Was ist HDR-Display?4K HDR vs. SDR und HDR10 vs. HDR400

Was ist HDR-Display?

High Dynamic Range (HDR) Der Dynamikbereich ist der Unterschied zwischen Licht und Dunkelheit im Bildfeld. Je größer der Dynamikbereich, desto mehr helle und dunkle Details werden gleichzeitig im Bild aufgezeichnet.

• Es gibt HDR in der Fotografie;
• Es gibt HDR in der Kinematographie;
• Es gibt HDR im Video;
• Es gibt HDR im Display;

Aber keines dieser HDRs bezieht sich auf dieselbe Technologie.

Bei der HDR-Technologie von Mobiltelefonen handelt es sich eigentlich um eine Multi-Frame-Compositing-Technologie, bei der das Telefon mehrere Bilder gleichzeitig in einem einzigen Bild aufnimmt. Anschließend werden mithilfe einer algorithmischen Verarbeitung die hellen und dunklen Teile der verschiedenen Bilder miteinander kombiniert, um sowohl helle als auch dunkle Details gleichzeitig zu erhalten.

 Dies entspricht zwar dem Zweck des HDR-Hochdynamikbereichs, da es jedoch manuell erfolgt, variiert die Effektstärke zwischen verschiedenen Telefonen.

Und es gibt manchmal Probleme mit Überkorrektur und unnatürlichem Kontrast. Daher gehören diese Art von HDR-verarbeiteten Fotos oder Videos streng genommen immer noch zur Kategorie SDR.

Echtes HDR wird technisch als HDR definiert, das auf seinen eigenen einzigartigen photoelektrischen Umwandlungsmechanismen basiert – der Umwandlung zwischen optischen und elektrischen Signalen. Wenn wir ein Bild aufnehmen, wird die reale Szene als digitales Signal für das Foto gespeichert. Dabei werden optische Signale in elektrische Signale umgewandelt.

Offensichtlich handelt es sich beim sogenannten HDR von Handyfotos lediglich um einen Softwareprozess, bei dem keine Umwandlung von Fotoelektrizität stattfindet. Daher kann man es nicht als echtes HDR bezeichnen, das technisch als „Tone Mapping“ bezeichnet wird.

Was ist SDR-Display?

SDR steht für Standard Dynamic Range Image. Es ist auch der traditionelle Standard für Film- und Fernsehbilder. Vor der Popularisierung der HDR-Technologie wurde der dynamische Kontrast von 1080P-Bildern in der Vergangenheit durch die SDR-Technologie dargestellt, aber ihr Dynamikbereich ist viel kleiner als der Dynamikbereich, den das menschliche Auge wahrnehmen kann.

Unterschied zwischen HDR und SDR

Technologieunterschied

Zunächst einmal gibt es da den technischen Aspekt, die Gammakurve ist bei beiden unterschiedlich. Die Gammakurve definiert eine nichtlineare Änderung der Leuchtdichte des Lichts in einem Bildsystem.

Kategorie	Auflösung	Quantisierungsbittiefe	Farbraum	Helligkeitsbereich
HDR	3840*2160	10 / 12 Bits	Rec. 2020	0.0005-10,000
SDR	/	8 / 10 Bits	Rec. 709	0.05-100

SDR und HDR verwenden unterschiedliche Gammakurven, was bedeutet, dass wir beim Betrachten einer HDR-Quelle mehr Luminanzinformationen sehen. Letztendlich hat HDR eine höhere Farbtiefe, einen größeren Dynamikbereich und einen stärkeren Farbausdruck.

Bittiefenvergleich

Die Bittiefe bezeichnet die Anzahl der Farben, die pro Pixel angezeigt werden können. Je höher die Bittiefe, desto mehr Farben können angezeigt werden, was zu einer gleichmäßigeren und natürlicheren Abstufung führt. Ein 8-Bit-Monitor kann beispielsweise etwa 16.77 Millionen Farben anzeigen, während ein 10-Bit-Monitor etwa 1.07 Milliarden Farben anzeigen kann.

Vergleich der Farbraumtiefe

Der Kontrast des Farbumfangs bezeichnet den Bereich aller darstellbaren Farben. Das Diagramm rechts zeigt den Bereich aller RGB-Werte, die das menschliche Auge wahrnehmen kann. Die Dreiecke geben den Farbumfang an: Je größer das Dreieck, desto mehr Farben können dargestellt werden.

