Achtergrond: alles over HDR-televisie

Inhoudsopgave
  1. 1. Inleiding
  2. 2. 8 versus 10 bit
  3. 3. Hoe ziet HDR eruit?
  4. 4. Ultra HD Premium
  5. 5. Blu-ray en Netflix
  6. 6. Nu kopen of wachten?
  7. 7. Reacties

Inleiding

Na full hd en ultra hd is HDR de volgende stap die televisiekijken nóg realistischer moet gaan maken. Alle grote fabrikanten hebben inmiddels HDR-geschikte televisies in hun programma, of komen daar binnenkort mee op de markt. Maar wat biedt HDR eigenlijk in de praktijk en hoe werkt het? Tijd voor uitleg.

HDR staat voor High Dynamic Range, of hoog dynamisch bereik in goed Nederlands. HDR-beelden moeten meer details tonen in lichte en donkere delen van een beeld, zonder het beeld in zijn geheel donkerder of helderder te maken. Deze technologie is al enige jaren gemeengoed in de wereld van de fotografie (al werkt het daar anders), maar komt nu ook naar de huiskamer.

HDR biedt dus niet zomaar een hoger contrast, maar daadwerkelijk een groter dynamisch bereik met extra beeldinformatie. Een gemiddelde scène die binnenshuis in een halfdonkere kamer is opgenomen, zal er op een HDR-televisie vrijwel hetzelfde uitzien als op een normale tv. Draait de camera in zo’n scène echter naar een raam toe waardoor zonlicht naar binnen valt, dan zal dat licht op de tv met HDR een stuk helderder worden weergegeven. Belangrijker is dat waar de normale tv het raam zal tonen als één grote witte vlek, op de HDR-televisie nog details zichtbaar zijn van wat zich buiten, achter het raam bevindt.

8 versus 10 bit

De makkelijkste manier om uit te leggen hoe HDR werkt, is door te kijken hoe monitoren en televisies verschillende helderheidsniveaus weergeven. Met de huidige 8-bit televisiestandaarden worden de rode, groene en blauwe subpixels in 256 stappen van 0 tot 255 aangestuurd. 0 is hierbij volledig zwart, 255 staat voor volledig rood, groen of blauw. Door de drie kleuren allemaal op 255 in te stellen ontstaat een compleet wit beeld, allemaal op 0 betekent helemaal zwart. Onderlinge verschillen in helderheid tussen rood, groen en blauw zorgen voor verschillende kleurtinten, terwijl gelijke waarden voor de drie kleuren juist in grijstinten resulteren.

Laten we voor de uitleg over HDR voor het gemak uitgaan van een zwart-wit beeld. Hierbij is bij een 8-bit scherm ruimte voor 256 verschillende grijswaarden, inclusief volledig wit en helemaal zwart. De helderheid van de beeldinformatie moet zich dus binnen die 256 niveaus bevinden. In scènes met zowel donkere als zeer lichte delen, moeten daarom vaak keuzes gemaakt worden: in de donkere of in de lichte delen moet er informatie ‘afgeknipt’ worden. Wordt er in donkere delen informatie afgeknipt, dan worden donkere grijstinten allemaal als zwart weergegeven, gebeurt dit bij de lichte delen van het beeld, dan worden deze allemaal als dezelfde witwaarde van 255 getoond.


Schematische voorstelling van SDR versus HDR bij televisies

Bij HDR-televisies wordt gebruikgemaakt van 10-bit schermen, waarbij de helderheid niet in 256, maar in 1024 stappen gedefinieerd kan worden. Dat wilt niet zeggen dat 10-bit schermen per defintie helderder zijn dan 8-bit varianten, maar ze kunnen de beschikbare helderheid in meer stapjes opknippen. Heldere delen van het beeld zijn hierdoor niet langer gelimiteerd tot helderheidswaarde 255, maar kunnen daar (ver) overheen gaan, met behoud van verschillen tussen nuances die boven die waarde van 255 liggen. Om die extra helderheid ook daadwerkelijk te tonen, zijn bij LCD-schermen backlights nodig die (plaatselijk) véél helderder kunnen zijn. Waar televisies tot nu toe zo’n 450 nits aan helderheid konden produceren, zien we bij HDR-schermen vaak piekwaarden van 1000 nits. Nogmaals, dit betekent dus niet dat deze schermen standaard een veel helderder beeld weergeven, maar ze hebben er wel de ‘ruimte’ voor als het moet.

