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

Alles wat je moet weten over de verschillende HDR-formaten

Geschreven door
Geplaatst op28 november 2017, 18:06 CategorieTips en adviezen

Met High Dynamic Range (HDR) heeft de beeldindustrie een stevige stap vooruit gezet op vlak van beeldkwaliteit. De voordelen van HDR zijn goed zichtbaar, maar je hebt er wel een nieuwe televisie voor nodig, een compatibele speler, en beeldmateriaal in het juiste formaat. In dit achtergrondstuk vertellen we je hoe het staat met de lijst van HDR-formaten, die helaas steeds langer wordt.

HDR kort uitgelegd

Wat was High Dynamic Range ook al weer. Kort uitgelegd: een hoge piekluminantie, beter schaduwdetail en een uitgebreider kleurpalet. In ideale omstandigheden culmineert dit in een hoger contrast, waardoor beelden meer diepte krijgen en we meer detail waarnemen.

Waarom we een hogere piekluminantie willen? Omdat in de werkelijkheid sommige beelden vele malen helderder zijn dan wat een conventionele televisie toont. Voor een volledige achtergrond over het hoe en waarom verwijzen we je naar ons algemeen stuk over HDR. We voegen daar nog aan toe dat het een misvatting is dat HDR alle beelden helderder maakt. De gemiddelde beeldhelderheid blijft in veel gevallen onveranderd, het tegendeel zou tot een onaangename kijkervaring leiden. De hogere piekluminantie wordt vooral ingezet om lichtaccenten echter te maken. Op dezelfde manier is het uitgebreidere kleurbereik vereist omdat de huidige standaarden niet alle natuurlijke kleuren kunnen tonen (lees meer hier). Meer schaduwdetail willen we omdat onze ogen nu eenmaal het gevoeligst zijn aan voor zeer fijne lichtnuances (of schaduwtinten zo je wilt) in donkere beelden. En dat brengt ons meteen op een van de eerste standaarden.

PQ: Perceptual Quantizer

PQ is een nieuwe EOTF. Een Wat? Een EOTF of Electro-Optical Transfer Function. De EOTF bepaalt de relatie tussen het binnenkomende (elektrisch) beeldsignaal en de uitgaande (optische) lichtintensiteit van het scherm. Je kent vandaag al een EOTF, namelijk de gammacurve, die op al onze televisies die relatie bepaalt. De gammacurve is niet lineair: Als het beeldsignaal X is en de corresponderende lichtintensiteit is Y, dan resulteert een signaal 2X niet in een intensiteit van 2Y. Een gammacurve verloopt exponentieel: Y = Xgamma (waarbij gamma de gammawaarde is, typische waardes zijn 2,2 tot 2,4). Die exponentiele curve zorgt er voor dat het signaal meer stappen krijgt in de donkere delen van het beeld, waar ons oog net het gevoeligst is voor nuances.

De gammacurve voldeed zolang we naar SDR-beelden keken. Maar met de nieuwe maximale helderheid (we mikken in de toekomst op 10.000 nits) volstaat ze niet meer om het beeld zonder duidelijke banding-effecten te tonen. Tenzij we de bitdiepte zeer zwaar optrekken. (lees alles over bitdiepte hier). Dat kan je zien op de onderstaande grafiek. Op de X-as staat de luminantie (lichtsterkte) en op de Y-as contrast-stappen. De grijze stippellijn is de ‘Barten’-curve. Die geeft aan wat de minimale contrast stap die je bij een gegeven lichtsterkte mag maken zonder zichtbare banding-effecten te creëren. Alles boven de curve (het rode gebied), creëert zichtbare fouten. Een EOTF moet over heel zijn verloop binnen het groene deel blijven.

Blijven we bij de gamma-curve (blauw) dan is er een bitdiepte van 15 bits nodig (bijna een verdubbeling tegenover de 8 bits van vandaag) om het gewenste resultaat te bekomen. Het is echter ook duidelijk dat in de heldere delen een groot deel van die precisie verspild is. Een logaritmische curve met 13 bits bitdiepte verspilt dan weer veel precisie in de donkere delen.