Videobild

HDR-Videos haben für jedes Bild unterschiedliche Helligkeit und Kontrast, wodurch die Details und der Kontrast zwischen Hell und Dunkel jedes Bilds perfekt wiederhergestellt werden können. SDR-Videos sind relativ schlecht, obwohl Sie theoretisch die Sättigung und den Kontrast des Bildschirms manuell anpassen können, um den gleichen HDR-Effekt zu erzielen, aber das ist immer noch eine Theorie, die Bedienung ist ziemlich umständlich und mehrere Anpassungen führen leicht zu einem verzerrten Bild.

Video Licht und Dunkelheit

Wir können das obige Bild vergleichen. Das vom Berg dargestellte SDR-Bild ist dunkler, wobei die Details der hellen und leuchtenden Teile nicht angezeigt werden können. 

Im HDR-Bild ist die Waldumgebung hinter den Bergen und die relative Dunkelheit der Wolken im Bild deutlich zu erkennen. Aufgrund der unterschiedlichen Helligkeit sind die dargestellten Helligkeitsdetails jedoch nicht identisch.

Videodetail

Bilder mit HDR-Technologie zeigen mehr Details zwischen dunklen und hellen Bereichen des Bildschirms. Beispielsweise hat dasselbe Bild bei der Wiedergabe in SDR eine Kurve mit einem Punkteabstand von 1 bis 100, während es bei HDR eine Kurve mit einem Punkteabstand von viel weniger als 1 hat, nämlich zwischen 1 und 1000. Daher zeigen Bilder mit HDR-Technologie natürlich eine bessere Farbsättigung und Abstufung.

HDR-Technologiestandards:

	Dolby Vision	HDR10	HDR10 +	HLG
Kurve anzeigen	PQ	PQ	PQ	HLG
Bittiefe	10 / 12 Bits	10 Bits	10 Bits	10 Bits
Helligkeitsbereich (Nits)	0.001-10,000	0.003-1,000	0.003-1,000	-1,000
Farbraum	Empf. 2020/P3	Rec. 2020	Rec. 2020	Rec. 2020
Metadaten	Dynamisch	Statisch	Dynamisch	Keine Präsentation
Lizenzierung	Gebühr	Frei	Kostenlos mit Gerätezertifizierungsgebühr	Frei
Codierungsmethode	Proprietäre Hardware	Software	Software	Software
Tone Mapping-Methode	Offizieller Algorithmus	Proprietärer Algorithmus	Proprietärer Algorithmus	Nein

HDR und SDR: Wasich bin besser?

Durch den Vergleich von HDR und SDR können wir erkennen, dass HDR besser ist. Schließlich wird die Bildtechnologie bei HDR seit der Einführung neuer Produkte kontinuierlich aktualisiert und verbessert. SDR hingegen ist eine traditionelle Technologie und lässt sich natürlich nicht mit neu aufgekommenen Technologien vergleichen.

Die aktuelle Veröffentlichung von 4K-HDR-Videos weist jedoch eine gemischte Qualität auf, mit guten und schlechten Eigenschaften. 4K-HDR ist roh, die Effekte von SDR und SDR können den Unterschied nicht ausgleichen und einige Ergebnisse sind sogar nicht so gut wie SDR, beispielsweise dieselben 4K-SDR-Filme aus einer 4K-HDR-Quelle.

Bei demselben Film ist der 4K-SDR-Effekt kaum zu übertreffen als die HDR-Version, aber das hängt vom Film selbst ab, und die Wiedergabe auf den jeweiligen Geräten hat ihre eigenen Anforderungen. Wenn Sie ihn jedoch auf Ihren eigenen Geräten abspielen, haben Sie Ihre eigene Realität. Wenn Ihre eigenen Geräte das 4K-HDR eines Films nicht unterstützen oder nicht gut wiedergeben können, probieren Sie die 4K-SDR-Version aus und Sie werden vom Ergebnis begeistert sein.

Wie lässt sich eine HDR-Darstellung realisieren?

Um eine standardmäßige HDR-Anzeige zu erreichen, müssen fünf Bilddimensionen verbessert werden: Luminanzdynamikbereich, Graustufen, Farbumfang, Auflösung und Bildfrequenz.

