In den Anfangszeiten des Fernsehens galten Kontrastwerte von 1000:1 als Spitzenwerte, die heutigen Möglichkeiten der modernen Displays liegen aber sogar schon bei 10.000:1. Doch nicht nur die Darstellung von Schwarz und Weiß hat sich deutlich verbessert, auch ein erweiterter Farbraum steht den Zuschauern zur Verfügung. Mittlerweile gibt es auch Standards die eine Übertragung von mehr Kontrast und Farbinformatinoen garantieren.

 

HDR revolutioniert die Fernsehgeräte

HDR steht für High Dynamic Range Image und bezeichnet ein Hochkontrastbild. Was sich zunächst unspektakulär anhört, ist gerade auf dem besten Weg die Fernsehindustrie zu revolutionieren. Im Prinzip nähert man sich mit dieser Technologie dem Sehvermögen des menschlichen Auges an, indem hohe Bitwerte zum Erreichen einer breiteren Spanne (Range) an Helligkeitsstufen eingesetzt werden.

Fernsehertechnologie HDR (High Dynamic Range) Foto: © "Superingo - Fotolia.com"

Die HDR-Technologie, an der bereits seit 1985 gebastelt wird, wird aber nicht nur für die digitale Bildwiedergabe in Kinos oder im Fernsehen verwendet. Auch in der endoskopischen Medizin, bei Überwachungssystemen oder bei der digitalen Fotografie und Bildbearbeitung findet HDR seinen Einsatz.

Im Moment steckt HDR noch in den Kinderschuhen. So hat sich noch kein Standard durchgesetzt. Im Moment konkurrieren HDR10 und Dolby Vision miteinander. Jedoch unterstützt jeder Dolby Vision Fernseher auch HDR10. Die aktuellen Fernseher von Samsung mit seiner SUHD TV-Serie bietet HDR10-fähige Fernsehgeräte, die das Hochkontrastbild in hoher Qualität wiedergeben. Wer beim Kauf auf den Zusatz „SUHD“ bei den neuen Samsung Fernsehern achtet, kann sich über ein qualitativ hochwertiges HDR - Kontrastbild freuen. Natürlich gibt es auch andere Hersteller, die bereits entsprechende Geräte anbieten, wie Panasonic oder Sony. LG unterstützt bei seinen Top-Modellen, die OLED-Panels einsetzen, auch Dolby Vision.

LG OLED-Fernseher mit HDR:

 

LG OLED E6 mit HDR Foto: © "LG"

 

Zwei konkurrierende Standards: HDR10 und Dolby Vision

Durch HDR verbessert sich vor allem die Darstellung von gesättigten hellen Farben und sehr dunklen Farben. Bei Fernsehern entstehen Farben durch Addition dreier Subpixel die aus den Primärfarben Rot Grün und Blau bestehen. Die Helligkeit des Bildmaterials war bis jetzt auf 100 nits (candela/m2, Helligkeitsmaß) begrenzt. Das kommt noch aus der Zeit von Röhrenfernsehern. So sind Pixel immer heller, je weißer sie sind. Das hellste Blau (z.B. Himmel) ist dadurch nur ein Bruchteil so hell wie es sein sollte um realitätsnah zu sein. Zwar haben schon prä-HDR Fernseher teilweise bis zu 500 nits, das SDR Bildmaterial ist trotzdem nur auf 100 nits ausgelegt. Dadurch könne die Farben verzerrt dargestellt werden. Heutige HDR Fernseher unterstützen ca. 1000 nits , zukünftig sollen bis zu 10000 nits möglich sein. Das vergrößert auch den darstellbaren Farbraum, da auch gesättigte helle Farben dargestellt werden können. Um zukünftige Fehldarstellungen zu vermeiden passt sich Dolby Vision an den benutzen Fernseher an, d.h. je mehr nits der Fernseher unterstützt, desto besser wird das Bild dargestellt. Dolby Vision passt sich im Gegensatz zu HDR10 dynamisch an die maximale Helligkeit und Farbdarstellungsfähigkeiten des Fernsehers an.

Standard Dynamic Range ("nicht HDR Bildschirme") benutzen 8 bits je Farbe, um die Informationen zu Kodieren (2^8=256). Das bedeutet, dass jede Primärfarbe (rot, grün, blau) in nur 256 Abstufungen dargestellt werden ((rot)256*(grün)256*(blau)256= 16,7 Millionen Farben ). HDR10, wie der Name schon verrät, benutzt 10 bits, das bedeutet schon 1024 Farbabstufungen je Kanal, Dolby Vision geht noch weiter und nutzt 12 bits (4096 Abstufungen; ~69 Milliarden Farben ).

Das Auge ist sehr empfindlich wenn es um große Flächen mit gleichmäßiger Helligkeit geht und kann schnell (eigentlich nicht vorhandene) Farbbanden oder Konturen erkennen. Die 12 bit sollen helfen unter dem Schwellwert des Auges zu bleiben und solche Darstellungungsfehler zu vermeiden.