Hoe ziet HDR eruit?

Uitleggen hoe HDR eruit ziet of het tonen op een normale monitor of op papier is eigenlijk onmogelijk, en als je het beeld van een HDR-televisie fotografeert of filmt, dan krijg je een overbelicht beeld te zien. Toch doen we een poging. De foto van het park op deze pagina’s geeft – gesimuleerd – weer hoe het verschil tussen een normaal en een HDR-scherm er ongeveer uitziet. Bij de normale 8-bits weergave links gaan details in de wolken verloren, waardoor deze grotendeels egaal wit worden weergegeven. Een HDR-televisie kan echter méér helderheidsniveaus tonen, waardoor de wolken helderder én met meer detail worden getoond. Toch is het beeld in zijn geheel niet helderder: het pad op de voorgrond en het huisje links zijn even donker als op een normaal scherm, al kan een HDR-televisie ook in donkere delen meer details weergeven. Wij hebben inmiddels meerdere directe vergelijkingen gezien tussen gewone en HDR-televisies en het verschil is vaak echt spectaculair. Beelden ogen veel ‘frisser’ en lijken soms zelfs scherper, omdat het waargenomen contrast bij HDR hoger ligt. Ook de kleurweergave is bij HDR beter, omdat er met 10-bit aansturing gewerkt wordt.


Gesimuleerde weergave van HDR. Links het beeld op een normale televisie, rechts op een HDR model. Let vooral op het detailverschil in de wolken. (klik voor groot)

HDR, dat kennen we toch al?

De introductie van HDR op televisies gaat gepaard met veel onduidelijkheid. De term HDR kennen we immers ook van fotografie, en ook daarbij wordt bedoeld dat er meer details in lichte én in donkere delen van het beeld worden vastgelegd dan standaard het geval is. HDR-foto’s worden meestal verkregen door meerdere losse foto’s met verschillende belichtingswaarden samen te voegen. Om HDR-foto’s weer te geven op een beeldscherm of op papier, moet het uiteindelijke beeld echter via tone mapping weer omgezet worden naar een beeld dat met 256 helderheidstinten weergegeven kan worden. Het resultaat is een HDR beeld dat ‘samengeknepen’ is voor weergave op een traditioneel scherm, en niet de impact van een écht HDR beeld heeft zoals dat door een HDR-televisie weergegeven wordt.


HDR-fotografie werkt anders dan HDR bij televisies, en levert vaak een surrealistisch plaatje op.

Ultra HD Premium

Sony, Philips, Samsung, LG en Panasonic, allemaal hebben ze inmiddels televisies aangekondigd of reeds op de markt die geschikt zijn voor HDR-weergave, of daar middels een firmwareupgrade geschikt voor gemaakt kunnen worden. Toch is er nog veel onduidelijk. Zo zijn er meerdere standaarden voor HDR-weergave en zijn fabrikanten het er ook nog niet over eens welke maximale helderheid je nou nodig hebt voor HDR. Samsung en Philips claimen beide dat hun HDR-schermen een maximale helderheid van 1000 nits behalen, terwijl LG’s 2015 OLED schermen daar met ongeveer 450 nits ruim onder blijven en Sony zich in stilzwijgen hult. Hoeveel nits nodig en wenselijk zijn hangt in grote mate af van het omgevingslicht, net zoals dat nu ook al geldt voor de normale helderheid van televisies. HDR-demonstraties op LG OLED schermen die wij in een matig verlichte ruimte bekeken, zagen er spectaculair goed uit, terwijl het HDR-effect van zo’n scherm op een zonnige middag in een doorzonwoning een stuk minder tot zijn recht zal komen. Er zijn momenteel simpelweg nog geen duidelijk gedefinieerde standaarden voor gewenste gemiddelde en maximale helderheidsniveaus. De verwachting is dat HDR-televisies over een paar jaar nog veel hogere piekhelderheden kunnen behalen. Of dat wenselijk is? Wij vragen het ons af, want té helder is uiteraard ook niet prettig voor de ogen.