Bildfrequenz

Bei der Wiedergabe einiger schneller dynamischer Bilder führt eine zu niedrige Bildfrequenz zu ungleichmäßigen dynamischen Bildern, Verzögerungen und anderen Anzeigeanomalien. Die LED-Anzeige kann mit der Front-End-Wiedergabeausrüstung eine Bildwiederholfrequenz von bis zu 2880–7680 Hz erreichen und 60–120 Bilder des Bildschirmeingangs verarbeiten, um das Problem von Anzeigeanomalien bei schnellen dynamischen Bildern effektiv zu lösen.

Graustufen

HDR-Anzeigestandards erfordern eine Videofarbtiefe von 10 Bit. Verglichen mit der herkömmlichen Videofarbtiefe von 8 Bit wird die Graustufe um das Vierfache erweitert. Um den HDR-Anzeigeeffekt zu erzielen, müssen Sie die Videoquelle und das Wiedergabegerät speziell anpassen, um den HDR-Modus zu unterstützen. Die LED-Anzeige kann bis zu 4 Bit Graustufen aufweisen.

Luminanz-Dynamikbereich

HDR-Displays erfordern einen höheren dynamischen Helligkeitsbereich. Herkömmliche LCDs oder andere Displays haben nur einen Helligkeitsbereich von 40–400 Nit, während LED-Displays einen Helligkeitsbereich von 0.5–1200 Nit erreichen können. Im Vergleich zu anderen Displays ist das dynamische Helligkeitsverhältnis von LED-Displays größer und entspricht eher den Anforderungen von HDR-Displays.

4K Auflösung

Das HDR-Videoquellformat hat eine 3840K-Auflösung von 2160 x 4, die LED-Anzeige verfügt über unbegrenzte Kombinationsmöglichkeiten und freie Spleißeigenschaften und kann problemlos in eine Anzeige mit 4K- oder 8K-Auflösung gespleißt werden.

Farbskala

Die Farbraumanforderungen für herkömmliche Displays im SDR-Modus entsprechen RC.709, der HDR-Farbraum für den Farbwiedergabeindex BT.2020 ist deutlich besser als RC.709, der Farbraum von LED-Displays kommt den Anforderungen von BT.2020 näher, ist also weit entfernt von der exotischen Schönheit der maximalen Wiederherstellung auf dem Bildschirm vor Ihnen.

Was ist HDR 10?

HDR 10 ist eine Spezifikation, die 2015 von der CEA (Consumer Electronics Association) veröffentlicht wurde und mehrere wichtige Punkte enthält: Farbabtastungsunterstützung für 4:2:0, Farbtiefenunterstützung für 10 Bit, Farbraumunterstützung für BT.2020 und vor allem „die Fähigkeit, HDR-Informationen (SMPTE ST 2086 Luminanzkurve) in Metadaten (Nachbearbeitungsinformationen) zu übertragen“. Darüber hinaus können die wichtigsten „Bildmetadaten HDR-Informationen (SMPTE ST 2086 Luminanzkurve) übertragen, bei denen der maximale Inhaltslichtpegel (MaxCLL) 1000 Nits beträgt.“

Was ist besser, HDR10 oder HDR400?

HDR10 und HDR400, HDR500, HDR600, HDR1000 usw. Es scheinen ähnliche Konzepte zu sein, alle mit einer Zahl nach HDR, aber die tatsächliche Bedeutung ist völlig anders.

HDR10 ist eines der am häufigsten und am weitesten verbreiteten HDR-Formate und bezeichnet das Protokoll und den Standard zur Übertragung von HDR-Inhalten zwischen Grafikkarte und Monitor. Dabei handelt es sich um einen offenen Standard, für den keine Urheberrechts- oder Zertifizierungsgebühren gezahlt werden müssen.

HDR400, HDR500, HDR600, HDR1000, HDR1400 sind die Display-HDR-Klassifikationen der VESA. Display-HDR ist ein Standard zur Messung des HDR-Effekts eines Monitors, der auf der Unterstützung von HDR10 basiert.

Die Unterteilung erfolgt in Klassen nach Helligkeit, Farbumfang, Farbtiefe, Dimmart, Schwarzwert usw. des Monitors. HDR400 erfordert lediglich einen Monitor mit einer Spitzenhelligkeit von mindestens 400 Nit, nativer 8-Bit-Farbtiefe, 95 % RGB-Farbumfang und globaler Dimmfunktion.

