High Dynamic Range

TV vs. Beamer vs. Laser TV

 

Marketinggag oder Revolution
Welche Technologie profitiert wie?

Seit einiger Zeit gehören HDR und UHD Premium zu den Top-Themen im Heimkino. Doch was bringt es tatsächlich bei Fernsehern, Beamern und LaserTVs? Das haben wir uns für Euch Mal genau angeschaut…

HDR steht für „High Dynamic Range“ und soll den Bildeindruck der Wirklichkeit ein ganzes Stück näher bringen, genauer gesagt, den Kontrastumfang, der im wirklichen Leben sehr groß ist. Jeder kennt es: Wenn man abends ohne Beleuchtung durch die Natur oder die Wohnung geht, dann sieht man trotz Dunkelheit sehr gut, wenn auch eher in Schwarz / Weiß. Und auch wenn man im Hochsommer vor die Tür tritt, passt sich das Auge perfekt an die hohe Helligkeit an. Es gibt kaum Situationen, in denen wir nicht richtig sehen können, denn der Dynamikumfang  unseres Auges übertrifft geschätzt über eine 1,000,000:1.

 

Bei Fernsehern, Projektoren und LaserTVs sieht das schon anders aus: Jeder Heimkino Fan kennt die Probleme: Auf der “dunklen Seite” ist der perfekte Schwarzwert und die Durchzeichnung meist das Problem, alles wirkt eher grau statt schwarz. Auf der “hellen Seite” wird nicht genügend Helligkeit erreicht, um die Strahlkraft des Tageslichts zu simulieren. Kurzum, Heimkino war und ist noch sehr weit weg von der Wirklichkeit. Um das zu verbessern, haben die Hersteller den “High Dynamic Range (HDR)”-Standard ins Leben gerufen und arbeiten seitdem fieberhaft daran, die Performance ihrer Geräte entsprechend anzupassen. Wie gut ist das bisher gelungen? Bringt HDR in seiner jetzigen Form überhaupt Vorteile, oder gibt es auch schwere Nebenwirkungen? Welche Bild-Technik hat welche Vor- und Nachteile? Und was ist mit den Farben? Wir geben den Überblick…

 

1. Der Standard: HDR und UHD Premium

Bevor wir die Ergebnisse auswerten, wollen wir kurz erläutern, was die Vorteile von HDR und UHD Premium (zumindest in der Theorie) sein sollen:

Schwarzwert

HDR strebt einen absolut perfekten Schwarzwert an, wie er selbst in der Natur kaum vorkommt. Je besser der Schwarzwert, desto besser können Schatten darauf abgebildet werden, desto feiner kann die subtile Durchzeichnung erfolgen. Neben dem optischen Schwarz des Bildschirms oder der Projektion ist dafür auch eine Anpassung der Signalverarbeitung notwendig:

 

HDR sieht eine wesentlich höhere Bittiefe für die Helligkeitsteuerung vor. Das bedeutet, dass es viel mehr digitale Abstufungen gibt, als bei SDR. Damit können Details feiner erzeugt werden.

Helligkeit

Die Helligkeit des HDR Bildes soll glaubhaft erscheinen, wie wir sie aus der Wirklichkeit kennen. Wenn also in einem Film eine helle Außenaufnahme in der Sonne erscheint, soll es glaubhaft wirken und nicht „bewölkt“, oder überbelichtet. Dafür ist eine gewisse Grundhelligkeit des Screens notwendig, die höher ist, als bei dem alten Standard SDR. Das ist aber noch nicht alles. Wie im täglichen Leben gibt es Highlights, die besonders hervorstechen: Signallichter, Kurzer Blick in die Sonne, Spiegelungen, Feuer.. etc.. etc.. Diese Sind zwar immer sehr klein oder kurz, dafür aber umso heller. HDR hegt den Anspruch, auch diese abbilden zu können.