Dolby labs creëerde daarom een nieuwe EOTF die de Barten-ramp nauwkeurig volgt en die tot 10.000 nits gaat. Die kreeg de naam PQ (Perceptual Quantizer). Met 12 bits kan de PQ-curve het volledige signaalbereik foutloos weergeven. In de praktijk is een 12 bit signaal enkel absoluut vereist voor animatie en graphics, omdat deze beelden geen enkele ruis bevatten. Bij reguliere camerabeelden waar in steeds wat ruis zit volstaat een 10 bit versie.

PQ is essentieel verschillend van gamma omdat het ook een absolute EOTF is. Dat betekent dat een bepaald videosignaal een absolute waarde voor de helderheid aangeeft. De gamma-curve daartegenover is een relatieve curve. Een bepaald videosignaal geeft de relatieve helderheid aan ten opzichte van de maximale waarde van het display.

PQ maakt deel uit van de twee belangrijkste HDR-formaten.

HDR10

De meest universeel ondersteunde en gebruikte standaard voor high dynamic range is HDR10. Deze standaard wordt verplicht gebruikt op Ultra HD Blu-ray schijven, en wordt ook via Netflix, iTunes en Amazon Video aangeboden. Elke tv-fabrikant ondersteunt het en ook de laatste spelconsoles van Sony en Microsoft kennen het formaat.

HDR10 gebruikt als EOTF de PQ-curve met een bitdiepte van 10 bits. Als kleurbereik gebruikt het Rec.2020. De belangrijkste aanvulling daarop is het gebruik van statische metadata. Naast een deel kleurkalibratie info van het mastering display, bevat een HDR10-signaal aan het begin twee waardes: MaxFALL en MaxCLL. MaxFALL (Maximum Frame Average Light Level) geeft aan wat de maximale gemiddelde waarde van één frame (één beeld) is. MaxCLL (Maximum Content Light Level) geeft de waarde van de pixel met de hoogste luminantie. Die twee waardes kan een televisie vervolgens gebruiken om het beeld aan te passen aan zijn capaciteiten. Dat is noodzakelijk omdat zowat alle HDR-content minstens op 1.000 nits maximum gemastered wordt, maar ook 2.000 en zelfs 4.000 nits komt voor. Helaas kunnen de meeste televisies dat niet aan. Ze zullen dus de PQ-curve aanpassen. Hoe ze dat doen mag elke fabrikant vrij beslissen.

Een HDR10-signaal bevat één videostroom en is nooit achterwaarts compatibel. De tv moet het formaat dus kennen.

Dolby Vision

Dolby labs heeft niet enkel de PQ-curve uitgedokterd, maar ontwikkelde ook een volledige standaard voor HDR-beelden. Dolby Vision is echter minder breed ondersteund. Het is een optioneel formaat op Ultra HD Blu-ray, maar streamers zoals Netflix, iTunes en Amazon Video gebruiken het wel. Bij de tv-fabrikanten ondersteunen LG, Sony, Loewe, TCL en Hisense het, maar steeds enkel op de betere of zelfs enkel de top modellen.

Dolby Vision gebruikt de PQ EOTF en het Rec.2020 kleurbereik en kan tot 12 bits bitdiepte gebruiken. Het belangrijkste verschil met HDR10 is het gebruik van dynamische metadata. In plaats van enkel aan het begin van de video informatie mee te geven, kan die informatie van scène tot scène of zelfs beeld tot beeld aangepast worden. Op die manier kan de tv donkere en heldere beelden elk op een eigen wijze aanpassen om binnen de capaciteiten van de tv te blijven. Voor een meer gedetailleerde uitleg over het belang van dynamische metadata verwijzen we je naar dit artikel, dat we schreven over HDR10+ (waarover later meer), maar de uitleg over de voordelen van dynamische metadata is identiek voor Dolby Vision.

Bekijk ook  Westworld is de eerste UHD Blu-ray met Dolby Vision van Warner Bros

Nog een verschil met HDR10 is dat Dolby Vision op verschillende manieren kan geïmplementeerd worden. Het kan vervat zitten in één videostroom, zodat het niet achterwaarts compatibel is. Maar het kan ook gebruik maken van een basis-stroom en extensie-stroom. Die basis-stroom kan dan compatibel zijn met HDR10, of met SDR-tv (Rec 709). Dolby Vision is in dat opzicht dus veel flexibeler.

