High Dynamic Range Video

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High Dynamic Range Video (HDR Video) wird in Hochkontrastbildern aufgenommen und bietet einen großeren Dynamik- und Farbumfang als Standard-Dynamic-Range -Video (SDR). [1]

Herkommliches SDR nutzt eine Farbtiefe von 8 Bit, was einem Dynamikumfang von etwa 6 Blendenstufen entspricht (64:1). [1] HDR-Video nutzt eine Farbtiefe von 10 Bit und erreicht damit einen Dynamikumfang von bis zu 17,6 Blendenstufen (200.000:1, auf einem entsprechenden Ausgabegerat mit 2.000  cd/m² ). [1]

Dynamic-HDR kodiert sehr helle und sehr dunkle Szenen anders, wozu Dolby Vision einen Master in 12 Bit erwartet. Es gibt allerdings keine TV-Panele mit 12 Bit Farbtiefe, stattdessen bringt die Technik einen Vorteil bei sehr hellen Displays (bis zu 10.000  cd/m² ).

Geschichte [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Im Jahr 1990 wurden durch Kombination zweier Kameras mit unterschiedlichen Belichtungseinstellungen die ersten Echtzeit -HDR-Videoaufnahmen erstellt. [2]

Auf der CES Anfang 2015 wurden von verschiedenen Herstellern erstmals Displays mit HDR-Unterstutzung prasentiert. [3] Seither bieten unter anderem Amazon Video (HDR10 und Dolby Vision), Apple TV (HDR10 und Dolby Vision), Disney+ (HDR10 und Dolby Vision) und Netflix (HDR10 und Dolby Vision) ausgewahlte Inhalte als HDR-Video an. YouTube folgte im November 2016. [4] Ab 2022 unterstutzten 99 % aller verkauften Fernseher ein oder mehrere der HDR-Formate, 83 % davon mit Dynamic-HDR (frame-by-frame). [5] Wahrend 2022 das lineare Fernsehen kein HDR unterstutzte, war der Verkauf der Smart-TV auf 96 % gestiegen, die Inhalte mit HDR von den Streaming-Anbietern und aus den Mediatheken verfugbar machen. [5] Das ZDF hat sich nach Pilotversuchen 2019 fur das Format HLG entschieden, mit dem seitdem einige Serien und Reportagen in der Mediathek erscheinen. [6]

Technologie [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Derzeit (Stand 2020) konkurrieren zwei unterschiedliche Verfahren zur Ubertragung von HDR-Videoinhalten gegeneinander, die beide auf dem 2015 eingefuhrten Format Ultra HD Blu-ray zertifiziert wurden. Zur Wiedergabe von HDR10 mussen Ultra-HD-Fernseher die Schnittstelle HDMI 2.0a oder DisplayPort 1.4 besitzen. Bei Dolby Vision reicht HDMI 1.4b. [7] [8]

Die Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) hat alle Technologien fur das dynamische HDR im Dokument ST 2094-1 Core: Dynamic Metadata for Color Volume Transform ? Core Components zusammengefuhrt. Diese sind unter anderem Dolby Vision ST 2094-10, SL-HDR1 Philips ST 2094-20, Advanced HDR Technicolor ST 2094-30 und HDR10+ Samsung ST 2094-40.

Dynamisches HDR bedeutet, dass die Metadaten dynamisch verwendet werden, um Bildinformationen wie zum Beispiel die Helligkeit fur bestimmte Filmszenen oder sogar Bild fur Bild festzulegen. Sehr dunkle und sehr helle Szenen konnen dann uber eine andere Kodiertabelle in den 10 Bit feinere Farbstufen kodieren. Die Technik bringt insbesondere einen Vorteil bei sehr hellen Displays, wobei mindestens 1000 nits empfohlen werden (bis zu 10.000  cd/m² sind moglich). Dies findet man bei Werbetafeln, insbesondere wird bei OLED mit zusatzlichen Weiß-Pixeln gearbeitet (siehe W-OLED ).

