High Dynamic Range (HDR) ist heute ein Standardfeature bei vielen Ultra-HD-Geräten. Neben den HDR-Standards PQ (HDR10) und Hybrid Log-Gamma (HLG) finden zunehmend auch weitere Verfahren wie Dolby Vision oder HDR10+ Anwendung. Dazu kommen eigene HDR-Bezeichnungen und HDR-Logos der Hersteller.

Um Konsumenten die Orientierung zu erleichtern, haben wir die HDR-Geräteliste entwickelt. Mit Hilfe dieser Liste können sie schnell und einfach herausfinden, welches Gerät welches HDR-Verfahren unterstützt. Die Liste deckt im Wesentlichen die Mitgliedsunternehmen der Deutschen TV-Plattform ab – und damit quasi alle relevanten Hersteller von Ultra-HD-Geräten.

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Zu HDR, Farbräumen und Farbtiefe finden Sie hier im Webspecial viele Informationen. Sie stammen im Wesentlichen aus unsere Broschüre „Ultra HD erklärt“. Das beliebte Kompendium ist im Juni 2018 in der dritten Auflage erschienen und bietet einen umfassenden und aktuellen Blick auf das Thema Ultra HD.

Sie können die deutsche und englische Fassung jeweils per Klick auf die Thumbnails downloaden. 

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HDR - Für eine natürliche Bildwiedergabe

Um das volle Potenzial der Bildqualität von Ultra HD ausschöpfen zu können, genügt es nicht, nur die Anzahl der Pixel zu erhöhen. Für eine natürliche und originalgetreue Bildwiedergabe ist neben einem größeren Farbraum und einer höheren Farbtiefe ein erweiterter Kontrastumfang unerlässlich. Diese Erweiterung wird als „High Dynamic Range“ (HDR) bezeichnet. Der bisherige Dynamikumfang für TV-Übertragungen und Filme wird hingegen „Standard Dynamic Range“ (SDR) genannt.

Bislang bewegte sich der Helligkeitsbereich für Bildinhalte im TV zwischen 0.05 cd/m2 und 100 cd/m2 („Candela pro m2“ – auch „nits“ genannt) was in etwa das Spektrum vom Mondlicht bis zu dem Licht einer Lampe abdeckt. Nur innerhalb dieses Bereiches konnten sich die Farben „entfalten“. Mit HDR erweitert sich das Helligkeitsfeld theoretisch auf 0.0005 cd/m2 bis zu 10.000 cd/m2, was den Helligkeitsbereich von einem Sternenhimmel bis zu einem blauen Himmel bedeutet. In der Praxis werden diese Werte von Geräten für Verbraucher derzeit jedoch noch nicht erreicht. 

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Unsere Augen stehen auf Schatten!

Spätestens seit Marktstart der Ultra HD-Blu-ray rückt HDR zunehmend in den Fokus von Herstellern und Medien. Denn das Auge reagiert viel sensibler auf Helligkeits- als auf Farbabstufungen. Um unseren Augen also eine bessere Bilddarstellung bieten zu können, benötigen wir einen deutlich erweiterten Kontrastbereich. Bei der typischen Farbabtastung von Inhalten (z.B. Ultra HD Blu-ray) werden mehr Helligkeits- als Farbinformationen übertragen. Es überwiegt also die Helligkeit (Luminanz) gegenüber der Farbigkeit (Chrominanz).

Es ist wichtig zu verstehen, dass es bei HDR nicht (nur) um mehr Helligkeit geht, sondern viel mehr um einen erweiterten Kontrastumfang insgesamt, also den Abstand zwischen dem dunkelsten und hellsten Bereich in einem Bild. Eine Spitzenleuchtdichte von z. B. 1.000 cd/m2 ist wenig wert, wenn gleichzeitig auch eigentlich dunkle Bildbereiche zu hell erscheinen.

 


Standards und HDR-Verfahren

EOTF? OETF? WTF???

