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HDR: Dolby Vision, HDR10, HLG - Was bedeutet das für Fernsehzuschauer?

Die Anzahl der Fernsehgeräte mit 4K-Bildschirmauflösung ist explodiert, und das aus gutem Grund. Wer möchte kein detaillierteres Fernsehbild?

Ultra HD: Mehr als nur 4K-Auflösung

Der 4K-Auflösungsstandard ist nur ein Teil dessen, was jetzt als Ultra HD bezeichnet wird. Ein wichtiger Faktor, der die Bildqualität verbessert, ist neben der erhöhten Auflösung die richtige Helligkeit und Belichtungsstärke als Ergebnis einer erhöhten Lichtleistung in Verbindung mit einem als HDR bezeichneten Videoverarbeitungssystem.

Was ist HDR?

HDR steht für High Dynamic Range.

Während des Mastering-Prozesses für ausgewählten Inhalt, der für Theater- oder Heimvideopräsentationen bestimmt ist, werden die vollständigen Helligkeits- und Kontrastdaten, die während des Filmvorgangs erfasst werden, in das Videosignal codiert. Wenn der Inhalt als Stream, Broadcast oder auf einer Disc dargestellt wird, wird dieses Signal an ein HDR-fähiges Fernsehgerät gesendet. Die Informationen werden decodiert und die Informationen des High Dynamic Range werden basierend auf der Helligkeit und dem Kontrast des Fernsehgeräts angezeigt. Wenn ein Fernseher nicht HDR-fähig ist (bezeichnet als Standard Dynamic Range TV), werden die Bilder einfach ohne die High Dynamic Range-Informationen angezeigt.

Neben der 4K-Auflösung und einem breiten Farbraum kann ein HDR-fähiger Fernseher in Kombination mit richtig codierten Inhalten Helligkeits- und Kontrastwerte anzeigen, die in der Nähe Ihres realen Umfelds liegen. Dies bedeutet helles Weiß ohne Ausblühen oder Auswaschen und tiefes Schwarz ohne Schlamm oder Quetschung.

Wenn Sie beispielsweise eine Szene mit sehr hellen Elementen und dunkleren Elementen, z. B. einem Sonnenuntergang, im selben Bild haben, sehen Sie sowohl das helle Licht der Sonne als auch die dunkleren Bereiche des restlichen Bildes mit gleicher Klarheit. zusammen mit allen Helligkeitsstufen dazwischen.

Da es ein breites Spektrum von Weiß bis Schwarz gibt, sind Details, die normalerweise nicht in den hellen und dunklen Bereichen eines Standard-Fernsehbildes sichtbar sind, auf HDR-fähigen Fernsehgeräten leichter zu erkennen, was ein zufriedenstellenderes Seherlebnis bietet.

Wie sich die HDR-Implementierung auf die Verbraucher auswirkt

HDR stellt einen evolutionären Schritt dar, um das Fernseherlebnis zu verbessern, aber den Verbrauchern stehen vier Haupt-HDR-Formate gegenüber, die sich darauf auswirken, welche Fernsehgeräte und verwandten Peripheriekomponenten und Inhalte sie kaufen sollen. Diese vier Formate sind:

  • HDR10
  • Dolby Vision
  • HLG (Hybrid Log Gamma)
  • Technicolor HDR

Jedes Format hat seine eigenen Besonderheiten.

HDR10 und HDR10 +

HDR10 ist ein offener gebührenfreier Standard, der in alle HDR-kompatiblen Fernsehgeräte, Heimkino-Receiver, Ultra HD-Blu-ray-Player und ausgewählte Medien-Streamers integriert ist.

HDR10 wird allgemeiner gehalten, da seine Parameter in einem bestimmten Inhaltsbereich gleichermaßen angewendet werden. Beispielsweise wird ein durchschnittlicher Helligkeitsbereich über einen gesamten Film bestimmt.

Während des Mastering-Prozesses werden der hellste Punkt und der dunkelste Punkt in einem Film markiert. Wenn der HDR-Inhalt wiedergegeben wird, werden alle anderen Helligkeitsstufen auf diese Punkte indexiert.

