Was ist High Definition Range (HDR)?

In den Bereichen Fotografie, Videografie, TV/Film steht HDR für High Dynamic Range. Der Dynamikbereich ist einfach der Bereich zwischen den hellsten und den dunkelsten Tönen eines Bildes, sei es ein fotografischer Abzug, ein Video oder etwas anderes. Er ist ein Maß für die Lichtintensität von den Lichtern bis zu den Schatten.

Nehmen wir zum Beispiel das menschliche Auge - es ist zu einem großen Dynamikbereich fähig, weshalb wir sowohl Details in den Schatten als auch Details in den Lichtern gleichzeitig sehen können.

Wenn die Sonne in einem Tal untergeht, können unsere Augen sehen, wie die Sonne die Spitzen des Tals hervorhebt, aber sie können auch die dunkleren Schatten wahrnehmen, die geworfen werden.

Je größer der Dynamikbereich eines Kamerasensors ist, desto näher kommt das Foto dem, was das Auge sehen kann. Das bedeutet, dass mehr Details in den Schatten erfasst werden können, die sonst rein schwarz erscheinen würden, und dass Sie Details in den Lichtern sehen können, die sonst mit Weiß verwaschen wären.

Der Begriff High Definition Range hat seinen Ursprung im Begriff Wide Definition Range.

In der Film- und Fernsehindustrie, im Bereich der Bildschirme, bei Mobiltelefonen, in der Fotografie usw. wird im Allgemeinen von HDR gesprochen.

Nachdem der Sicherheitssensor in die CMOS-Ära eingetreten ist, wird der in der Sicherheitsbranche verwendete Begriff Wide Dynamic Range nun auch als HDR bezeichnet.

Sony, das bei der Entwicklung von Sicherheitssensoren führend ist, hat auch diese Bezeichnungen für die Wide Dynamic Funktion: DOL-HDR oder DOL-WDR, die beide das Gleiche bedeuten.

Im Bereich der Sicherheitsvideoüberwachung war der große Dynamikbereich der Kamera schon immer eine sehr wichtige Funktion, vor allem in einigen speziellen Branchen oder Szenarien muss die große Dynamikfunktion genutzt werden.

Zum Beispiel sind Miniatur-Pinhole-Kameras, die oft in Bankautomaten zur Überwachung der Benutzer installiert sind, im Allgemeinen von innen nach außen beleuchtet, was bedeutet, dass der Kontrast zwischen hell und dunkel stark ist, was es für normale Kameras schwierig macht, das Gesicht klar zu sehen. Eine Lösung besteht darin, eine Kamera mit dynamischer Bandbreite zu verwenden.

Andere Umgebungen, in denen HDR eingesetzt werden könnte, sind:

Die Gegenlichtkompensation löst das Problem, dass das zu überwachende Zielobjekt zu dunkel ist und wegen des starken Hintergrundlichts nicht klar zu erkennen ist. Wenn die Gegenlichtkompensation eingeschaltet ist, ist das Zielobjekt im Vordergrund deutlich zu sehen, während die zuvor hellen Bereiche überbelichtet sind.

HDR bedeutet, dass das gesamte Bild deutlich sichtbar ist, ohne überbelichtete Bereiche und ohne Bereiche, die merklich abgedunkelt sind.

Die gleiche Bedeutung und Funktion gilt im Wesentlichen auch für die Display-Industrie.

Es gibt HDR-Fernseher, HDR-Monitore, HDR-Laptops, -Tablets und -Smartphones. Der Detailreichtum der Farben, der mit HDR10, Dolby Vision und anderen HDR-Formaten möglich ist, macht die Technologie ideal für alles, von Standbildern über Action-Videos bis hin zu imaginären Spielumgebungen.

Für den Laien bedeutet das, dass ein HDR-Display eine höhere Leuchtdichte und Farbtiefe erzeugt als Bildschirme, die nach älteren Standards gebaut wurden.

Hier sind einige Grundlagen zu HDR:

Die Luminanz eines Bildschirms beschreibt die Lichtmenge, die er abgibt, was wiederum den Abstand zwischen den hellsten und dunkelsten Pixeln auf dem Bildschirm bestimmt. Das von einem HDR-Display erzeugte stärkere Licht macht die hellsten Pixel viel heller als zuvor, wodurch sie sich noch stärker von den dunkelsten Pixeln abheben, was zu subtilen Pixel-zu-Pixel-Veränderungen und einer besseren Bildwiedergabe führt.