Um das größere Farbvolumen abrufen zu können, müssen HDR-Inhalte und HDR-fähige Flachbildschirme nach einer neuen Logik miteinander „kommunizieren“. Es gilt neue Regeln aufzustellen, wie der Fernseher die (elektronischen) Daten interpretiert und wieder in (optische) Lichtsignale umwandelt, die er darstellen kann. Deswegen heißt diese Funktion „Electro-Optical-Transfer-Function“ – kurz EOTF. Dieser Prozess ist quasi die Umkehrfunktion zur Produktion von Inhalten. Hier „wandelt“ die Kamera Lichtsignale in Daten, was folgerichtig „Opto-Electrical-Transfer-Function“ (OETF) genannt wird. Allerdings „sieht“ eine Kamera solche Lichtsignale anders als unser Auge. Zudem ist das menschliche Sehorgan extrem anpassungsfähig hinsichtlich unterschiedlicher Lichtsituationen. EOTF und OETF sind daher nicht einfach linear, sondern „Kurven“. Für HDR gibt es mehrere Vorschläge aus der TV- und Videoindustrie, wie diese Kurven aussehen sollten. Einer dieser Vorschläge kommt bereits bei der Ultra HD Blu-ray oder der Übertragung von Ultra HD-Streams zum Einsatz: der von den Dolby Laboratories entwickelte „Perceptual Quantizer“: kurz PQ, die Grundlage für HDR10. 

Zwei Standards: PQ (HDR10) und HLG

PQ (HDR 10) bietet eine gute HDR-Qualität, ist aber nicht rückwärtskompatibel zu Ultra HD-Fernsehgeräten, die nicht HDR-fähig sind. Die PQ-Inhalte würden darauf falsch dargestellt, Zuschauer bekämen nur „ausgewaschene“ Bilder zu sehen. Aufgrund der großen Zahl bereits verkaufter Ultra HD-Geräte ohne HDR ist es für viele Anbieter aber wichtig, ihre Programme auch für diese TV-Haushalte in bestmöglicher Qualität zu verbreiten. Daher setzen TV-Sender anstelle von PQ auf eine andere „Kurve“: Hybrid Log-Gamma (HLG).

HLG-Inhalte sind bei der Wiedergabe auf HDR-Flachbildschirmen bis zu einer bestimmten Helligkeit nicht von PQ-Inhalten zu unterscheiden. Bei der Wiedergabe auf SDR-Flachbildschirmen ist die Darstellung (im Farbraum BT.2020) jedoch vergleichbar mit einem herkömmlichen TV-Signal ohne HDR. PQ (HDR10) und HLG sind durch die Internationale Fernmeldeunion ITU in BT.2100 für Programmproduktion und -austausch spezifiziert und auch vom DVB- Konsortium in UHD-1 Phase 2 für die HDR-Distribution vorgesehen.

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Dynamische HDR-Formate

dvlogohdr10pluslogoBei statischen HDR-Verfahren wie PQ (HDR10) werden die Eckdaten für Kontrast, Helligkeit und Gamma nur einmal für den gesamten Film festgelegt. Dynamische HDR-Verfahren definieren pro Szene oder gar Frame den gewünschten Bildeindruck. Dafür gibt es derzeit zwei Verfahren mit Marktrelevanz: Dolby Vision und HDR10+. Geräte mit Dolby Vision sind schon einige Zeit erhältlich, neu kommt jetzt das von Samsung vorgestellte Verfahren HDR10+ hinzu, das u. a. auch von Panasonic und Philips unterstützt wird. Beide Verfahren basieren auf der PQ-Kurve, ergänzt um dynamische Metadaten. Sie setzen für den vollen HDR-Genuss entsprechende Inhalte und Geräte voraus, sind aber abwärtskompatibel zu heutigen SDR-TV-Geräten.

Tipp: Wer Wert auf HDR legt, sollte auf die Version der HDMI-Schnittstelle der Geräte achten. Die Wiedergabe von HDR10 (PQ) erfordert mindestens HDMI 2.0a, die Wiedergabe von HLG mindestens HDMI 2.0b. Dynamische HDR-Verfahren wie Dolby Vision und HDR10+ werden offiziell ab HDMI 2.1 unterstützt.