 Samsung’s SUHD-televisies bieden ondersteuning voor HDR, voor de ‘normale’ ultra hd modellen is dit niet het geval.

Ultra HD Premium Standaard

Eerder deze week werd bekend gemaakt dat de UHD Alliance - een samenwerkingsverband van meerdere fabrikanten en filmstudio's - een nieuwe logo introduceert voor apparaten die voldoen aan de 'Ultra High Definitition Premium'. Behalve de verplichting dat beeldschermen een resolutie moeten hebben van ten minste 3840 bij 2106 beeldpunten, specificeert de nieuwe norm ook de maximale helderheid, waarbij twee categorieën zijn voorzien. 

Schermen moeten ofwel een zwartwaarde van minimaal 0,05 nits en een maximale helderheid van 1000 nits kunnen behalen, of een minimale helderheid van 0.0005 nits en een maximale helderheid van 540 nits. Die eerste eisenset geldt in de praktijk voor LCD schermen die gemakkelijk hoge helderheden kunnen behalen, maar qua zwartwaarde niet perfect zijn. De tweede set is toegeplitst op OLED schermen die wél perfect zwart kunnen weergeven, maar een minder hoge piekhelderheid kunnen produceren.

Verdere eisen zijn:

  • Kleurdiepte: 10-bit signalen moeten verwerk kunnen worden
  • Ondersteuning voor Wide Color Gamut
  • Signalen met BT.2020 kleurruimte moeten verwerk kunnen worden
  • Beeldschermen moeten meer dan 90% van de P3 kleurruimte kunnen weergeven
  • SMPTE ST2048 EOTF

Meerdere fabrikanten hebben inmiddels laten weten dat hun nieuwe 2016 modellen aan deze eisen voldoen.

Blu-ray en Netflix

Televisiefabrikanten springen massaal in op HDR, maar de grote vraag is natuurlijk wat we de komende tijd in HDR kunnen bekijken. De meeste normale videocamera’s die voor registratie van televisieprogramma’s gebruikt worden zijn niet geschikt voor het opnemen van HDR-beelden. Alleen beelden van duurdere digitale filmcamera’s en op filmrollen geschoten films kunnen verwerkt worden tot HDR-materiaal. Het journaal in HDR hoeven we voorlopig dus niet te verwachten en lineaire televisie-uitzendingen in het algemeen zullen in ieder geval in de komende jaren nog niet in HDR plaatsvinden.

De komende maanden verschijnen echter de eerste spelers voor 4K Ultra HD Blu-ray. Bij dat nieuwe formaat is wél ondersteuning voor HDR ingebakken. Wij verwachten dan ook dat in de eerste helft van dit jaar sowieso de eerste HDR-films op Blu-ray zullen verschijnen. In Amerika biedt Amazon via haar Instant Video dienst inmiddels ook twee series in HDR aan. Amazon is in Nederland niet verkrijgbaar, maar concurrent Netflix heeft inmiddels ook laten weten met HDR aan de slag te gaan. Wanneer de eerste Netflix HDR-titels beschikbaar komen, is op het moment van schrijven echter nog onbekend.


Samsung's eerste 4K Blu-ray speler met HDR ondersteuning komt in het eerste kwartaal van 2016 op de markt

De volgende stap

Naast HDR zijn er nog drie veranderingen (mogelijk) op komst. De eerste is wide color. 10-bit panelen maken niet alleen meer helderheidsniveaus mogelijk, in combinatie met de juiste schermtechnologie kan je met een 10-bits paneel ook méér kleuren laten zien. Groener groen, blauwer blauw en roder rood dus. Veel nieuwe televisies bieden hier al ondersteuning voor en de verwachting is dat veel content die in HDR beschikbaar komt, meteen ook gebruik zal maken van een groter kleurbereik.