4096 statt 256 Farbabstufungen je Primärfarbe

 

 

 

 

Laut Dolby würde die korrekte Darstellung der Farben ohne Artefakte bei einer Helligkeit von 0-10000 nits eigentlich 14 bits benötigen. Jedoch ist das menschliche Auge weniger empfindlich für Änderungen in hellen als in dunklen Flächen. Deswegen werden in diesem Bereich nicht so viele Informationen benötigt. So reichen auch 12 bits um das selbe Bild darzustellen. Das ähnelt dem Prinzip von MP3 welches Töne, die das menschliche Ohr nicht hören kann, weg lässt und damit die Datenmenge reduziert. Diese Methode nutzt auch HDR10 jedoch nur mit 10 statt 12 bits.

 

Vor- und Nachteile von HDR10 und Dolby Vision

HDR10 Dolby Vision
lizenzfrei Passt sich automatisch jedem Display an
günstiger für Hersteller 12 bit Farbinformationen
nur 10 bit dynamische Eigenschaften für jede Szene
wenige Metadaten nur zu maximaler und durchschnittlicher Helligkeit des gesamten Films und Eigenschaften des benutzen Monitors im Moment nur in wenigen Premiummodellen erhältlich

 

Einige Kinofilme und sogar Serien wurden schon in Dolby Vision gemastert. So kann man von Netflix und Amazon Instant Video schon erste Inhalte streamen. Woran es im Moment noch mangelt sind Dolby Vision Fernseher. HDR10 ist ein freier Standard und so kostenlos für die Hersteller, Dolby hingegen verdient sein Geld mit Lizenzgebühren. Deswegen unterstützen wohl im Moment vor allem High-End Fernseher Modelle wie LGs OLED Fernseher Dolby Vision. Aber nicht nur für Filme und Serien ist HDR relevant, sondern auch moderne Spieleengines unterstützen HDR. Die jetzt neu von Nvidia und AMD neu vorgestellten Grafikkarten werden auch HDR unterstützen.

 

Voraussetzungen für HDR: TV-Gerät, Quelle, Standards und HDMI-Übertragung

Die Technik, die in den entsprechenden LCD-Panels oder OLED-Panels verbaut wurde, wird vor allem durch eine hohe Bitrate beherrscht, die es möglich macht, Helligkeitsschwellen weitestgehend unsichtbar zu machen. Hierzu ist eine maximale Leuchtstärke von 1.000 Candela oder höher notwendig. Damit der Fernseher aber überhaupt das HDR-Signal wiedergeben kann, muss er es natürlich zuerst von einem Quellgerät empfangen. Damit die beiden Geräte untereinander entsprechend kommunizieren können, wurde hier ein neuer Standard zur Übertragung eingeführt. Der sogenannte SMPTE-Code, welcher bereits in der Ultra-HD-Blu-Ray - Technologie benutzt wird, vereinheitlicht für alle Geräte die Signalisierung zum Empfang von HDR. Der zu verwendende Port ist hierfür der HDMI 2.0a.

LG SUPER UHD TV 2016 Foto: © "LG"

 

Heikel wird es in den nächsten Jahren aber für die herkömmlichen Free TV Sender bleiben. Denn um die HDR Signalisierung kompatibel mit den traditionellen und frei empfangbaren Sendern zu machen, müsste diese von einem eigenen Sender übertragen werden, was bisher nur im Bereich des Pay TV's umgesetzt wird. Abhilfe kann hier eine neue Entwicklung von Dolby schaffen, das sogenannte Dolby Vision, welches die HDR Signale als Zusatzdaten mit nur 20 - 30 % mehr Kapazität zu den vorhanden HDTV-Daten hinzufügt. Der Nachteil an diesem Verfahren ist, dass bei dieser Datenaddition jedes Fernsehgerät mit einem Dolby-Decoder ausgestattet sein muss, was sicher nicht unproblematisch ist. Es bleibt also abzuwarten, welche Innovationen der Markt bereithält, um schlussendlich HDR auch für den Normalverbraucher des Free TV's zugänglich zu machen.

Leichter haben es hier bereits diverse Streamingdienste, da diese das HDR-Signal einfach vom Server abrufen können.  Dies geschieht beispielsweise bei Amazon Instant Video mit der passenden App. Standardisierte Signale oder globale Übertragungsnormen sind hier nicht notwendig. Neben Amazon hat nun auch der Filmverleih Netflix versprochen im Laufe des Jahres 2016 mit diversen HDR-Produktionen aufzuwarten.

 

Schlussendlich arbeitet man an allen Ecken mit Feuereifer daran, die Unterhaltungsindustrie mit lebhafteren und naturgetreueren Bildern zu versorgen. Selbst helle Bereiche im Bild werden mit HDR so gestochen scharf und überdeutlich dargestellt, dass Fernsehen eine neue Dimension erreicht.