BT.2100 – ein neuer internationaler Standard für HDR

Im Juli 2016 wurde der internationale HDR-Standard ITU-R BT.2100 eingeführt. Daraus resultierend wurden die Standards für die Produktion und Übertragung von Inhalten festgelegt und es wird erwartet, dass sich die Verbreitung von HDR weiter beschleunigt.

Wie die folgende Tabelle zeigt, haben sich die auf der vorhergehenden Seite vorgestellten fünf Faktoren seit der Einführung des Standards BT.709 für Full HD schrittweise weiterentwickelt. Obwohl BT.2020 und BT.2100 grundlegende Ähnlichkeiten aufweisen, unterscheiden sie sich im darstellbaren Dynamikbereich.

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Internationale HDR-Standards
BT.709 (aktueller Full HD-Standard) BT.2020 (4K/8K Standard) BT.2100 (4K/8K HDR Standard)
Auflösung Full HD 4K, 8K HD, 4K, 8K
Bittiefe 8 bit 10 oder 12 bit 10 oder 12 bit
Bildwiederholfrequenz bis zu 60p bis zu 120p bis zu 120p
Farbraum Rec.709 Rec.2020 Rec.2020
Helligkeit (Dynamikbereich) SDR SDR HDR
BT.2100: SDR
SDR
BT.2100: HDR
HDR

Zwei Gammakurven

Um HDR-Bilder korrekt darzustellen, reicht es nicht aus, einfach den Helligkeitspegel anzuheben – Farben und Tonverläufe müssen der menschlichen Sehkraft entsprechend dargestellt werden. Farben und Tonverläufe werden von einer für jedes Eingabe- und Ausgabegerät individuellen Charakteristik beeinflusst, die als Gammawert bezeichnet wird.

Der Standard BT.2100 bietet zwei Gammakurven als Standards für unterschiedliche Arten von Produktionsarbeiten:

  • Für Internet-Streaming und Filme: PQ (Perceptual Quantization)
  • Für Fernsehübertragungen: HLG (Hybrid Log-Gamma)

Die PQ-Gammakurve basiert auf der Charakteristik der menschlichen optischen Wahrnehmung und ist am besten für die Produktion von Filmen oder Streaming-Videoinhalten für das Internet geeignet, wo es besonders auf die Genauigkeit der Reproduktion ankommt. Die HLG-Gammakurve dagegen ist für die angemessene Darstellung auf vorhandenen SDR-Fernsehgeräten vorgesehen und eignet sich optimal für Fernsehübertragungen und Live-Videosignale.

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Vorteile der PQ- und HLG-Gammakurve für HDR
PQ (Perceptual Quantization) HLG (Hybrid Log-Gamma)
Ziel Video-Streaming über das Internet, Filme Fernsehübertragungen, Live-Video
Vorteile erfasst Helligkeit als Absolutwerte von bis zu 10.000 cd/m² und hat neue Gammakurve basierend auf menschlicher optischer Wahrnehmung erfasst Helligkeit als relative Werte (wie bei vorhandenen Standards) und und ist kompatibel mit SDR-Fernsehgeräten
Spitzenhelligkeit Absolutwert von 1.000 cd/m², konsistent, unabhängig vom Anzeigegerät relativer Wert, variiert je nach Anzeigegerät
Schwarzwert 0,005 cd/m² oder geringer 0,005 cd/m² oder geringer
Vorgeschlagen von Dolby BBC und NHK
Referenzstandards SMPTE ST 2084 und ITU-R BT.2100 herausragend gut
Darstellung auf SDR-Fernsehgeräten schlecht ausreichend
Live-Übertragungen ausreichend herausragend



Die nachfolgende Grafik zeigt sowohl die PQ- als auch die HLG-Gammakurve für HDR.

Die Maximalhelligkeit der PQ-Gammakurve ist auf 1.000 cd/m² (oder höher) festgelegt. Mit anderen Worten: Die Gammakurve ist stets gleich und besitzt unabhängig von der Spitzenhelligkeit des Anzeigegeräts eine Obergrenze von 1.000 cd/m², was zu einer konsistenten Bildreproduktion führt.

Die Maximalhelligkeit der HLG-Gammakurve dagegen entspricht der Maximalhelligkeit des jeweiligen Anzeigegeräts. Da die Gammakurve abhängig von der Maximalhelligkeit des Anzeigegeräts variiert, gestattet sie selbst auf herkömmlichen SDR-Displays eine akzeptable Darstellung von HDR-Inhalten mit geringeren Verlusten der Bildqualität.

Vergleich der PQ- und HLG-Gammakurve für HDR
Vergleich der PQ- und HLG-Gammakurve für HDR