Im Jahr 2017 hat Samsung jedoch einen Szene-für-Szene-Ansatz für HDR demonstriert, den er HDR10 + nennt (nicht zu verwechseln mit HDR +, worauf weiter unten eingegangen wird). Wie bei HDR10 ist HDR10 + gebührenfrei, es fallen jedoch einige Kosten für die Einführung an.

Obwohl alle HDR-fähigen Geräte HDR10 verwenden, verwenden Fernsehgeräte und Inhalte von Samsung, Panasonic und 20th Century Fox ausschließlich HDR10 und HDR10 +.

Dolby Vision

Dolby Vision ist das von Dolby Labs entwickelte und vermarktete HDR-Format, das bei der Implementierung sowohl Hardware als auch Metadaten kombiniert. Die zusätzliche Anforderung besteht darin, dass Urheber, Anbieter und Gerätehersteller von Inhalten eine Lizenzgebühr für die Nutzung von Dolby zahlen müssen.

Dolby Vision gilt als präziser als HDR10, da seine HDR-Parameter Szene für Szene oder Bild für Bild codiert werden können und basierend auf den Fähigkeiten des Fernsehgeräts wiedergegeben werden können. Mit anderen Worten, die Wiedergabe basiert auf den Helligkeitspegeln, die an einem bestimmten Bezugspunkt wie einem Bild oder einer Szene vorhanden sind, und ist nicht auf den maximalen Helligkeitspegel für den gesamten Film beschränkt.

Auf der anderen Seite kann Dolby Vision durch Dolby Vision strukturiert werden. Alle lizenzierten und ausgerüsteten Fernsehgeräte, die dieses Format unterstützen, können auch HDR10-Signale decodieren, wenn diese Funktion vom Hersteller des Fernsehgeräts "eingeschaltet" wird, ein Fernsehgerät jedoch nur HDR10-konform ist kann keine Dolby Vision-Signale decodieren.

Mit anderen Worten, ein Dolby Vision-Fernseher kann HDR10 auch decodieren, ein reines HDR10-Fernsehgerät kann jedoch Dolby Vision nicht decodieren. Viele Inhaltsanbieter, die die Dolby Vision-Kodierung in ihre Inhalte integrieren, enthalten jedoch häufig auch HDR10-Kodierung, um HDR-fähige Fernsehgeräte aufzunehmen, die möglicherweise nicht mit Dolby Vision kompatibel sind. Wenn die Inhaltsquelle nur Dolby Vision enthält und das Fernsehgerät nur HDR10-kompatibel ist, ignoriert das Fernsehgerät einfach die Dolby Vision-Kodierung und zeigt das Bild als Standard-Dynamic Range-Bild an. Mit anderen Worten, in diesem Fall wird der Zuschauer nicht von HDR profitieren.

Zu den TV-Marken, die Dolby Vision unterstützen, gehören ausgewählte Modelle von LG, Philips, Sony, TCL und Vizio. Ultra HD Blu-ray-Player, die Dolby Vision unterstützen, umfassen ausgewählte Modelle von OPPO Digital, LG, Philips, Sony, Panasonic und Cambridge Audio. Je nach Herstellungsdatum des Geräts kann die Dolby Vision-Kompatibilität jedoch nur nach einem Firmware-Update aktiviert werden.

Auf der Content-Seite wird Dolby Vision durch Streaming von ausgewählten Inhalten auf Netflix, Amazon und Vudu sowie einer begrenzten Anzahl von Filmen auf Ultra HD-Blu-ray-Discs unterstützt.

Samsung ist nur eine große TV-Marke, die in den USA vermarktet wird.das unterstützt Dolby Vision nicht. Samsung Fernsehgeräte und Ultra HD Blu-ray Disc-Player unterstützen nur HDR10.

Hybrid Log Gamma (HLG)

Hybrid Log Gamma ist ein HDR-Format, das für Kabel-, Satelliten- und Over-the-Air-Fernsehsendungen konzipiert ist. Es wurde von Japans NHK und den BBC Broadcasting Systems entwickelt, ist jedoch lizenzfrei.