Een andere ontwikkeling is high frame rate, oftewel HFR. Films worden momenteel opgenomen met 24 beelden per seconden, videobeelden voor televisie met 50 beelden per seconde. Met HFR kan dit oplopen tot 100 beelden per seconde. Bewegingen worden hierdoor vloeiender weergegeven, wat een natuurlijker beeld oplevert. Nadeel is dat HFR veelal nieuwe camera’s en infrastructuur vereist, terwijl het bij distributie ook aanzienlijk hogere bandbreedtes met zich meebrengt. HFR zal de komende tijd ongetwijfeld geïntroduceerd gaan worden, maar sowieso pas ná HDR en wide color.

De derde verbetering die op de rol staat is 8K, ofwel beelden met een resolutie die nog eens vier keer hoger is dan de ultra hd-standaard die we nu kennen. Over het nut van 8K valt echter te twisten; alleen bij zéér grote schermen zal het scherpteverschil met UHD zichtbaar zijn.

Nu kopen of wachten?

Marktleider Samsung kondigde reeds ondersteuning voor HDR en wide color aan. Bij Samsung is het eenvoudig te zien voor welke modellen dit geldt, deze worden namelijk aangeduid als ‘SUHD’. Concurrent LG zet vol in op OLED en heeft onlangs een firmwareupdate uitgebracht voor haar 2015 Ultra HD OLED televisies die HDR ondersteuning toevoegt. De piekhelderheid ligt bij deze OLED schermen duidelijk lager dan bij de LCD-modellen van de concurrentie, maar door de perfecte zwartweergave is het contrast desondanks onovertroffen.

Ook Sony beloofde in september om middels een softwareupdate HDR functionaliteit aan haar 2015 ultra hd-televisies toe te voegen. Het gaat hierbij op de X85C, X90C, X91C, X93C en X94C modellen. De X94C, die gebruikmaakt van local dimming backlights, zou hierbij de beste resultaten moeten behalen omdat de – ongespecificeerde – piekhelderheid van dit scherm het hoogst is. Tot op heden is die update echter nog niet beschikbaar gekomen. Philips kondigde op de IFA haar nieuwe 9600 serie aan die geschikt is voor HDR en Panasonic introduceerde haar eerste OLED TV, de CZ950, die meteen klaar is om HDR-beelden weer te geven.


LG voorzag haar EG960V OLED TV onlangs van nieuwe software die HDR-ondersteuning toevoegde.

Kopen of wachten?

HDR heeft veel potentie en diverse demo’s die wij gezien hebben zagen er zeer overtuigend uit. Toch zijn wij huiverig om nu al het advies te geven om naar de winkel te rennen voor een HDR-televisie. Ten eerste omdat we nog geen enkel scherm in HDR-modus hebben kunnen testen, en dus niets kunnen zeggen over onderlinge verschillen. Daarnaast zijn er momenteel twee HDR-standaarden in de markt, waarbij de meeste televisies vooralsnog alleen HDR-10 ondersteunen, terwijl ook Dolby hard lobbyt voor haar Dolby Vision standaard. Het is waarschijnlijk dat beide normen naar elkaar gaan bestaan, wat betekent dat je een televisie wilt hebben die beide ondersteunt.
De komst van de nieuwe 'Ultra HD Premium' standaard lijkt uitkomst te gaan bieden. Televisies die hieraan voldoen moeten voldoen aan minimale eisen qua helderheid én moeten een groot kleurbereik hebben en overweg kunnen met HDR signalen. Vrijwel alle televisiefabrikanten hebben pop de CES laten weten dat hun 2016 modellen aan deze nieuwe eisen voldoen, waardoor het wat ons betreft een goed idee is om sowieso nog een paar maanden te wachten totdat deze toestellen daadwerkelijk op de markt komen en we kunnen testen wat ze in hun mars hebben.

0