4K und HDR. In Elektromärkten schmücken diese Logos werbewirksam viele Geräte. In diesem Technik-Spezial zeige ich, was sich dahinter verbirgt – und wie das ganze Potential ausgeschöpft wird.
Werbung und Realität
Die Industrie verspricht schönere Farben und mehr Kontrast, eine bessere Schärfe und mehr Details im Bild, eine höhere Lichtausbeute und realistischere Inhalte insgesamt. Kurz: HDR-Filme sollen alles besser machen als Full-HD-Filme.
Bevor wir uns mit den technischen Aspekten befassen, schauen wir uns zunächst zwei Screenshot näher an.
FALLOUT ist der sechste Teil der „Mission Impossible“-Reihe. Während der IMF-Agent Ethan Hunt auf ein Hilfscamp in Kashmir zufährt, um zwei atomare Sprengkörper aufzuspüren und zu entschärfen, sind die Berge und die Bäume an den Hängen gut zu erkennen. Das Camp ist im Hintergrund zu sehen. Die kleine Steinmauer und die Gräser davor sind wahrnehmbar. Wir haben hier ein wirklich vorzügliches Full-HD-Bild, an dem es nichts zu Kritteln gibt.
Die HDR-Version macht jedoch alles noch erheblich besser. Die Farben des gesamten Bildes sind kräftiger, Bäume an den Berghängen erscheinen detailreicher, und einzelne Zelte im Camp sind viel besser aufgelöst.
So sieht ein Bild auf der Leinwand aus, das alle Vorteile von HDR vollumfänglich ausschöpft.
Leider gelingt so ein Bildeindruck nur selten „Plug & Play“. Das liegt meistens gleich an mehreren Faktoren. TV-Geräte und Projektoren sind oftmals in der Lichtausbeute limitiert, Hersteller legen teilweise keine oder falsche Metadaten ab, so dass Wiedergaberäte keine verbindlichen Werte erhalten, um ein Bild richtig auf der Leinwand darzustellen. Und ganz wichtig ist der letzte Punkt für Projektorbesitzer: Der HDR-Standard wurde nie für Heimkino-Projektoren entwickelt, sondern ausschließlich für sehr helle TV-Geräte – die es im bezahlbaren Rahmen gar nicht gibt.
Vielfach empfinden Cineasten ein HDR-Bild als zu dunkel. Im Spielfilm SULLY wird das besonders gut verdeutlicht. Während die Wolkenkratzer in New York wenig differenziert sind, besitzen die Spuren im Schnee im Central Park viel Zeichnung. Insgesamt ist der Bildeindruck extrem dunkel, was aber nicht am Film liegt. Denn SULLY offenbart (ideal eingestellt) alles völlig korrekt.
Diesen unerfreulichen Umstand hat auch die Industrie erkannt, der infolge von technischen Limitierungen entsteht. Also haben Projektoren-Hersteller, TV-Geräte-Produzenten und Player-Hersteller Workarounds geschaffen, um die vermeintlich zu dunklen HDR-Bildwerke aufzuhellen.
Hier ein Beispiel: Es wird empfohlen mittels Kontrast-Regler die Filme „heller“ darzustellen. Auf den ersten Blick funktioniert das sehr gut. Die Wolkenkratzer sind bestens durchgezeichnet, und das Bild des Spielfilms erscheint ansprechend hell. Schauen wir uns den Schnee im Central Park an, stellen wir auf den ersten Blick fest, dass dort die Spuren im Schnee weg sind. Durch die Erhöhung des Kontrastes überstrahlen viele (vorhandene) Elemente ins Weiß.
Das ist nicht im Sinne von HDR, weil diese Technik ja mehr sichtbare Details verspricht. Da diese im Bildsignal vorhanden sind, sollen sie auch auf der Leinwand zu sehen sein.
Panasonic hat das als erster 4K-Blu-ray-Player-Hersteller perfekt umgesetzt. Mit Hilfe des „HDR Optimierer“ von Panasonic gelingt es, die Gesamthelligkeit und die volle Durchzeichnung zu erhalten.
Auf dem Screenshot ist das gut zu sehen; einerseits besitzen die Wolkenkratzer im Central Park viel Zeichnung, andererseits bleiben alle Wege im Schnee erkennbar.
Die Player mit diesem tollen Feature heißen: Panasonic DMP-UB424, UB824, UB9000.