* Globales Dimmen (Global Dimming): Es gibt nur eine Hintergrundbeleuchtungspartition auf dem Bildschirm, und diese kann nur einheitlich über den gesamten Bildschirm eingestellt werden, entweder ist der gesamte Bildschirm heller oder der gesamte Bildschirm dunkler;

* Regionales Dimmen (Lokales Dimmen): Die Bildschirmhintergrundbeleuchtung ist in mehrere Regionen unterteilt, wobei jede Region unabhängig die Helligkeit anpassen kann.

Ab HDR500 wurden die Zertifizierungsanforderungen qualitativ verbessert: Bereichsdimmung, 10-Bit-Farbtiefe, 90 % DCI-P3-Farbraum usw., wobei die Bereichsdimmung am wichtigsten ist. Sie kann den Kontrast und den Dynamikbereich erheblich verbessern, um ein echtes HDR-Erlebnis zu erzielen. 10-Bit-Farbtiefe und ein breiter P3-Farbraum können gleichzeitig auch eine bessere Farbwahrnehmung vermitteln.

	Minimale Spitzenleuchtdichte (cd/m²)	Farbpalette (Farbumfang)	Typische Dimmtechnologie	Maximale Schwarzwert-Leuchtdichte (cd/m²)	Maximale Latenzzeit für die Hintergrundbeleuchtungsanpassung (Anzahl der Videobilder)
DisplayHDR 400	400	sRGB	Bildschirmebene	0.4	8
DisplayHDR 500	500	WCG*	Auf Zonenebene	0.1	8
DisplayHDR 600	600	WCG*	Auf Zonenebene	0.1	8
DisplayHDR 1000	1000	WCG*	Auf Zonenebene	0.05	8
DisplayHDR 1400	1400	WCG*	Auf Zonenebene	0.02	8
Anzeige HDR True Black 400	400	WCG*	Pixelebene	0.0005	2
Anzeige HDR True Black 500	500	WCG*	Pixelebene	0.0005	2
Anzeige HDR True Black 600	600	WCG*	Pixelebene	0.0005	2

*WCG: Wide Color Gamut

Häufig gestellte Fragen:

Unterstützt HDMI 2.0a die Übertragung des HDR-Datenformats?

Im eigentlichen Übertragungsprozess erkennt die Quellseite, ob die Senkenseite die HDR-Funktion über den DDC-Kanal unterstützt. Wenn dies der Fall ist, überträgt sie das Metadatenpaket und die Senkenseite passt die Anzeigeparameter entsprechend dem empfangenen Metadatenpaket an, um den HDR-Effekt zu erzielen. Weitere Informationen finden Sie in der Spezifikation CTA-861-G.

Byte#	7	6	5	4	3	2	1	0
1	Tag-Code (0x07)			Länge des folgenden Datenblocks = n Bytes
2	Erweiterter Tag-Code (0x06)
3	F37 = 0	F36 = 0	ET_5	ET_4	ET_3	ET_2	ET_1	ET_0
4	SM_7	SM_6	SM_5	SM_4	SM_3	SM_2	SM_1	SM_0
5	Gewünschter Inhalt Max. Luminanzdaten (8 Bit)
6	Gewünschter Inhalt Max. Frame-Durchschnitts-Luminanzdaten (8 Bit)
7	Gewünschter Inhalt Min. Luminanzdaten (8 Bit)

Was ist der Unterschied zwischen HDR10 und HDR400?

HDR10 und HDR400 können nicht miteinander verglichen werden. Warum?

HDR10: Dies ist ein Standard für HDR, ähnlich wie HDR10+, HLG, HDR Vivid, DOLBY VISION usw.
HDR400: Dies ist eine Zertifizierung des HDR-Anzeigeeffekts des Monitors [VESA DisplayHDR-Zertifizierung], die den Grad des HDR-Effekts des Monitors angibt, ähnlich wie HDR600, HDR1000 usw.

Daher kann HDR400 nur die guten und schlechten Eigenschaften des Monitors messen, HDR10 hingegen nicht. HDR10 kann nur zeigen, dass der Monitor die HDR10-Standarddekodierung unterstützt.