Diese beiden Ansprüche heben die Anforderungen an die Bildwiedergabe auf folgende Werte:

• Schwarz möglichst 0 Nits

• Weiß möglichst 1000 Nits und darüber (bis 10,000)

• 10bit HDR-Gamma

Mit “UHD Premium” kommt zu dem hohen Dynamikumfang noch der originale Kinofarbraum DCI P3  hinzu. Er deckt wesentlich mehr Farben ab, als unserer veraltete TV Standard, und kommt der Wirklichkeit ein Stück näher.

Noch einen Schritt weiter geht der BT2020 Standard, der unser Farbsehvermögen schließlich voll ausreizt,  der aber auf Software Seite bisher leider so gut wie nicht unterstützt wird.

2. Die realen Ergebnisse!

Wenn ein Gerät alle gerade erwähnten  Eigenschaften erreicht, ist es voll HDR tauglich. Leider ist die Praxis davon entfernt, hier jetzt unsere Ergebnisse

Fernseher

TVs sind mit Abstand der größte Markt und deshalb wurde HDR auch in Hinblick auf TVs entworfen.., deshalb reizen gute Geräte HDR bislang auch am besten aus. Sie unterscheiden sich in der Technik, hier betrachten wir nur die Top-Technologien OLED, QD-OLED und QLED. Billig-LCDs betrachten wir nicht.

 

Beim Schwarzwert ist die bekannte „OLED“ Technologie bereits am Ziel: In schwarzen Partien sind die winzigen LEDs einfach aus und der Pixel komplett schwarz. Durch die hohe Bittiefe ist eine perfekte Durchzeichnung möglich etc… aber: OLEDs haben eine sehr spiegelnde Oberfläche und der Effekt geht bei nur moderatem Fremdlicht bereits verloren. Abdunklung ist daher angesagt!

LED/LCD Fernseher verfügen über keinen so hohen Schwarzwert, weil hier eine Hintergrundbeleuchtung geblockt werden muss. Die Hersteller versuchen das zu umgehen, indem sie die Hintergrundbeleuchtung in viele Zonen unterteilen und diese je nach Bildinhalt dimmen.  Auch wenn die Zonenzahl hoch ist, durch die Übergänge der Zonen und der Restgröße der Zonen ist das Ergebnis nicht perfekt, viele Inhalte haben noch den leichten Graulook, auch wenn deutlich weniger, als bei einem Side-Lit-LCD.

Bei der Helligkeit hingegen hat OLED seine Schwächen: Die kleinen LEDs nutzen sich bei starker Beanspruchung schnell ab, was zu Einbrenneffekten führen könnte. Deshalb werden sie im Mittel möglichst moderat angesteuert. Als „Grundkapital“ werden real 600 bis 700 nits zur Verfügung gestellt, also etwas unter der eigentlichen HDR Untergrenze. Top Modelle mit QD-OLED durchbrechen aber auch schon die 1000nits Marke, zumindest für kleine Details. Man kann durchaus von einem leuchtenden Eindruck sprechen.

LCD Fernseher sind hier klar im Vorteil: Ihre Hintergrundbeleuchtung erlaubt bei Topgeräten inzwischen Highlights von 2000nits bis 4000nits. Sie sind subjektiv „taghell“. Entsprechend eingestellt kommt ihre Bilddarstellung der Realität verblüffend nahe. Ob das immer so erstrebenswert ist, erläutern wir in diesem Special.

Bei den Kinofarben sind alle Technologien „am Ziel“ und erreichen DCI P3 zu 95% und mehr, bilden also alle Farben so ab, wie es im Kino auch. Im Hinblick zu BT2020 sieht es anders aus, keine Technologie deckt den Farbraum der Zukunft zu 100% ab, am weitesten ist hier QD-OLED mit knapp 90%.