HLG

Hybrid Log Gamma of HLG is een HDR-standaard die ontwikkeld werd door de BBC en NHK (de Japanse broadcaster). De standaard is vooral bedoeld voor tv uitzendingen. Waarom? Hij is zo ontwikkeld dat je één videostroom kunt uitsturen die zowel door SDR- als HDR-tv’s kan getoond worden. Dat is een belangrijke eigenschap omdat in de wereld van tv-uitzendingen bandbreedte een kostbaar goed. Twee signalen (HDR en SDR) uitsturen is geen aantrekkelijke optie, een signaal dat op beide types display getoond kan worden is dat wel. Uiteraard is het zichtbare resultaat in beide gevallen een compromis.

HLG wordt breed ondersteund door tv-fabrikanten (LG, Sony, Samsung, Philips, Panasonic) maar aan de content-zijde blijft het voorlopig erg stil. YouTube biedt HLG-content, maar tv-uitzendingen zijn er nog niet (enkele test-uitzendingen niet meergerekend).

HLG gebruikt een EOTF die in het donkere deel van de curve (de eerste helft) een gamma-functie hanteert, en in het heldere deel (de tweede helft) overschakelt op een logaritmische curve. Vandaar de naam. Net zoals de gammacurve is het een relatieve functie, die zich dus aanpast aan de maximale waarde van het display en daarom geen metadata vereist. HLG gebruikt een bitdiepte van 10 bits, maar kan ook 12 bits gebruiken. Een belangrijk detail is dat HLG ook gebruik maakt van de Rec.2020 kleurruimte. Dat betekent dat het signaal enkel kan getoond worden op schermen die deze kleurruimte ondersteunen. Of concreet: als je een conventionele SDR-tv hebt van enkele jaren geleden, dan zal die een HLG-signaal niet correct kunnen weergeven. De compatibiliteit met ‘SDR-tv’ slaat eigenlijk enkel op recente modellen die niet de nodige piekluminantie hebben, maar wel de Rec.2020 kleurruimte ondersteunen.

HDR10+

Om de tekortkomingen van HDR10 aan te pakken, en om een antwoord te bieden op Dolby Vision ontwikkelde Samsung HDR10+. De standaard bestaat al enkele jaren, maar werd in 2017 op IFA in de kijker gezet dankzij een samenwerking tussen Samsung, Panasonic en 20th Century Fox. HDR10+ heeft geen licentiekosten (in tegenstelling tot Dolby Vision), een troef waarmee de partners hopen op een snelle adoptie in de markt. Voorlopig is er nog weinig nieuws over de ondersteuning van HDR10+. Naast Panasonic en Samsung heeft voorlopig enkel Philips aangekondigd dat zijn 2018-modellen de standaard zullen ondersteunen. Verschillende 2017-modellen zouden via firmware ook een update krijgen. Aan contentzijde is er naast 20th Century Fox voorlopig enkel een aankondiging van Amazon Video. Samsung en Panasonic ijveren er wel voor om de standaard op te laten nemen in de UHD Blu-ray standaard. Voor meer nieuws over HDR10+ is het vooral wachten op CES 2018.

HDR10+ bouwt, zoals de naam al doet vermoeden, verder op HDR10. We schreven al een uitgebreid artikel over HDR10+ hier. Concreet levert HDR10+ als basis HDR10, aangevuld met dynamische metadata (net zoals Dolby Vision), en levert het ook voorstellen over hoe een televisie die metadata moet gebruiken om het beeld aan te passen aan zijn capaciteiten. Nog een voordeel van HDR10+ is dat het achterwaarts compatibel is met HDR10. Een toestel dat enkel HDR10 kent, zal de bijkomende metadata in HDR10+ gewoon negeren en de HDR10-versie tonen.

Technicolor/Philips

Technicolor en Philips hebben beide ook een apart voorstel voor high dynamic range, maar bundelden hun krachten. Het resultaat is SL-HDR1. De standaard heeft als groot voordeel dat hij werkt met een enkele laag (vandaar: Single Layer, SL) die zowel op bestaande SDR-tv’s als nieuwe HDR-tv’s getoond kan worden. De basislaag is een klassieke SDR-compatibele videostroom (8 of 10-bit bitdiepte) en ze wordt vergezeld van metadata. SDR-tv’s negeren die metadata en tonen het oorspronkelijke SDR-beeld. HDR-tv’s gebruiken de metadata om in een post-processing stap de HDR-versie te creëren. SL-HDR1 claimt in beide gevallen de oorspronkelijke kwaliteit te behouden. Het SDR-beeld is perfect te vergelijken met de huidige content, en de HDR-versie boet niet in aan kwaliteit vergeleken bij bijvoorbeeld een HDR10 versie. De statische én dynamische metadata laten bovendien toe om het beeld aan te passen aan de capaciteiten van het scherm.