Der Hauptvorteil von HLG für TV-Sender und -Inhaber ist die Abwärtskompatibilität. Mit anderen Worten, da der Bandbreitenplatz für Fernsehsender von höchster Bedeutung ist, können Besitzer von Nicht-HDR-Fernsehern (einschließlich Nicht-HD-Fernsehern) die Verwendung eines HDR-Formats wie HDR10 oder Dolby Vision nicht die HDR-kodierten Inhalte anzeigen lassen.

Die HLG-Codierung ist jedoch nur eine weitere Broadcast-Signalschicht, die zusätzliche Helligkeitsinformationen enthält, ohne dass spezielle Metadaten erforderlich sind, die über dem aktuellen TV-Signal platziert werden können. Daher können die Bilder auf jedem Fernsehgerät angezeigt werden. Wenn Sie nicht über ein HLG-fähiges HDR-Fernsehgerät verfügen, wird der hinzugefügte HDR-Layer einfach nicht erkannt, so dass Sie nicht die Vorteile der hinzugefügten Verarbeitung erhalten, sondern ein Standard-SDR-Bild.

Die Einschränkung dieser HDR-Methode besteht jedoch darin, dass sowohl SDR- als auch HDR-Fernsehgeräte zwar mit den gleichen Rundfunksignalen kompatibel sind, das HDR-Ergebnis jedoch nicht so genau ist, wenn derselbe Inhalt mit HDR10- oder Dolby Vision-Codierung angezeigt wird .

HLG-Kompatibilität ist auf den meisten 4K Ultra HD HDR-fähigen Fernsehgeräten (außer Samsung-Modellen) und Heimkino-Receivern ab dem Modelljahr 2017 enthalten. Bislang haben BBC und DirecTV einige Programme mit HLG bereitgestellt.

Technicolor HDR

Von den vier wichtigsten HDR-Formaten ist Technicolor HDR das am wenigsten bekannte und wird in Europa nur wenig genutzt. Technicolor HDR ist nicht die technischen Details, sondern die wahrscheinlich flexibelste Lösung, da es sowohl in aufgezeichneten (Streaming- und Disc-) als auch in Broadcast-TV-Anwendungen verwendet werden kann. Es kann auch mit Frame-by-Frame-Referenzpunkten codiert werden.

In ähnlicher Weise wie HLG ist Technicolor HDR außerdem mit HDR- und SDR-fähigen Fernsehgeräten abwärtskompatibel. Natürlich erhalten Sie auf einem HDR-Fernsehgerät das beste Ergebnis, aber auch SDR-Fernsehgeräte können aufgrund ihrer Farb-, Kontrast- und Helligkeitsfunktionen von einer höheren Qualität profitieren.

Die Tatsache, dass Technicolor HDR-Signale in SDR angezeigt werden können, macht es für Inhaltsersteller, Inhaltsanbieter und Fernsehzuschauer bequem. Technicolor HDR ist ein offener Standard, der von Inhalten und TV-Herstellern gebührenfrei verwendet werden kann.

Tonzuordnung

Ein Problem bei der Implementierung der verschiedenen HDR-Formate in Fernsehgeräten ist die Tatsache, dass nicht alle Fernsehgeräte die gleichen Lichtleistungsmerkmale aufweisen. Ein HD-fähiges High-End-Fernsehgerät kann beispielsweise bis zu 1.000 Nits Licht ausgeben (wie beispielsweise einige High-End-LED- / LCD-TVs), während andere eine maximale Lichtleistung von 600 oder 700 Nits haben können ( OLED- und Mid-Range-LED- / LCD-TVs), während einige günstigere HDR-fähige LED- / LCD-TVs nur etwa 500 Nits ausgeben.

Als Ergebnis wird eine als Tone Mapping bekannte Technik verwendet, um diese Varianz zu adressieren. Was passiert ist, dass die Metadaten, die in einem bestimmten Film oder Programm abgelegt werden, den Funktionen des Fernsehgeräts zugeordnet werden. Dies bedeutet, dass der Helligkeitsbereich des Fernsehgeräts berücksichtigt wird und Anpassungen der Spitzenhelligkeit und aller Informationen zur Zwischenhelligkeit in Verbindung mit den Details und Farben, die in den ursprünglichen Metadaten vorhanden sind, in Bezug auf die Reichweite des Fernsehgeräts vorgenommen werden. Folglich wird die in den Metadaten codierte Spitzenhelligkeit nicht ausgewaschen, wenn sie auf einem Fernsehgerät mit geringerer Lichtausbeute angezeigt wird.

