Het laatste nieuws en reviews van de nieuwste home cinema-producten

Wat is HDR? – high dynamic range uitgelegd

Geschreven door
Geplaatst op9 augustus 2017, 9:54 CategorieTips en adviezen

In de al zo uitgebreide lijst met tv-specificaties vind je tegenwoordig ook bijna steevast HDR terug. High Dynamic Range is een nieuwe beeldtechnologie die intensere, meer levensechte beelden toelaat. We vertellen je hoe het werkt, waarom we het willen en wat je er van mag verwachten.

Wat is HDR?

Het dynamisch bereik (dynamic range) van onze televisies is nauw verwant met een term die we al heel lang gebruiken: contrast. Contrast definiëren we als de verhouding tussen het donkerste zwart en het helderste wit dat een televisie kan weergeven. Vandaag geeft geen enkele fabrikant daar nog cijfers over omdat die enkele jaren geleden belachelijke proporties aannamen. De reden daarvoor is erg eenvoudig: om de zwartwaarde van je scherm te meten kan je bijvoorbeeld de achtergrondverlichting van de televisie volledig uit zetten. De gemeten zwartwaarde ligt dan zo dicht bij nul dat het contrast naar oneindig neigt. In de praktijk, bij normale beelden, haal je echter onmogelijk dergelijke contrasten.

Dynamisch bereik verschilt op een subtiele wijze van contrast. Ten eerste moet je niet kijken naar het donkerste zwart dat het scherm kan produceren, maar het donkerste zwart dat je op het scherm kunt zien. Dat laatste hangt immers ook af van omgevingslicht dat reflecteert in je beeldscherm. Een perfecte zwartwaarde en diep schaduwdetail heeft geen impact op het dynamisch bereik als het omgevingslicht dat in het scherm reflecteert al het zwartdetail overstemt. Ten tweede moet het beeld ook zonder duidelijke beeldartefacten te zien zijn. Dan hebben we het vooral over ‘banding’ of ‘posterisatie’ die bijvoorbeeld erg makkelijk zichtbaar zijn in de donkerste regionen van het beeld.

Kortom, dynamisch bereik is de verhouding tussen het helderste wit en het donkerste zwart dat je op het scherm kunt zien, zonder significante beeldartefacten. High Dynamic Range (HDR) staat voor beelden met een uitgebreider dynamisch bereik dan we vandaag (bvb. in tv-uitzendingen, dvd of Blu-ray) kennen. Onze huidige content duiden we tegenwoordig vaak aan als SDR-content (Standard Dynamic Range). HDR wordt mogelijk gemaakt door moderne schermen die een veel hogere helderheid kunnen tonen, en veel gedetailleerdere donkere scènes met meer nuances.

Tot slot, HDR wordt ook steeds in één adem vernoemd met een breder kleurbereik (Wide Color Gamut). In theorie zijn die twee niet met elkaar verbonden, maar in de praktijk maakt alle HDR-content ook gebruik van een breder kleurbereik.

Waarom willen we helderdere beelden?

De wereld rondom ons is er een van licht, heel veel licht. Lichtsterkte of luminantie drukken we uit in cd/m² (of nit, een andere benaming voor dezelfde eenheid). Om je een idee te geven: een zomerse hemel haalt makkelijk een miljoen nits. Binnenhuisverlichting zit snel aan 10.000 nits en zelfs de reflectie van de zon op een pikzwarte asfaltweg haalt nog 2.000 nits.

Dat staat in schril contrast met onze televisies die gemiddeld ergens rond de 300 nits als maximale luminantie hebben. Dat verklaart waarom spiegelende accenten (specular highlights) zoals de zon die schittert op het water, of op een chromen bumper, op televisie nooit dezelfde impact hebben als in het echt. Of waarom vuurwerk er soms maar flets uitziet. Bovendien worden Blu-rays gemastered op een scherm met een maximale witwaarde van 100 nits. Het dynamisch bereik van de camera wordt tijdens die stap dus heel sterk herleid (en vervolgens door onze televisies weer heel licht omhoog gehaald).

Willen we van HDR genieten, dan moeten onze televisies een veel hogere maximale luminantie hebben, en moet content op een andere manier gemastered worden waarbij men rekening houdt met een hogere luminantie.