Ausblick

Die Standardisierung von HDR im Rundfunkbereich ist im ersten Schritt abgeschlossen. Es ist jedoch denkbar, dass in Zukunft weitere HDR-Verfahren aufgenommen werden. Dies zieht fortlaufend entsprechende Anpassungen der HDMI-Schnittstelle nach sich. Im November 2017 hat das HDMI-Forum die HDMI 2.1 vorgestellt. Die Spezifikation ermöglicht u.a. Übertragungsbandbreiten von bis zu 48 GBit/s, Auflösungen bis zu 10328 × 7760 Bildpunkten, HFR bis hin zu 8K/120 Hz und unterstützt alle bekannten Formate für dynamisches HDR. Erste Geräte mit HDMI 2.1-Implementierung werden aber wohl erst 2019 auf den Markt kommen.

 


HDR und bessere Farben

Der im Jahr 1990 mit dem Start von HDTV eingeführte Farbraum BT.709 ist bei TV-Übertragungen, Filmen und Serien heute immer noch Standard - auch bei HDTV. Mit BT.709 werden jedoch nur rund 36 Prozent des sichtbaren Farbspektrums abgedeckt. Durch die zukünftige Nutzung des erweiterten Farbraums [Wider Color Gamut (WCG)] BT.2020 erweitert sich das dargestellte Farbspektrum auf 76 Prozent des sichtbaren Farbspektrums, also auf mehr als doppelt so viele Farben wie bisher.  

Das sorgt für eine erheblich bessere Farbdarstellung und gibt der Industrie genügend Spielraum für die Zukunft. Da jedoch bislang Flachbildschirme den Farbraum BT.2020 nicht darstellen können, wurde in der Phase 1 von UHD-1 der Farbraum BT.709 beibehalten und BT.2020 nur als Option spezifiziert. Bis wir bei BT.2020 ankommen, wird es allerdings noch etwas dauern. Bisher können nur spezielle Laser-Projektoren annähernd diesen Farbraum abbilden. In der Unterhaltungselektronik-Branche bereitet man sich deshalb erst einmal auf einen Standard mit der Bezeichnung DCI-P3 als Zwischenschritt vor.

DCI-P3 – der Zwischenschritt

DCI-P3 wurde von der Digital Cinema Initiatives herausgegeben und findet bei der digitalen Kinoproduktion Verwendung. Der Standard deckt 45,5 Prozent des sichtbaren Farbspektrums ab und somit rund 26 Prozent mehr als der Farbraum BT.709. Der Zwischenschritt DCI-P3 ergibt auch insoweit Sinn, weil Kinofilme mit ihrem originalen Farbenumfang direkt für die Wiedergabe im Ultra HD-Format übernommen werden können. Der erste Zwischenschritt und eine deutlich sichtbare Verbesserung der Bildqualität ist somit so gut wie erreicht und ebnet der Industrie den Weg zu BT.2020. 

Der Zwischenschritt DCI-P3 (3) deckt rund 26% mehr vom sichtbaren Farbspektrum (1) ab als BT.709 (4), aber immer noch deutlich weniger als BT.2020 (2).

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HDR und Farbvolumen

testaufnahmenObwohl HDR und der (erweiterte) Farbraum technisch gesehen zwei verschiedene Aspekte der Bildwiedergabe darstellen, werden diese beiden Elemente meist in Standards vereint. Die daraus resultierende Palette an verfügbaren Farben mit all ihren Intensitäten nennt man Farbvolumen. High Dynamic Range ist somit eine von drei wichtigen Komponenten für das Farbvolumen, welche vom Zuschauer wahrgenommen werden kann.


Die drei wichtigen Eckpfeiler für das Farbvolumen sind:
HDR ➡ Erweiterter Kontrastbereich von 0,0005 cd/m2 bis zu 10.000 cd/m2
Farbtiefe ➡ min. 10 bit (1,07 Mrd. Farbabstufungen, statt 16,8 Mio. bei 8 bit)
Farbraum ➡ BT.2020 

 

 

 

 

 


Inhalte mit HDR

Das Angebot von Ultra HD-Inhalten steigt kontinuierlich über alle Verbreitungswege – und erfreulicherweise auch die Verfügbarkeit von HDR-Produktionen.