Laser TV

LaserTVs erzeugen ein größeres Bild und arbeiten technisch komplett anders. Hier haben wir keinen selbst leuchtenden Screen, sondern der Screen wird vom LaserTV angestrahlt und reflektiert Richtung Zuschauer. Das macht HDR für sie schwieriger:

 

Als Projektionssystem wird die Helligkeit von LaserTVs in Lumen angegeben. Die guten Geräte erreichen um die 3000 Lumen, Topgeräte sogar 4000 Lumen. Zudem hängt ihre Lichtleistung auch vom Reflektionsgrad des Screens ab, der mit eingerechnet werden muss. Real erreichen gut abgestimmte Systeme eine Helligkeit von 600nits und bewegen sich hier mehr und mehr auf dem Niveau von OLED TVs. Sie sind also alles andere als dunkel, erstrecht, wenn man ihre viel größere Bildfläche mit berücksichtigt, die das Sehfeld viel besser ausleuchten. In der Praxis wirkt ihre Bildwiedergabe wirklich strahlend und kann auch HDR Highlights entsprechend in Szene setzen.

Objektiver Schwachpunkt fast aller LasertTVs ist der absolute Schwarzwert:  Der Dynamikumfang der Topmodelle liegt zwischen 3000:1 und 8000:1, was zwar gute Werte darstellt, aber von einem OLED oder zonenbasierendem LCD TV weit entfernt ist. Perfektes Schwarz gibt es nicht, ähnlich wie im Kino. Die Hersteller haben aber darauf reagiert und setzten vermehrt dynamische HDR Anpassungen ein. Sie erhöhen die Durchzeichnung und regeln die Belichtung in Echtzeit. Dadruch gelingt es, die bessere Dynamik und Bit-Tiefe von HDR zu nutzen, auch wenn der absolute Schwarzwert nicht vorhanden ist. Beim Inbildkontrast wiederum sind LaserTVs hervorragend, ihnen gelingt eine sehr gute Trennung von Hell und Dunkel, aber: Kontrollierte Lichtbedingungen sind für HDR Ausreizung Pflicht!

Die absolute Stärke von LaserTVs liegt in den Farben: Echte RGB-LaserTVs lassen derzeit alle anderen Technologien hinter sich: Sie decken nicht nur den DCI P3  zu 100% ab und erlauben perfekte Kinofarben, sondern übertreffen sogar den BT2020 Standard. Damit sind sie für die Zukunft gerüstet und erreichen schon jetzt mit Pionier-Titeln wie Planet Erde II und John Wick III eine Farbenpracht, die ihresgleichen sucht.

Heimkino Beamer

Für Beamer ist es mit Abstand am schwierigsten, HDR Inhalte auszureizen, weil sie eine viel größere Bildfläche ausleuchten müssen. Allerdings ist ihr Einsatz auch ein anderer, weshalb die Schwerpunkte anders gelegt werden. Auch hier setzen wir als Maßstab nur gehobene, heimkinooptimierte Geräte an:

 

Heimkinprojektoren werden seit 15 Jahren von Generation zu Generation vor allem im Schwarzwert optimiert. Dementsprechend erreichen Top-Modelle inzwischen einen nativen Kontrastumfang von bis zu 40,000:1 und dynamisch bis zu 300,000:1, real wohlgemerkt!   Damit sind sie kontrasttechnisch einem LCD Fernseher ebenbürtig, lediglich das perfekte OLED-Schwarz bleibt bei ihnen eine Utopie. Zudem verfügen Topmodelle über die beste dynamische HDR-Signalverarbeitung, so dass die hohe Bittiefe von HDR auch wirklich auf der Leinwand ankommt. Im optimierten Heimkino zeigt sich in dunklen Szenen eine verblüffende Realität, gerade auch wegen der enormen Bildgröße.

Aufgrund der Bildgröße (ein Heimkinobild belegt eine Fläche zwischen 3 und 8m²(!)) sind Heimkinobeamer nicht in der Lage, Leuchtdichten von 1000 nits zu erzeugen (dafür wären Beamer mit über 10,000 Lumen notwendig). Aber auch Projektoren werden von Generation zu Generation heller, Topmodelle liegen zwischen 2000 und 2500 Lumen, real auf der Leinwand entspricht dies 150nits. Klingt zunächst wenig, aber: Unter kontrollierten Lichtbedingungen oder im optimierten Kinoraum bei fast vollständiger Abdeckung des menschlichen Sehfeldes wirken diese 150nits viel heller, als bei einem kleinen TV Bild. Problematischer ist viel eher die Anpassung des HDR Signals: Für optimale Ergebnisse ist eine dynamische HDR Anpassung Pflicht, um Überbelichtungen zu vermeiden.

