Wat is HDR?

Door: Eric Beeckmans | 12 september 2018 10:23

How To

Inhoudsopgave

  1. Inleiding
  2. Pagina 2

High dynamic range: het lijkt wel een toverwoord voor verbeterde beeldkwaliteit. Maar is dat wel zo? Wat betekent HDR voor een televisie of een computermonitor of tv, en wat voor verbetering mag je eigenlijk verwachten? En is elk HDR-scherm even goed als alle andere? Hoe ziet het met standaarden? En content? Kortom: het is tijd om wat overzicht te scheppen rond het begrip HDR.

De laatste jaren zien we met de regelmaat van de klok nieuwe technologie in onze beeldschermen verschijnen. Enkele jaren geleden was er ultra hd 4K, daarna kwam er een breder kleurbereik, en nu heeft iedereen de mond vol van HDR of high dynamic range. Vooral in het televisielandschap heeft HDR heel wat verandering veroorzaakt, maar ook de pc-wereld werpt zich ondertussen op HDR. Wat is HDR nu eigenlijk?

01 Wat is HDR?

Dynamic range is een ander woord voor contrast: de verhouding tussen het donkerste zwart en het helderste wit dat je scherm kan weergeven. Maar wacht even, contrastratio’s zijn toch al enkele jaren ontzettend hoog, als we fabrikantenspecificaties mogen geloven? Klopt, maar dat is omdat contrast gemeten wordt in ideale, vaak onrealistische omstandigheden.

Bij dynamisch bereik is dat anders. We spreken van het donkerste zwart en het helderste wit dat je effectief nog op het scherm kunt onderscheiden. En bovendien moet het scherm die extreme waarden kunnen tonen zonder zichtbare beeldartefacten zoals posterisatie of kleurbanden. Dynamisch bereik is dan ook een veel realistischere weergave van de prestaties van een scherm.

Onze huidige content noemen we tegenwoordig vaak sdr (standard dynamic range). HDR, high dynamic range dus, biedt een hogere helderheid en lagere zwartwaardes. Maar dat is niet alles: hdr levert, zoals we zullen zien, ook meer schaduwdetail én een uitgebreid kleurbereik.

02 Wat heb je er aan?

Om het nut van HDR te verduidelijken, komt het begrip luminantie of lichtsterkte om de hoek kijken. De luminantie van de zon is ongeveer 1 miljard cd/m², binnenhuisverlichting is goed voor 10.000 units en een bewolkte lucht haalt nog steeds 2.000 units. De typische helderheid van een televisie of monitor is maar 250 cd/m². Vandaar dat beelden er vaak wat flets uitzien vergeleken bij de werkelijkheid.

HDR mikt in eerste instantie op een hogere helderheid, zodat het beeld realistischer is. Zo’n hoge helderheid hebben we enkel nodig in beperkte delen van het beeld; je hebt dus geen zonnebril nodig om HDR-content te bekijken. Die hogere helderheid maakt het mogelijk om meer witdetail te tonen, bijvoorbeeld in een zonnig sneeuwlandschap.

Ook de zwartwaarde wordt verbeterd. Huidige schermen kunnen vaak maar een dynamisch bereik van 1.000:1 tot 3.000:1 weergeven, terwijl ons oog ongeveer 10.000:1 aankan. Grotere helderheid en betere zwartweergave vormen daarmee een enorme stap richting realistische beelden.

Bij het uitwerken van de HDR-standaarden is gedacht aan een belangrijk detail: ons oog is het gevoeligst voor kleine veranderingen bij weinig licht. De stappen tussen zwart en wit zijn daarom niet allemaal even groot: in de donkerste tinten zijn ze heel klein, richting wit worden ze steeds groter, omdat ons oog daar minder gevoelig is voor verandering. Daarom kunnen hdr-beelden veel mooier en gedetailleerder schaduwdetail tonen, zonder kunstmatige helderheid en sfeerverlies. HDR kan heel helder detail met heel donker detail in één beeld combineren.