Meer detail in de duisternis

HDR draait om meer dan alleen een hoge helderheid. De zwartwaarde van het scherm is ook belangrijk. Die bepaalt mede het dynamisch bereik, en heeft een sterke invloed op onze perceptie van de beelden. Een betere zwartwaarde geeft beeld een natuurlijke diepte en zorgt er voor dat kleuren beter tot hun recht komen. Maar dat is niet alles. Zoals we al zeiden (bij de definitie van dynamisch bereik) moet je beelden weergeven zonder artefacten. En huidige beeldstandaarden veroorzaken erg gemakkelijk banding-effecten in donkere scènes. In plaats van subtiele gradaties zie je dan duidelijke banden van donkere (soms onnatuurlijke) kleuren. En dat terwijl onze ogen net erg gevoelig zijn voor zeer fijne gradaties in donkere scènes.

Om een diepere zwartwaarde dan ook zo goed mogelijk in te zetten in beeld is het noodzakelijk om videobeelden zo te coderen dat er meer detail kan weergegeven worden, en de helderheid in kleinere stappen kan aangepast worden (althans in de donkerste delen van het beeld). In de huidige standaarden wordt het bereik van 0 tot 100 nits overbrugd in ongeveer 100 tot 230 stappen. In de nieuwe HDR-beelden zijn er voor datzelfde bereik meer dan 500 stappen beschikbaar. Die beelden kunnen dan ook veel meer detail tonen, en dat heeft ook een gunstige invloed op de kleurweergave in donkere beelden. Maar je moet wel altijd rekening houden met de invloed van omgevingslicht. HDR-beelden die erg donkere scenes tonen kunnen net zo goed als een SDR-beeld overspoeld worden door omgevingslicht waardoor je van al dat detail niets meer merkt. Dat is des te belangrijker voor projectoren, waar verduistering van de omgeving dus een must blijft.

Wat voor dynamisch bereik is er nodig?

Het menselijk oog heeft een dynamisch bereik van ongeveer 10.000:1. In de praktijk kunnen we een veel groter bereik zien, maar dat is omdat ons oog zich aanpast aan de lichtomstandigheden. Daarom kunnen we zonlicht zien (meer dan 1 miljoen nits) maar ook sterrenlicht dat amper 0,0001 nits sterk is. We kunnen ze enkel niet tegelijk zien.

Bekijk ook  HDR10+ en de nieuwe formaat-oorlog: verwarring of aanvulling?

We kunnen van HDR-beelden spreken als het dynamisch bereik binnen één beeld ongeveer gelijk of net groter is dan dat van het menselijk oog. Een veel hoger dynamisch bereik is niet zinvol, onze ogen zouden een deel van de informatie wegfilteren (net zoals in het echt overigens). De huidige theorie specificeert dat voor dergelijke beelden minimaal een 10 bit-kleurdiepte (die 1.024 stappen levert) nodig is om beeldartefacten te vermijden. De 8 bit-signalen van onze huidige SDR-content volstaan niet.

Wat is vereist voor HDR-weergave?

Als we al die kennis bij elkaar zetten, wat is er dan nodig om van HDR te kunnen genieten? HDR is enkel mogelijk met nieuwe content. Filmcamera’s hebben nu al een veel hoger dynamisch bereik, maar het is het mastering proces dat moet aangepast worden en waar nieuwe standaarden (waarover verder meer) nodig zijn. Die moeten rekening houden met een hogere luminantie, de hogere kleurdiepte, het groter kleurbereik en het gewenste detail in donkere beelden.