HDR10 [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Beim HDR10 Media Profile , kurz HDR10 , handelt es sich um eine Erweiterung der Videopegel-Dynamik bei 10 Bit Farbtiefe im Farbraum Rec. 2020 . Die Interpretation der Bildinformationen wird wie bei bisherigen 8-Bit-Bildinformationen vom Ausgabegerat ubernommen. Je nach Displayeinstellung und -moglichkeit kann das angezeigte Ergebnis mitunter stark von anderen Ausgabegeraten abweichen. SMPTE ST-2084 Perceptual Quantizer (PQ) sendet die Farbkalibrierung des verwendeten Masterdisplays als statische Metadaten SMPTE ST-2086 an das Ausgabegerat. [9] Es ist ein offener Standard , der von einer Vielzahl von Herstellern unterstutzt wird. [10] [11]

Seit 2020 ist es moglich, mit dem Dolby Vision Profile 8.1 die Dolby Vision HDR Daten zusatzlich zu einem HDR10 in den HEVC Bitstrom zu kodieren. [12]

HLG [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Hybrid Log Gamma (HLG) ist ein HDR-Format, das aus dem gemeinsamen Forschungsprojekt zwischen der BBC und dem japanischen Sender NHK entwickelt wurde. HLG ist eine HDR-Losung, die im Broadcast-Bereich Einsatz findet. Es kombiniert Videos mit Standarddynamikumfang und hohem Dynamikumfang in einem Feed, den HLG-kompatible Fernseher dekodieren und anzeigen konnen, wahrend nichtkompatible Gerate ein Standard-Dynamik-Bild (SDR) zeigen.

HLG wurde 2019 zum Sistema Brasileiro de Televisao Digital (SBTVD) hinzugefugt.

Seit 2020 ist es moglich, mit dem Dolby Vision Profile 8.4 die Dolby Vision HDR Daten in den HLG Bitstrom zu kodieren. [12] Diese Technik wurde im selben Jahr mit dem iPhone 12 erstmals auf Geraten herausgebracht. [13] Dies ermoglicht es, mit einem Bitstrom gleichzeitig SDR (ruckwartskompatibel ohne HDR), HDR (nach HLG lizenzfrei kodiert) und Dolby Vision HDR (fur Dynamic-HDR Daten) zu ubertragen. [13]

HDR10+ [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

HDR10+ , auch bekannt unter der Bezeichnung HDR10 Plus , wurde im April 2017 vom sudkoreanischen Unterhaltungselektronikkonzern Samsung und dem US-amerikanischen Abrufvideo-Dienstleister Amazon Video angekundigt. [14] Bei HDR10+ handelt es sich um eine dynamische HDR-Technologie, [15] [16] die auf der von Dolby erfundenen PQ-Kurve ST-2084 basiert und bei der SMPTE unter der Bezeichnung ST 2094-40 festgelegt wurde. [17] [18] HDR10+ ist ein offener Standard , der lizenzfrei ist und auch in Verbindung mit dem Standard High Efficiency Video Coding (HEVC) eingesetzt werden kann. [19] [20] Die erste Veroffentlichung in diesem Format war Anfang 2019 der Film Bad Times at the El Royale . [21]

Im September 2017 wurde bekanntgegeben, dass die US-amerikanische Filmproduktionsgesellschaft 20th Century Fox und der japanische Elektronikkonzern Panasonic Corporation HDR10+ unterstutzen wollen. [22] Anfang Januar 2018 wurde die Mitwirkung der US-amerikanischen Filmgesellschaft Warner Bros. Entertainment bei der Allianz angekundigt. [23] Nach der Ubernahme von MGM durch Amazon 2022 begann man jedoch auch Titel in Dolby Vision HDR zu integrieren, auf das sich MGM 2016 festgelegt hatte. [24]

Dolby Vision [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Dolby-Vision-Logo

Dolby Vision unterstutzt das von ihnen entwickelte und standardisierte Verfahren SMPTE ST-2084 Perceptual Quantizer (PQ) [25] und bis zu 12 Bit [26] Farbinformationen. Praktisch konnen damit Helligkeitsinformationen mit Leuchtdichten von 10.000 cd/m² dargestellt werden. Heutzutage ubliche Masterdisplays erreichen maximal meist nur 4.000 cd/m². Ein großerer Gamut -Bereich wird mittels ITU-R Rec. 2020 ermoglicht. [27] Es unterstutzt ebenfalls SMPTE ST 2086 und SMPTE ST 2094-10. [28] Letzteres ist in der Lage, dynamische Metadaten an das Ausgabegerat zu ubertragen. Diese konnen beispielsweise Farbkalibrierungen abhangig von der Szene enthalten, was eine originaltreuere Wiedergabe zur Folge hat. Diese dynamischen Metadaten werden in einem Enhancement Layer zusammengefasst, bei dem zwei Typen unterschieden werden: MEL (M steht fur Minimal ) und FEL (F steht fur Full ). Diese zwei Typen unterscheiden sich in der Menge an Bildinformationen und der daraus resultierenden Große. [29]

