Was ist HDR?

HDR steht für High Dynamic Range und ermöglicht es, einen größeren Helligkeitsbereich (Dynamikbereich) als das vorhandene SDR (Standard Dynamic Range) vom dunkelsten bis zum hellsten Ton anzuzeigen.

Wie in den Bildern unten gezeigt, werden Schatten in SDR häufig als verrauschtes Schwarz und helle Bereiche als ausgewaschene Weißtöne angezeigt. HDR dagegen bietet ein natürlicheres und realistisches Bild, ohne dabei die Farbtöne in den hellen oder dunklen Bereichen zu vernachlässigen.

HDR hat sich als zukünftige Darstellungstechnologie hoher Qualität etabliert. In HDR produzierte Inhalte sind mittlerweile über Videostreaming-Dienste wie Netflix und auf UHD-Blu-ray-Discs erhältlich.

What is HDR?
Szenen mit großen Hell-Dunkel-Unterschieden auf verschiedenen Monitoren (Bild dient der Anschauung). Links: SDR - verrauschtes Schwarz in Schatten, Mitte: SDR - ausgewaschene Weißtöne in hellen Bereichen, Rechts: HDR

Die fünf Faktoren für bessere Bildqualität

5 factors for image quality
Diese fünf Faktoren wirken sich auf die Qualität eines Bilds aus.

Der 4K/8K-UHD-Rundfunkstandard BT.2020 hat bereits Auflösung, Bittiefe, Bildwiederholfrequenz und Farbraum standardisiert.  (Ein 4K/8K-Ultra High Definition-Standard für Fernsehübertragungen, dessen Implementation ab Ende 2018 geplant ist. Der aktuelle Full HD-Standard wird als BT.709 bezeichnet.) Nur bei der Helligkeit, die für den Full HD-Rundfunkstandard BT.709 unverändert bei 100 cd/m² belassen wurde, gab es keine Weiterentwicklung.

Daher war bei Produktionen bislang eine Kompression der Bildanteile hoher Helligkeit zur Anpassung an das Anzeigegerät erforderlich, was zu einem von der Originalszene abweichenden Bild führte. Verbesserungen der Anzeigetechnologien in den letzten Jahren führten jedoch zu einer Erweiterung des darstellbaren Dynamikbereichs, wodurch eine sehr realistische Helligkeits- und Farbdarstellung möglich wurde.

Daher steht HDR seit kurzem im Vordergrund.

1. Auflösung = Feinheit der Bilddetails

Die Auflösung eines Monitors bezeichnet im Volksmund oft unterschiedliche Dinge. Eigentlich bezeichnet die Auflösung die Anzahl der Bildpunkte bezogen auf eine definierte Fläche (z. B. pro Inch oder Zentimeter). So hat der ColorEdge CG2730 (WQHD) beispielsweise eine (Detail-)Auflösung von 110 PPI. Der ColorEdge CG248-4K (UHD-4K) erreicht eine (Detail-)Auflösung von 185 Pixeln pro Inch (PPI). Der größere FlexScan EV2785 erreicht bei gleicher, absoluter Anzahl von Pixeln des UHD-4K (auf eine größere Fläche verteilt) eine Detailauflösung von 163 PPI.

Weitläufig wird aber auch die Anzahl der horizontalen und vertikalen Pixel eines Monitors als Auflösung bezeichnet. Die verbreitetsten Formate sind FullHD (1920 x 1080 Pixel), WQHD (2560 x 1440 Pixel) und UHD-4K (3840 x 2160 Pixel). Aus dieser Pixelmengen in Verhältnis zu einer definierten Fläche errechnet sich die Detail-Auflösung.

HDR: Resolution is the fineness of image details
Unterschied in der Auflösung. Links: 2K, Mitte: 4K, Rechts: 8K
2. Bittiefe = Feinheit der Farbtonverläufe

Bittiefe bezieht sich auf die Anzahl an Farben, die ein Pixel annehmen kann. Je größer die Bittiefe, desto mehr Farben können angezeigt werden, wodurch die Farbtonverläufe weicher und natürlicher erscheinen. Eine 8-Bit-Darstellung kann beispielsweise etwa 16,77 Millionen unterschiedliche Farben umfassen, während es bei einer 10-Bit-Darstellung etwa 1,07 Milliarden sind.

HDR: Bittiefe = Feinheit der Farbtonverläufe
8-Bit-Darstellung
HDR: Bittiefe = Feinheit der Farbtonverläufe
10-Bit-Darstellung
3. Bildwiederholfrequenz = Geschmeidigkeit von Bewegungen

Bildwiederholfrequenz bezieht sich auf die Anzahl Bilder, die pro Sekunde angezeigt werden. Filme werden allgemein mit 24p (24 Einzelbilder pro Sekunde) aufgenommen, während normale Fernsehgeräte mit 60i oder 30p (30 Einzelbilder pro Sekunde) arbeiten. 

Der Standard BT.2020 für 8K-Übertragungen umfasst  Bildwiederholfrequenzen von bis zu 120p, wodurch Bewegungen praktisch die gleiche Geschmeidigkeit und Flüssigkeit wie in Wirklichkeit verliehen werden.

HDR: Bildwiederholfrequenz = Geschmeidigkeit von Bewegungen
Unterschied bei den Bildwiederholfrequenzen. Links: 30p, Mitte: 60p, Rechts:120p
4. Farbraum = Lebendigkeit der Farben

Farbraum bezieht sich auf den Umfang aller darstellbaren Farben. Das Diagramm rechts zeigt den Bereich aller RGB-Werte, die das menschliche Auge wahrnehmen kann. Die Dreiecke symbolisieren Farbräume: Je größer das Dreieck, desto größer ist die Anzahl darstellbarer Farben.

Der 4K/8K-Rundfunkstandard BT.2020 (Rec.2020) deckt einen viel größeren Farbraum ab als der bestehende Full HD-Standard BT.709 (Rec.709).

5. Helligkeit = Intensität der Bildbeleuchtung

Helligkeit bezieht sich auf den darstellbaren Intensitätsbereich der Bildhelligkeit. Die Skalendifferenz zwischen den vom menschlichen Auge wahrnehmbaren dunkelsten und hellsten Objekten (Dynamikbereich) beträgt 1012. Anzeigegeräte waren bislang jedoch nur in der Lage, einen Bereich von 103 darzustellen. HDR erweitert diesen Dynamikbereich auf 105 – ein hundertfacher Anstieg gegenüber heutigen Anzeigegeräten – und ermöglicht es, Licht und Schatten viel näher an der menschlichen Wahrnehmung darzustellen.

HDR: Helligkeit = Intensität der Bildbeleuchtung
Dynamikbereich