En ook televisies moeten flink evolueren. Die nieuwe HDR-standaarden houden rekening met een maximale helderheid van 10.000 nits, maar daar zijn onze televisies nog lang niet aan toe. Een degelijk doel voor de nabije toekomst lijkt 1.000 tot 2.000 nits, dat zijn cijfers die in 2017 enkel de beste televisies halen. Een conventionele televisie is beperkt tot ongeveer 350 nits. Televisies die minder dan 500 nits piekluminantie hebben kunnen volgens ons geen echte HDR-weergave garanderen. Ja, ze zijn misschien wel voorzien van de nodige standaarden om de beelden te tonen, maar ze zullen de impact van echte HDR missen. Ook het kleurbereik van de televisie moet groter worden. De huidige standaard voor SDR-content (Rec.709) wordt door bijna elke televisie perfect weergeven, maar bevat slechts 69% van alle zichtbare kleuren. Kleuren zoals auberginepaars en brandweerwagenrood kan je niet correct tonen op zo een televisie. De nieuwe standaard waar we naar streven is Rec.2020 die 99,99% van alle zichtbare kleuren bevat. Maar ook daar zijn televisies nog lang niet aan toe.

De nieuwe standaarden

Zoals we al vermeldden zijn er nieuwe standaarden nodig voor HDR-weergave. Concreet gaat het om de manier waarop we beeldmateriaal opslaan en weergeven. Dat laatste is een niet te onderschatten factor, want televisies hebben vandaag zeer uiteenlopende capaciteiten. Een HDR-beeld wordt in de studio gemastered voor een bepaald kleurbereik en een specifieke maximale helderheid. Maar in de ene huiskamer staat een televisie met een piekluminantie van 1.500 nits terwijl iemand anders een model heeft met maximum 400 nits. Toch willen ze beide naar dezelfde HDR-content kijken. Idem voor kleurbereik. Hoe moet dit worden aangepakt?

Er zijn momenteel al een aantal verschillende standaarden in het spel. Meer uitleg over de verschillen en voor- en nadelen voorzien we in een later stuk. HDR10 is de meest wijdverspreide standaard, hij wordt vandaag al gebruikt voor streaming content en Ultra HD Blu-ray.

Dolby Vision is een concurrerende standaard die beter uitgerust is om om te gaan met de vele verschillende televisie capaciteiten. Hij wordt gebruikt in streaming, en kan ook op Ultra HD Blu-ray ingezet worden. HLG (Hybrid Log Gamma) is een standaard die vooral bedoeld is voor broadcasting (live tv). Hetzelfde signaal bevat zowel de HDR- als de SDR-weergave, wat voor tv-zenders een groot voordeel is. HDR10+ is een opvolger van HDR10. Hij neemt een deel van de eigenschappen van Dolby Vision over zodat de weergave op verschillende schermen geoptimaliseerd kan worden.

Conclusie

Waar Ultra HD resolutie ons meer pixels bracht, zorgt High Dynamic Range in zekere zin voor ‘betere’ pixels. HDR levert beelden die veel intensere lichtaccenten kunnen tonen, op schermen die aanzienlijk meer licht kunnen leveren dan onze oude televisies. HDR kan ook meer detail in schaduwpartijen tonen, zonder lastige beeldartefacten zoals banding. Door beiden te combineren krijgen we grotere contrasten in het beeld, waardoor we detail aanzienlijk scherper waarnemen. En omdat HDR ook gebruik maakt van een groter kleurbereik zijn de beelden intenser.

Maar we kunnen ook bedenkingen maken bij HDR. Er zijn heel wat nieuwe standaarden op de markt, en het valt af te wachten hoe (en of) die uiteindelijk allemaal zullen overleven. En televisies vullen hun HDR-capaciteiten op veel verschillende wijzen in. Dat betekent dat je zelfs voor een middenklasse-prijs al een HDR-klaar toestel kunt vinden. Maar het is niet realistisch om van dat toestel dezelfde prestaties te verwachten als van een topmodel. Voor HDR althans geldt in elk geval de regel dat duurdere modellen beter presteren.

Meer informatie

Meer informatie over HDR-formaten, andere technieken en kooptips vind je in onze homecinema informatiegids. Ook kun je verder lezen via onderstaande links.

Alles dat je moet weten over Blu-ray spelers: een overzicht
Kleurvolume van een tv: dit moet je weten over de opvolger van kleurbereik
Wil je een (Ultra HD) Blu-ray speler kopen? Dit moet je weten
Wat heb je nodig voor Dolby Vision HDR? Een compatibele tv en speler

  • Delen:

Laat een reactie achter

Opmerking: E-mail wordt niet gepubliceerd of gedeeld.