Die Leuchtdichte wird in Candela/m2 oder "nits" gemessen. Es wurden verschiedene Standards veröffentlicht, um zu definieren, was als HDR-Display gelten kann, die im Allgemeinen bei 400 nits für Laptops beginnen und bis zu 1000 oder sogar 10.000 nits für professionelle High-End-Monitore ansteigen.

Die Anzahl der Datenbits, die jedes Pixel eines Bildschirms verwenden kann, um die Farbe in einem Bild oder Video zu erzeugen, wird als Farbtiefe bezeichnet. Vor HDR waren die meisten Bildschirme auf 8-Bit-Farben beschränkt. Die neuen HDR-Formate können 10-Bit-Farben (oder sogar 12-Bit-Farben) verarbeiten, wodurch sich die möglichen Farbvariationen auf dem Bildschirm exponentiell erhöhen. Selten trifft man auch auf 16-Bit-HDR-Bilddaten, die als extrem hochwertige Daten angesehen werden können

Ob direkt oder durch das so genannte Dithering, die 8-Bit-Farbtiefe ermöglicht 256 verschiedene Schattierungen jeder Grundfarbe, wodurch etwa 16,5 Millionen Farbvariationen erzeugt werden können. mit 10-Bit-Farbtiefe erhöht sich die Anzahl der Schattierungsoptionen von 256 auf 1024 - und damit die maximale Anzahl der Farbvariationen auf über 1 Milliarde.

HDR umfasst jedoch mehr als nur Luminanz und Farbtiefe. HDR-Inhalte enthalten auch mehr Metadaten als herkömmliche Inhalte, die Aufschluss darüber geben, wie die einzelnen Bilder oder Szenen verarbeitet werden, um die gewünschten Farben zu erzielen.

Einige HDR-Formate verwenden Metadaten, um die Anzeige eines ganzen Films oder einer Szene zu steuern, während andere Formate, wie Dolby Vision, Metadaten für jedes einzelne Bild versprechen.

Verwechseln Sie HDR nicht mit anderen Akronymen im Zusammenhang mit Bildschirmen wie Ultra High Definition (UHD) und 4K, da sich diese Begriffe nur auf die Bildschirmauflösung beziehen (wie viele Pixelzeilen ein Bildschirm enthält, was wiederum bestimmt, wie detailliert jedes Video oder Standbild sein kann).

HDR wird oft mit UHD/4K in Verbindung gebracht, aber das liegt daran, dass die Technologie derzeit hauptsächlich auf High-End-IPS-Displays beschränkt ist, die sie am besten darstellen können.

HDR10: Der am weitesten verbreitete offene Standard für HDR mit 10-Bit-Farbe und allgemeinen Metadaten

Dolby Vision: Proprietäre Dolby-HDR-Technologie, die 12-Bit-Farbäquivalente und szenenweise Metadaten verspricht

HDR10+: HDR-Format, das mit Frame-by-Frame-Metadaten entwickelt wurde. Wie der Name schon sagt, übernimmt HDR10+ alle guten Eigenschaften von HDR10 und verbessert sie noch weiter. Die maximale Helligkeit wird auf 4.000 nits vervierfacht, wodurch sich auch der Kontrast erhöht. Die von der Inhaltsquelle gelieferten Metadaten sind statisch, d. h. es gibt nur einen Satz von Werten für einen ganzen Inhalt.

Mit HDR10+ werden diese Metadaten dynamisch, d. h. sie können sich für jedes Einzelbild des Videos ändern. Das bedeutet, dass jedes Bild mit einem eigenen Satz von Farben, Helligkeits- und Kontrastparametern behandelt wird, was zu einem viel realistischeren Bild führt.

Bereiche des Bildschirms, die bei HDR10 möglicherweise übersättigt waren, werden bei HDR10+ mit allen Details dargestellt.

Andere HDR-Formate: Weitere von anderen Unternehmen entwickelte HDR-Formate sind HLG (Hybrid Log Gamma, von BBC und NHK) und Advanced HDR von Technicolor. Beide Initiativen sind eher auf Live-TV-Sendungen als auf aufgezeichnete/gestreamte Inhalte ausgerichtet.

Unabhängig vom Format berichten diejenigen, die HDR-Inhalte im Vergleich zu Nicht-HDR-Inhalten angesehen haben, über eine höhere Helligkeit, einen größeren Kontrast, genauere Farben und feinere Details im Vergleich zu Displays mit älterer Technologie.