Streaming und Blu-ray

ottEine steigende Auswahl findet sich bei Amazon Video, Netflix, iTunes Movies von Apple und Google Play Movies. Die ersten der drei genannten Anbieter unterstützen HDR10 und Dolby Vision, Google bislang nur HDR10. Amazon Video bietet darüber hinaus Inhalte mit HDR10+. Auch das im Herbst 2017 gestartete Ultra HD-Angebot der Deutschen Telekom EntertainTV unterstützt HDR über die entsprechenden Media Receiver.

Neben den Streaming-Angeboten ist die Ultra HD Blu-ray das wichtigste Medium für fiktionale Ultra HD-Inhalte. Das Wort „Disc“ taucht übrigens in der offiziellen Bezeichnung nicht mehr auf. Seit Anfang April 2016 sind Inhalte sowie kompatible Ultra HD-Blu-ray-Player im Handel erhältlich. Mittlerweile ist die Geräteauswahl deutlich größer und die Anzahl von Titeln auf Ultra HD-Blu-ray steigt kontinuierlich – positive Signale für die Ultra HD Blu-ray, die unbestreitbare Vorteile gegenüber den anderen Vertriebswegen hat. Für eine Wiedergabe wird z. B. keine Internetverbindung benötigt, die zu Qualitätsschwankungen oder Unterbrechungen führen kann. Die Bildqualität ist im Vergleich zum VoD/Streaming besser, da Inhalte mit bis zu 128 Mbit/s ausgegeben werden. Leider sind Ultra HD Blu-ray-Discs in der Regel im Vergleich zu herkömmlichen Blu-ray-Discs noch recht teuer.

Tipp: Eine hervorragende Übersicht zu HDR-Titeln auf Ultra HD-Blu-ray sowie bei Netflix und iTunes plus viele Informationen rund um die 3D-Sound-Formate Dolby Atmos, DTS:X und Auro 3D finden Sie hier: https://surround-sound.info/

Fernsehen und HbbTV

TVAuch bei den TV-Sender hat die HDR-Ära begonnen. Der Reisender Travelxp 4K produziert sein Programm in HLG und ist via Satellit für Kunden von HD+ und über Eutelsat HOTBIRD 13 Ost empfangbar. Die Mediengruppe RTL ließ jüngst die Serie „Sankt Maik“ sowie das DSDS-Finale 2018 in HLG produzieren. Beides war für Kunden von HD+ zu sehen, Fortsetzung folgt. Das ZDF stellt die Serien „Die Bergretter“ und „Der Bergdoktor“ über HbbTV in Ultra HD-Auflösung und HDR-Qualität zum Abruf über die ZDF Mediathek. bereit. Die Inhalte können direkt als HbbTV-Anwendung über das TV-Gerät per „Red Button“ auf der Fernbedienung abgerufen werden. Voraussetzung hierfür ist ebenfalls ein an das Internet angeschlossenes Ultra HD-TV-Gerät. Weitere Informationen zu Ultra HD-Inhalten finden Sie in unserer Broschüre „Ultra HD erklärt.

HD+ Kunden konnten das DSDS-Finale 2018 über Astra in Ultra HD-HDR (HLG) sehen. 
(© MG RTL_D / Guido Engels)

DSDS Jury Finale MG RTL D Guido Engels

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Ultra HD und HDR-Logos 

Logos sollen Kunden den Einstieg in die nächste Entwicklungsstufe der Unterhaltungselektronik erleichtern. Dabei muss man zwischen marktübergreifenden und herstellerspezifischen Logos unterscheiden: Marktübergreifende Logos repräsentieren offiziell verabschiedete Standards und geben Kunden Sicherheit bei der Kaufentscheidung. Die eigenen Logos der Hersteller spiegeln die jeweiligen Produktphilosophien und technische Features wieder.

