ikävä tapaus, sanoi hän viimein, ikäänkuin hän silloin vasta olisi muistanut Lystrupin. Onko… hm… onko siinä perää — hänestä tuntui, kuin olisi hän tukehtumaisillaan — että sellainen on seurauksena jonkunmoisesta… jonkunmoisesta äkillisestä mielenliikutuksesta? Lääkäri ymmärsi heti yskän. Sydämmestään säälien kalpeaa, horjahtelevaa miestä kysyi hän hiljaisella äänellä: oliko teillä yhteentörmäystä tänään? Ei… ymmärrätte minua väärin… tarkoitin vaan… mutta eikö lienekin se, mistä mainitsin, pelkkää juttua? Mielellänsä olisi nuori lääkäri tahtonut antaa Knuutille rauhoittavan vastauksen, mutta hänen täytyi, ikävä kyllä, myöntää, että
- 55. mielenliikutus voi sellaiseen olla syynä. Sillä kertaa saattoi tosin asian laita olla toinen. Sitä arveli Knuutkin. Saitteko muutoin tarkemmin tietää tapahtumasta? En, hän oli liiaksi heikko siitä kertoakseen; mutta huomisaamuna varhain noudetaan minua taas hänen luoksensa, jos hän ei sitä ennen jo ehdi kuolla. Lääkäri oli sydämmestään pahoillansa Knuutin tähden. Hän istui vielä kauvan aikaa valveilla myöhäisen vieraansa lähdettyä ja tuumiskeli, miten asiat oikeastaan mahtoivat olla. Sykkivin sydämmin ja yhtä rauhattomana kuin tullessaankin lähti Knuut taivaltamaan kotia kohti. Hän ei ollut siis entistä viisaampi. Ainoa, mitä hän oli saanut tietää, oli se, että sellainen voi olla seurauksena äkillisestä mielenliikutuksesta. Kuta enemmän hän ajatteli asiaa, sitä todenmukaisemmalta hänestä tuntui, että kiivas vanhus oli saanut kohtauksen lukiessaan ruiskuhuoneen porttiin naulattua ilmoitusta. Ihmiselämässä on hetkiä, jolloin voi tunnustaa itsellensä totuuden suoraan vasten silmiä ilman minkäännäköisiä verukkeita. Näkymätön käsi oli sinä iltana laskeutunut Knuutin pään päälle ja pakottanut hänet tarkastelemaan sydämmensä salatuimpiakin lokeroita. Pois hieno lumousverho, millä valhe sokaisee sisäisen silmän! Miten mielellänsä hän olisi tahtonut tunnustaa, että siinä ilmoituksessa oli oma osansa uhmaa, vallanhimoa, kostonhalua eli miksi sitä nimittäisi? Miten mielellänsä hän olisi tahtonut sen tunnustaa ja koettaa parantaa kaikki, jos vaan kalvava pelko, mikä vaivasi häntä, olisi perätön! Hän toivoi, että lääkärin luona käynti olisi tuonut hänelle rauhaa ja varmuutta siitä, että hänellä ei ollut tapahtuman kanssa mitään tekemistä. Silloin olisi
- 56. hän hyvällä omalla tunnolla voinut pestä kätensä ja seurata syrjästä asiain edistymistä — joskin ei täydellisesti, niin toki jossain määrin rauhallisena. Toivo oli pettänyt. Yksi ainoa mahdollinen keino oli enää jäljellä — Jumalan nimeen siis! Koululla oli tapaus saanut aikaan surua ja hämmästystä. Vanhus lepäsi sängyssä mustanpuhuvana kasvoiltaan ja vasen puoli ruumista jäykkänä. Emma oli poissa suunniltaan. Ensi työksi oli lähetetty hakemaan Jörgen Siverseniä, mutta hän ei pahaksi onneksi ollut kotona. Vasta iltamyöhällä saapui hän koululle. Lääkäri kävi, mutta ei antanut juuri toivoa. Muutaman tunnin kuluttua näytti sairas tulevan tuntoihinsa, ja merkillistä kyllä, ei hän ollut kadottanut puhekykyänsä, joskin hän puhui tavallista hiljemmin ja vaivaloisesti. Tässä minä lepään, sanoi hän, kun hänen vanha ystävänsä saapui. Laupias Herra, miten onkaan laitanne, Lystrup? Luulen, että pahimmasta olen tällä kertaa päässyt? Höm, höm… vai niin, vai niin. Sairas ähki ja pyyhki kasvojansa, joilla kylmä hiki helmeili. Höm, sanoi hän sitten ja pudisti päätänsä ikäänkuin olisi ollut äissään, kymmenen vuotta olen uskonut, että hengenahdistus päättää päiväni, ja nyt mokoma sairaus hiipi niskaani ja kellistää minut maahan seisovilta jaloiltani. Eikös teistäkin olisi harmillista kuolla aivan toiseen tautiin kuin mitä itse olette luullut? Mitä hyvää minulla on siis ollut koko hengenahdistuksen ajattelemisesta!
- 57. Welcome to our website – the ideal destination for book lovers and knowledge seekers. With a mission to inspire endlessly, we offer a vast collection of books, ranging from classic literary works to specialized publications, self-development books, and children's literature. Each book is a new journey of discovery, expanding knowledge and enriching the soul of the reade Our website is not just a platform for buying books, but a bridge connecting readers to the timeless values of culture and wisdom. With an elegant, user-friendly interface and an intelligent search system, we are committed to providing a quick and convenient shopping experience. Additionally, our special promotions and home delivery services ensure that you save time and fully enjoy the joy of reading. Let us accompany you on the journey of exploring knowledge and personal growth! textbookfull.com