Maar voor de consument heeft SL-HDR1 voorlopig nog erg weinig te bieden. LG heeft aangekondigd dat het de standaard op zijn 2017 modellen zal ondersteunen via een firmware update. Maar aan contentzijde zijn er nog geen bronnen bekend. Of SL-HDR1 dan ook nog een kans maakt, is een serieuze vraag.

Conclusie

Het HDR-strijdtoneel wordt steeds complexer. De beste kanshebbers vandaag lijken HDR10 en Dolby Vision, die zowel in de tv-markt als aan contentzijde al flink voet aan de grond hebben. Voor HLG, HDR10+ en SL-HDR1 lijkt een stevige inhaalbeweging vereist om de twee koplopers bij te halen. Hoe het in de praktijk zal uitklaren is momenteel koffiedik kijken. Een formaat-oorlog is niet ondenkbaar als sommige studio’s zich exclusief achter een of ander formaat scharen, en tv-fabrikanten hetzelfde doen. Anderzijds is het perfect mogelijk dat er uiteindelijk verschillende formaten overblijven die naast elkaar bestaan. Hoe lang we op duidelijkheid moeten wachten, is onmogelijk te zeggen. Maar het kan snel gaan. We denken terug aan de strijd tussen HD-DVD en Blu-ray waar op enkele weken tijd (rond CES 2008) het lot van HD-DVD bezegeld werd door de beslissing van een aantal filmstudio’s.

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:

Reacties

  1. WvB22
    29 november, 2017 om 8:58

    De strijd gaat niet echt tussen HDR10 en Dolby Vision. Immers is HDR10 altijd de basis van elk HDR signaal en verplicht op elke HDR (4K UHD) blu-ray. Het aantal Blu-Rays met Dolby Vision is nog heel mager. Guardians of the Galaxy zou de eerste worden van Disney maar dat is ook niet door gegaan. Discs die wel echt Dolby Vision hebben zijn naar mijn weten alleen Westworld (HBO serie, aanrader!) en een handvol films http://forum.blu-ray.com/showthread.php?t=276448

    • Eric Beeckmans
      30 november, 2017 om 8:46

      Kleine correctie: HDR10 is niet de basis van elk HDR-signaal. Een Dolby Vision signaal KAN een HDR10 basislaag gebruiken, maar MOET dat niet. Het kan bijvoorbeeld ook een SDR-basislaag gebruiken, of gewoon een native Dolby Vision signaal zonder enige vorm van achterwaartse (of zijwaartse) compatibilteit.
      Ja, HDR10 is wel verplicht aanwezig op Ultra HD Blu-ray. Maar schijven zijn niet meer de belangrijkste media-drager. Streamen neemt een steeds belangrijkere rol in. Streaming diensten zijn ook veel flexibeler in welke standaarden ze al dan niet implementeren.

  2. Frans
    29 november, 2017 om 10:04

    Het zal wel beide gaan worden Dolby Vision en HDR 10 Zo ook het geluid je kunt kiezen hier in.
    Trouwens een goed artikel hier er over wel technies maar dat is het gewoon het verhaal hier over
    veel mensen zullen het niet goed begrijpen wat er word verteld.
    Maar het blijft electronica dus voor mij zeer dudelijk.
    Hoop dat de winkels in 4 K Bluerays is gaan stoppen met de DVD en de overstap gaan doen naar meer Bluerays en 4 K zal de prijs ook is gaan zakken want door de verkoop van de oude DVD ik vindt dat het word tegen gehouden door de industrie weg met de oude DVD.
    Je kunt er een veel betere beeld op zetten BLURAYS ook geluid is beter dus mensen stap is af van de oude DVD.
    Koop een 4 K blueray speler die gaan nu in prijs zakken en gooi je oude DVD speler er uit.

Laat een reactie achter

Opmerking: E-mail wordt niet gepubliceerd of gedeeld.