Normen, Nits und mehr Kontrast
4K ist im Grunde nichts weiter als ein Werbeslogan im Heimbereich. Im Kino beschreibt es die Bildauflösung (4096 x 2160 Pixel). Für Heimkinos gibt es ebenfalls einen Standard, der sich UHD (Ultra High Definition) nennt. HDR ist die Abkürzung für High Dynamic Range – und sattelt auf UHD auf. Dahinter verbirgt sich eine geniale wie eindrucksvolle Technologie.
1. Während Filme von der Standard-Blu-ray in der Regel 220 Grauabstufungen (8 Bit) darstellen können, nutzen HDR-Filme bis zu 964 Grauabstufungen (10 Bit) für sichtbare Bildinformationen. Durch die höhere Anzahl an Abstufungen gelingt es, dass HDR-Filme dunkle und helle Bildbereiche besser durchzeichnen können, weil dafür schlichtweg über 4-mal mehr Helligkeitsabstufungen zur Verfügung stehen.
2. Nits ist eine Maßeinheit für Leuchtdichte. 1 Nits entspricht exakt 1 Candela (cd/m²). Üblicherweise wird für Fernseher die Lichtausbeute in Candela angegeben.
Ein Film in SDR (Standard Dynamic Range) stellt das maximale Flächenweiß eines Filmes mit 100 Nits dar. Mehr sieht der HDTV-Standard für Full-HD (Rec.709) nicht vor. Die HDR-Version besitzt ebenfalls ein Flächenweiß mit 100 Nits. Allerdings beinhalten viele HDR-Filme darüber hinaus Elemente, die deutlich heller im Bildsignal enthalten sind. Bis zu 10.000 Nits können diese Elemente hell sein. Davon nutzen Filmhersteller aktuell bis zu 6400 Nits, zum Beispiel für den Science-Fiction-Film LIFE.
Das Dilemma daran ist nun allerdings, dass kein bezahlbares TV-Gerät diese Lichtausbeute erzeugen kann. In der Regel ist mit LCD-TVs mit LED-Hintergrundbeleuchtung bei rund 1200 Nits Schluss. OLED-Displays können zwar kurzzeitig um 700 Nits darstellen, aber nicht auf dem gesamten Display. Vollflächig ist in der Regel bei 130 Nits Schluss. HDR-fähige Heimkino-Projektoren können diese Leuchtdichte ebenfalls nicht darstellen, zumindest nicht auf typischen Leinwandbreiten von über 2,50 Meter. Obendrein ist solch eine Lichtausbeute nicht erstrebenswert, weil diese im dunklen Heimkino unfassbar blenden würde.
Fazit: HDR-Filme können deutlich hellere Bildinformationen besitzen, als sie ein TV oder Projektor darzustellen vermögen.
Jetzt schließt sich der Kreis zum zu dunklen Bild.
Besitzt ein Display (zum Beispiel ein OLED-TV) eine Maximalhelligkeit von 500 Nits, werden Bildinformationen darüber schlichtweg nicht mehr dargestellt. Hier sprechen wir auch von „Clipping“, weil alle Informationen über 500 Nits „Weiß“ sind.
Die Alternative ist, dass die Gesamthelligkeit der Datei reduziert wird. Um ein 2000 Nits-Bildsignal (wie die obige New-York-Szene) vollständig abzubilden, darf diese nicht heller als die 500 Nits sein, die das Display darzustellen vermag. Folglich werden jetzt alle anderen Inhalte prozentual dunkler. Das Flächenweiß wird nicht mehr bei 100 Nits liegen, sondern nur noch bei beispielsweise 5 Nits. Folglich erkennen wir viele Inhalte gar nicht mehr, weil diese zu dunkel werden und ins Schwarz absaufen.
Tonemapping für mehr Details im Film
Nun gibt es aber auch noch eine dritte Möglichkeit. Neben einem zu dunklen Bild und einem Bild, in dem helle Elemente ins Weiß überstrahlen, gibt es die Möglichkeit eines Tonemappings.
Das bedeutet, dass Inhalte, die zum Beispiel 5000 Nits hell sein sollen, einfach mit 500 Nits anstatt 5000 dargestellt werden. Sie gehen also nicht verloren (wie das beim „Clipping“ der Fall ist), sondern werden allenfalls „dunkler“ dargestellt.
Der Vorteil des Tonemappings liegt auf der Hand. Es werden wie oben in der New-York-Szene demonstriert, das Flächenweiß mit 100 Nits dargestellt und alle Inhalte, die heller als 500 Nits sind, mit exakt dieser 500 Nits-Maximalhelligkeit des Displays reproduziert.