03 Hoe zit het met kleur?

Strikt genomen heeft HDR enkel te maken met wat we hierboven beschreven hebben. Maar in de praktijk heeft men er ook gebruik van gemaakt om de kleurweergave te verbeteren. Onze huidige schermen gebruiken de Rec.709 standaard om hun kleurbereik aan te duiden. Maar heel felle, diepe (sterk gesatureerde) kleuren zoals bijvoorbeeld auberginepaars of brandweerwagenrood vallen buiten het bereik van deze standaard. De nieuwe standaard Rec.2020 is heel wat ruimer en bevat bijna alle natuurlijk voorkomende kleuren. Om dit te bereiken moeten de primaire kleuren van het beeldscherm (rood, groen en blauw) bijzonder puur zijn (technisch: ze mogen maar een zeer smalle frequentieband gebruiken). Dat is een bijzonder moeilijke opgave, zeker als het energieverbruik redelijk moet blijven. In de praktijk mikken de huidige HDR-schermen op een iets kleiner kleurbereik dat beschreven wordt in de standaarden voor digitale cinema, namelijk DCI-P3.

03 Het Rec.2020-kleurbereik weergeven is het uiteindelijke doel, maar voorlopig mikken de meeste schermen op DCI-P3.

Kleurdiepte en bitdiepte

Zoals gezegd vereist dynamisch bereik dat je het volledige bereik kunt weergeven zonder artefacten zoals kleurbanden. Om daar aan te voldoen hebben schermen een grotere kleurdiepte (of bitdiepte) nodig. De huidige 8bits-standaard die 256 stappen mogelijk maakt, volstaat niet meer. Voor hdr en voor een groter kleurbereik moeten we naar 10bit-weergave. Daarmee zijn 1024 stappen mogelijk en kunnen in totaal meer dan 1,07 miljard kleurtinten gemaakt worden. Sommige standaarden kijken zelfs al naar een toekomstige 12bit-weergave.

04 De hdr-standaarden

Zoals bij elke technologische vernieuwing woedt rond HDR een strijd tussen verschillende standaarden. Welke de overhand krijgt is koffiedik kijken, dus we lopen ze langs op volgorde van huidig belang.

HDR10: dit is zonder twijfel de basisstandaard voor HDR-weergave. HDR10 is op alle HDR-tv’s aanwezig en wordt gebruikt in spelconsoles en pc-omgevingen. HDR10 kan signalen tot 10.000 cd/m² bevatten maar voorlopig is de meeste content beperkt tot 1.000 – 4.000 cd/m². Aangezien geen enkele tv dergelijke helderheid kan tonen, bevat het signaal metadata die de tv gebruikt om het signaal zo goed mogelijk weer te geven binnen zijn beperkingen.

HLG: ‘hybrid log gamma’ is vooral op tv-uitzendingen gericht. Een HLG-signaal kan op zowel een hdr- als een sdr-televisie weergegeven worden. Zo hoeft er maar één signaal uitgezonden te worden. HLG is op bijna alle moderne televisies aanwezig.

Dolby Vision: ook deze standaard kan tot 10.000 cd/m² gaan en gebruikt bovendien dynamische metadata. HDR10 signaleert enkel aan het begin van de video zijn metadata. Dolby Vision kan dat per scène of per beeld aanpassen. De televisie heeft dan veel meer informatie om het beeld zo goed mogelijk weer te geven. De standaard wordt ondersteund op een aantal tv-modellen van LG, Sony en Loewe.

HDR10+: een opvolger van HDR10, die net als Dolby Vision ook gebruik maakt van dynamische metadata. Hij wordt voorlopig enkel ondersteund op televisies van Samsung, Panasonic en Philips.

04 Er zijn vier hdr-standaarden in gebruik. Dolby Vision en HDR10+ hebben specifieke voordelen maar komen minder voor.

Compatibiliteit HDR

De verschillende standaarden zijn slechts zeer beperkt onderling compatibel. HDR10+ is achterwaarts compatibel met HDR10. Dat betekent dat een HDR10+-video kan worden afgespeeld op een HDR10-scherm. De dynamische metadata worden dan genegeerd en je ziet enkel het HDR10-beeld. Dolby Vision is beschikbaar in verschillende vormen (zogenoemde profielen). Een daarvan maakt gebruik van een basislaag in HDR10 en een aparte datastroom die gecombineerd met de basislaag het Dolby Vision-signaal creëert. Die vorm is compatibel met een HDR10-scherm; dat negeert dan de extra datastroom. In de praktijk wordt dat echter zelden gebruikt. Je mag er dus zeker niet van uitgaan dat een Dolby Vision-video altijd compatibel is met HDR10.

0 Reactie(s) op: Wat is HDR?

  • Om te reageren moet je ingelogd zijn. Nog geen account? Registreer je dan en praat mee!
  • Er zijn nog geen reacties op dit artikel.

Wanneer je een reactie plaatst ga je akoord
met onze voorwaarden voor reacties.