Die maximale Auflosung bei Dolby Vision betragt 7680 × 4320 Pixel ( 8K ), die maximale Bildwiederholfrequenz 120 fps. Im Broadcast-Bereich kommt Dolby Vision zusammen mit HLG zum Einsatz. Die Dolby-Vision-Metadaten SMPTE ST 2094-10 werden in einem HLG-Signal mitgeliefert und sind zudem abwartskompatibel zum Standard HDR der HLG-Spezifikation. [30] Technisch wird bei Dolby Vision jede Fernsehmodellserie vor der Massenproduktion anhand eines Vorserienmodelles von Facharbeitern von Dolby genau eingemessen und alle relevanten Daten werden in einem Chip auf dem Fernsehgerat gespeichert. Diese Daten werden fur die Berechnungen des optimalen Bildes gebraucht, die mit patentierten Algorithmen berechnet werden. [31] Dolby-Vision-Gerate bis zum Modelljahr 2019 erhalten Unterstutzung bis Algorithmus-Version 2.9 und ab Modelljahr 2020 ein Update auf Algorithmus-Version 4.0 (außer LG-Fernseher aus dem Modelljahr 2019). [32] Die Algorithmus-Version 4.0 bringt Verbesserungen bei der Feinabstimmung des Bildes mit, sodass es fur den Coloristen noch mehr Moglichkeiten gibt, das Bild an die Wunsche des Regisseurs anzupassen. [33] Das Profil 20 ist das einzige Dolby Vision Profil, das im MV-HEVC Codec die Bereitstellung von stereoskopischem 3D-Video ermoglicht. [34] Im Gegensatz zu HDR10+ ist Dolby Vision fur die Geratehersteller nicht lizenzfrei. [35]

Siehe auch [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Einzelnachweise [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