SDR-zu-HDR-Upscaling

Da die Verfügbarkeit von HDR-kodierten Inhalten noch nicht in ausreichendem Maße zur Verfügung steht, sorgen mehrere TV-Hersteller dafür, dass das zusätzliche Geld, das die Verbraucher für ein HDR-fähiges Fernsehgerät ausgeben, nicht durch die Umstellung von SDR auf HDR verschwendet wird. Samsung bezeichnet ihr System als HDR + (nicht zu verwechseln mit HDR10 +) und Technicolor bezeichnet ihr System als Intelligent Tone Management.

Wie bei der Auflösungsskalierung und der 2D-zu-3D-Konvertierung liefern die HDR + - und SD-zu-HDR-Konvertierungen jedoch kein so genaues Ergebnis wie native HDR-Inhalte. Tatsächlich sehen manche Inhalte von Szene zu Szene zu verwaschen oder uneinheitlich aus, sie bieten jedoch eine andere Möglichkeit, die Helligkeitsfunktionen eines HDR-fähigen Fernsehgeräts zu nutzen. Die Konvertierung von HDR + und SDR in HDR kann je nach Wunsch ein- oder ausgeschaltet werden. SDR-zu-HDR-Upscaling wird auch als bezeichnet Inverse Ton-Zuordnung.

Neben der SD-HDR-Skalierung integriert LG ein System, das als Active HDR-Verarbeitung bezeichnet wird, in eine bestimmte Anzahl seiner HDR-fähigen Fernsehgeräte, wodurch die HDR10- und HLG-Inhalte um jeweils eine Szene-für-Szene-Helligkeitsanalyse erweitert werden Verbesserung der Genauigkeit dieser beiden Formate.

Die Quintessenz

Die Hinzufügung von HDR erhöht das Fernseherlebnis und da Formatunterschiede beseitigt werden und Inhalte für Disc-, Streaming- und Broadcast-Quellen verfügbar sind, werden die Konsumenten dies wahrscheinlich genauso akzeptieren wie bisher.

Obwohl HDR nur in Kombination mit 4K Ultra HD-Inhalten verwendet wird, ist die Technologie eigentlich unabhängig von der Auflösung. Dies bedeutet, dass es technisch auf Videosignale mit anderer Auflösung angewendet werden kann, unabhängig davon, ob es 480p, 720p, 1080i oder 1080p ist. Dies bedeutet auch, dass der Besitz eines 4K-Ultra-HD-Fernsehgeräts nicht automatisch HDR-kompatibel ist - ein TV-Hersteller muss sich entschieden für die Aufnahme entscheiden.

Bei der Erstellung von Inhalten und Anbietern lag der Schwerpunkt jedoch auf der Anwendung der HDR-Funktion innerhalb der 4K Ultra HD-Plattform.Die Verfügbarkeit von Nicht-4K-Ultra-HD-Fernsehern, DVD- und Standard-Blu-ray-Disc-Playern nimmt ab, und mit der Fülle an 4K-Ultra-HD-Fernsehern sowie einer größeren Anzahl von verfügbaren Ultra-HD-Blu-ray-Playern und der bevorstehenden Implementierung Bei ATSC 3.0 TV Broadcasting ist die zeitliche und finanzielle Investition der HDR-Technologie am besten geeignet, um den Wert von 4K Ultra HD-Inhalten, Quellgeräten und Fernsehgeräten zu maximieren.

Obwohl in der aktuellen Implementierungsphase viele Verwirrung herrscht, wird sich das letztendlich ändern. Auch wenn zwischen den einzelnen Formaten geringfügige Qualitätsunterschiede bestehen (Dolby Vision hat bisher einen geringfügigen Vorteil), bieten alle HDR-Formate eine deutliche Verbesserung des Fernseherlebnisses.