Ultra HD Blu-ray-Logo

uhdbrlogoDas Ultra HD Blu-ray-Logo wurde bereits im Mai 2015 von der Blu-ray Disc Association (BDA) der Öffentlichkeit präsentiert. Seit Herbst 2015 können Hersteller und Filmemacher ihre Geräte und Inhalte im Rahmen der BDA-Spezifikationen lizensieren lassen. Die im Handel erhältlichen Discs sowie die dafür vorgesehenen Abspielgeräte unterstützen eine Auflösung von 3.840 x 2.160 Bildpunkten, High Dynamic Range (PQ basierte HDR-Verfahren wie HDR10 und Dolby Vision), den Farbraum BT.2020 und Bildfrequenzen bis zu 60 Hz. Ultra HD Blu-ray-Player besitzen mindestens einen HDMI 2.0a-Ausgang mit HDCP 2.2-Kopierschutz.

Ultra HD-Logo 

uhdlogoDas offizielle Ultra HD-Logo wurde im September 2014 von Digital Europe vorgestellt und ist seitdem auf Umverpackungen und Geräten zu finden. Es trifft aber keine Aussage zu HDR, da es vor der Standardisierung verabschiedet wurde (Details zu diesem Logo und Mindestanforderungen finden Sie in unserer Broschüre „Ultra HD erklärt“.)
Die UHD Alliance, ein Zusammenschluss von TV-Herstellern, Technologie-Unternehmen sowie Vertretern der Filmindustrie, präsentierte auf der CES in Las Vegas im Januar 2016 ihre eigene Spezifikation und ein entsprechendes Logo.

Ultra HD Premium-Logo

uhdpremiumlogoWährend das Ultra HD-Logo und Ultra HD Blu-ray-Logo eher die technischen Voraussetzungen der damit gekennzeichneten Produkte wiedergeben, kann man bei „Ultra HD Premium“ von einem „Qualitäts-Logo“ sprechen. Die Zertifizierung beschränkt sich dabei nicht nur auf Endgeräte, sondern gibt auch Parameter für Vertriebskanäle von Inhalten, für das Mastering sowie für die für das Mastering genutzten Profi-Flachbildschirme vor. Bildwiedergabe-Geräte, also TV-Geräte und Video-Projektoren, müssen etwa eine Auflösung von 3.840 x 2.160 Bildpunkten und eine Farbtiefe von 10 bit aufweisen, zu mindestens 90 Prozent den DCI-P3 Farbraum abdecken und BT.2020-Signale verarbeiten.

Im Gegensatz zum Ultra HD-Logo ist PQ gemäß SMPTE-Standard ST.2084 ein fester Bestandteil der Premium-Zertifizierung bei der UHD Alliance. Zudem wird eine Kombination aus Spitzenhelligkeits- und Schwarzwert vorgegeben, die LCD- und OLED-Flachbildschirmen gerecht wird. LCD-Displays müssen eine Spitzenleuchtdichte von mindesten 1000 cd/m2 und einen Schwarzwert von 0,05 cd/m2 oder weniger erreichen. Bei OLED-TVs TVs liegen diese Werte bei 540 cd/m2, beziehungsweise 0.0005 cd/m2 oder weniger.

Herstellerspezifische Logos

Neben den offiziellen, marktübergreifenden Logos und Kennzeichnungen existieren im Bereich Ultra HD auch Logos von Herstellern. Sie sollen Verbraucher auf bestimmte Geräteeigenschaften der jeweiligen Marke hinweisen. Aus Sicht der Unternehmen ist das marketingtechnisch verständlich, für potenzielle Käufer erleichtert es die Orientierung nicht unbedingt. Beispielsweise bietet die Verwendung des Kürzels „HDR“ in einem Hersteller-Logo noch keine Garantie für die Erfüllung der Norm der UHD Alliance. Wer auf Nummer sicher gehen will, sollte auf das „Ultra HD Premium-Logo“ achten. Faustregel für den Kauf eines Ultra HD-Fernsehers: Wo „4K“ oder „UHD“ drauf steht, ist auch Ultra HD drin. Für weitere technische Merkmale empfiehlt es sich auf die marktübergreifenden Logos zu achten. Im Zweifel sollten sich Verbraucher im Fachhandel beraten lassen.

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