  1. ↑ a b c T. Borer, A. Cotton: A "Display Independent" High Dynamic Range Television System. (PDF) BBC , abgerufen am 1. November 2015 .
  2. ↑ Device for increasing the dynamic range of a camera. ( Memento vom 27. Dezember 2016 im Webarchiv archive.today )
  3. ↑ HDR UND DOLBY VISION ? Die vorlaufige Ruckkehr der dicken Fernseher. 28. Januar 2015, abgerufen am 24. Oktober 2017 .
  4. ↑ youtube.googleblog.com
  5. ↑ a b Gemeinsame Presseinformation der Deutschen TV-Plattform und des ZVEI: TV-Gerate-Markt 2022: Anteil von Smart-TVs erneut leicht gestiegen. 1. September 2022 ; .
  6. ↑ So lief das Grading der ersten HLG-Produktionen beim ZDF. Fiml & TV Kamera, 17. Oktober 2019 ; .
  7. ↑ Grobi.TV: Dolby abwartskompatibel bis zu HDMI 1.4b. Abgerufen am 10. Mai 2016 .
  8. ↑ surround-sound.info: Mein Kommentar zum Dolby-Vision-Update fur Denon- und Marantz-Receiver. Abgerufen am 2. Februar 2017 .
  9. ↑ Rachel Cericola: What Makes a TV HDR-Compatible? The CEA Sets Guidelines. Big Picture Big Sound, 27. August 2015, abgerufen am 21. September 2015 .
  10. ↑ Adrienne Maxwell: Dolby Vision vs. HDR10: What You Need to Know. hometheaterreview.com, 2. Mai 2016, abgerufen am 29. Juli 2016 .
  11. ↑ David Katzmaier: Vizio upgrades TVs to work with both HDR formats (hands-on). CNET , 10. August 2016, abgerufen am 10. August 2016 .
  12. ↑ a b What are Dolby Vision profiles and levels. Dolby, 2. November 2022 ; .
  13. ↑ a b Dominic Jahn: Heimlich eingefuhrt: Dolby Vision fur TV-Ubertragungen kommt via HLG. 4K Filme, 25. Oktober 2020 ; .
  14. ↑ Samsung and Amazon Video Deliver Next Generation HDR Video Experience with Updated Open Standard HDR10+ ( Memento des Originals vom 13. Juni 2017 im Internet Archive ), Samsung , 20. April 2017. Abgerufen am 8. Januar 2018   Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft. Bitte prufe Original- und Archivlink gemaß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis. @1 @2 Vorlage:Webachiv/IABot/news.samsung.com  
  15. ↑ Cho Mu-Hyun: Samsung, Amazon partner for HDR10 Plus , ZDNet , 20. April 2017. Abgerufen am 8. Januar 2018  
  16. ↑ John Archer: Samsung And Amazon Just Made The TV World Even More Confusing , Forbes , 20. April 2017. Abgerufen am 8. Januar 2018  
  17. ↑ SMPTE ST 2094 and Dynamic Metadata ( Memento des Originals vom 2. Februar 2017 im Internet Archive ), Society of Motion Picture and Television Engineers . Abgerufen am 8. Januar 2018   Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft. Bitte prufe Original- und Archivlink gemaß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis. @1 @2 Vorlage:Webachiv/IABot/www.smpte.org  
  18. ↑ John Laposky: Samsung, Amazon Video Team To Deliver Updated Open Standard HDR10+ , Twice, 20. April 2017. Abgerufen am 8. Januar 2018  
  19. ↑ Pradeep Ramachandran: x265 , MulticoreWare Inc vom 17. September 2017, abgerufen am 6. Februar 2018
  20. ↑ Ab Sommer Filme im dynamischen HDR10-Format bei Amazon , heise.de vom 3. Mai 2017, abgerufen am 6. Februar 2018
  21. ↑ Nico Jurran: HDR10+: Fox bringt erste UHD-Blu-ray mit dynamischem HDR-Bild. In: heise.de . 6. Januar 2019, abgerufen am 3. Februar 2024 .
  22. ↑ HDR10+ setzt auf der IFA 2017 neue Bildqualitatsmaßstabe , Samsung , 22. September 2017. Abgerufen am 8. Januar 2018  
  23. ↑ Offizielles HDR10+ Logo enthullt ? Warner springt auf den Zug auf! , 4kfilme.de vom 6. Januar 2018, abgerufen am 9. Januar 2018
  24. ↑ Dominic Jahn: Amazon Prime Video unterstutzt ab sofort Dolby Vision HDR! 4K Filme, 10. September 2022 ; .
  25. ↑ Grobi.TV: Dolby ST-2084 Standard. Abgerufen am 10. Mai 2016 .
  26. ↑ Dolby Laboratories: Dolby Vision 12 Bit. Abgerufen am 14. Oktober 2020 .
  27. ↑ Dolby Laboratories: Dolby Vision. (PDF) Abgerufen am 16. August 2020 .
  28. ↑ SMPTE Standards Update: SMPTE ST 2094 and Dynamic Metadata. Abgerufen am 15. Februar 2017 .
  29. ↑ Dolby Laboratories: Dolby Vision UHD Blu-ray Authoring Workflow Guide. (PDF) Abgerufen am 16. August 2020 .
  30. ↑ Dolby Laboratories: Dolby Vision Profiles and Levels. (PDF) Abgerufen am 16. August 2020 .
  31. ↑ Grobi.TV: TV Gerate werden Werkseitig Eingemessen. Abgerufen am 10. Mai 2016 .
  32. ↑ Dolby Laboratories: Dolby Vision Update 4.0 July 2020. (PDF) Abgerufen am 16. August 2020 .
  33. ↑ Dolby Laboratories: Dolby Vision Color Grading Best Practices Guide. (PDF) Abgerufen am 16. August 2020 .
  34. ↑ Dolby Laboratories: Dolby Vision Profil 20. Abgerufen am 8. Februar 2024 .
  35. ↑ Dolby Laboratories: Why content creators and producers should create Dolby Vision masters. (PDF) Abgerufen am 16. August 2020 .
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