Eine dynamische HDR Anpassung reizt den limitierten Kontrastumfang
effektiver aus und sorgt so bei Beamern für mehr Helligkeit und Inbild-Kontrast

Da Projektoren hauptsächlich für Spielfilme eingesetzt werden, sind die Topmodelle entsprechend auch auf Kinofarben optimiert. Eine Abdeckung des DCI P3 Farbraumes von 90% bis 100% ist die Regel. Eine absolute Farbperfektion ist damit möglich. In Hinblick auf BT2020 gibt es bei Beamern aber anscheinend noch keinerlei Ambitionen, dies wird wohl ers mit echten RGB-Laserbeamern kommen.

3. HDR- wo geht die Reise hin?

Soweit die individuellen Stärken und Schwächen der einzelnen Systeme in Hinblick auf HDR und UHD-Premium. In vielerlei Hinsicht wird tatsächlich die Bildqualität gesteigert: Intensivere und natürlichere Farben, feinere Durchzeichnung in dunklen Bildern, mehr Kontrast, „echteres“ Bild. Gerade die OLED Technologie ist hier schon sehr weit. Natürlich werden die Hersteller weiter an der Performance arbeiten, doch das birgt auch Risiken. Wie immer läuft es auch derzeit wieder auf ein Rennen des „Mehr“ hinaus, diesmal in Hinblick auf die Lichtleistung: Je mehr Nits, desto besser… 1000, 2000, 3000, 4000nits und mehr, der HDR Standard erlaubt tatsächlich Highlights bis zu 10,000 nits!!!  Was so toll klingt, entwickelt sich aber immer mehr zum Bumerang, wir erklären wieso:

Jeder kennt es: Tritt man aus dem Haus ins „Helle“, so braucht das Auge erst einmal einige Zeit, sich anzupassen, in der Übergangszeit ist man regelrecht geblendet. Tritt man aber umgekehrt vom Hellen ins Dunkle, so sieht man erst einmal eine kurze Zeit lang nichts. Im realen Leben ist das kein Problem, weil wir uns ja immer eine längere Zeit in einer Umgebung aufhalten. Aber ein Film ist ein Zeitraffer, hier wechseln sich hell und dunkel of innerhalb von Sekunden ab. Dadurch wird das Auge angestrengt, kann sich nicht mehr anpassen, der Film macht keinen Spaß mehr.

Auch der Hang der Regisseure „Effekte“ zu erhaschen, führt zu diesem Phänomen. Die Reaktionen werden schon deutlich: Viele beklagen ein übertriebenes HDR und die Hersteller reagieren wiederum mit „HDR-Reglern“ und verschiedenen „HDR-Modi“ zur Eindämmung. Dann braucht man aber auch wieder gar nicht diese hohen Ausgangsleistungen, was das Marketing der Hersteller wiederum stört. Hier hilft nur mal wieder unser Dauer-Rat: Selber anschauen, wieviel HDR man persönlich verträgt.

Fazit

Unsere Ergebnisse haben gezeigt: Richtig eingesetzt, verbessern HDR und UHD Premium die Bildqualität tatsächlich in Schwarz, Durchzeichnung, Helligkeit, Kontrast und Farben. Das Bild rückt in vielerlei Hinsicht näher an die Wirklichkeit. Naturgemäß haben TVs es leichter, in allen bereichen zuzulegen, aber Beamer profitieren in Hinblick auf Kinoerlebnis am meisten und LaserTVs bleiben eine Macht in Sachen Farben.

Was für Sie die beste HDR-Quelle ist? Das müssen Sie schon selbst entscheiden… am besten mit einem Besuch bei einem AVITECTEN in Ihrer Nähe, denn der hat alle Technologien  für Euch vorführbereit, machen Sie am besten noch heute einen Termin!