Um das mal zu veranschaulichen bleiben wir beim Spielfilm SULLY.
Zunächst habe ich die Clipping-Grenze im Projektor auf 600 Nits eingestellt, so dass alle Bildinhalte, die heller als 600 Nits sind, nicht mehr dargestellt werden. Ebenso wird die maximale Lichtausbeute im Player (!) auf 500 Nits eingestellt (siehe unten).
Das Ergebnis ist zwar wenig spektakulär, macht auf der Leinwand ob der hohen Lichtausbeute großen Spaß.
In SULLY werden alle Einzelheiten auf dem schwarzen Mantel der Frau im Vordergrund abgebildet. Die Explosion ist schön hell und der Himmel Weiß.
Schalte ich nun den HDR Optimierer im Panasonic UB424 ein, ergibt sich eine etwas andere Charakteristik.
Nun stellen Player/Projektor in Kombination auch noch alle Elemente der Filmdatei dar, die heller sind als 500 Nits – und zwar mit den zuvor am Projektor eingestellten 600 Nits. Zu verdanken ist das dem Tonemapping durch den Player.
Sofort fällt auf, dass die Explosion viel mehr Zeichnung erhält. Auch der Himmel ist nun Blau! Darüber hinaus hebt sich das Gebäude, das sich auf der linken Seite befindet, klar und deutlich vom Himmel ab. Letztendlich sind sogar die Farben noch eine Spur satter, weil HDR hellere und kräftigere Farben ermöglicht.
Erfreulich ist obendrein, dass alle Einzelheiten auf dem schwarzen Mantel der Frau im Vordergrund weiterhin abgebildet werden.
In der Summe erscheint das Bild auf diese Weise realistischer, da alle Inhalte des Quellsignals auch projiziert werden.
HDR-Einstellung von Projektor und 4K-Blu-ray-Player
Beginnen wir die Einstellung für HDR am JVC DLA-X7900
Dafür benötigen wir zunächst ein geeignetes Testbild.
Auf der 4K-Blu-ray LIFE hat Sony brauchbare Testpatterns hinterlegt.
Um diese aufzurufen, einfach ins Filmmenü gehen und auf der Tastatur der Fernbedienung 7669 tippen (Name SONY auf einer Handytastatur).
Nun einfach durch die dargestellten Testbilder skippen, bis die erste Grautreppe auf der Leinwand erscheint.
Jetzt sofort die „Pause“-Taste drücken, weil die Bilder ansonsten weiterlaufen.
Zunächst stelle ich das dunkelste Schwarz via Helligkeits-Regler ein.
Siehe dazu auch den Kalibrierleitfaden für Anfänger: https://rehders.de/beamer-und-tv-kalibrieren-ein-leitfaden-fuer-anfaenger/
Im Fall des JVC DLA-X7900 ist das Helligkeit 1.
Danach stelle ich 0,001 Nits als dunkelstes Schwarz für HDR ein. Hintergrund, weshalb ich nicht 0,000 Nits als max. Schwarz wähle: Einige Filme nutzen 0,001 Nits als dunkelstes Schwarz. Da ich keine Lust habe, jeden Film ständig entsprechend zu kontrollieren, ist das für mich der beste Kompromiss, zumal in diesem Bereich kaum relevante Bildinformationen zu erwarten sind. Somit ist 0,005 Nits die erste sichtbare Graustufe.
Die Einstellung mache ich mittels des Gamma-Menüs und dem „Dark Level“-Regler. Weiter als bis zu 3 sollte dieser nicht angehoben werden, da ansonsten dunkle Bildinhalte an „Brillanz“ einbüßen.
Anschließend stelle ich mit Hilfe der Grautreppe 600 Nits als hellstes Weiß ein. Dafür nutze ich den Kontrast-Regler. In meinem Fall beträgt der Kontrast 25. Im Gamma-EQ habe ich die Helligkeitskorrektur zuvor (!) auf -1 gestellt. Dadurch erhöht sich in den mittleren Bereichen die Durchzeichnung.
Einstellung Panasonic DMP-UB424
Panasonic macht es dem Nutzer recht einfach.
Im Grunde sind nur drei Veränderungen vorzunehmen.
Höhere Auflösung bedeutet mehr Details
Dank der vielmal so hohen UHD-Auflösung (3840 x 2160 Pixel), die UHD/HDR-Filmen gegenüber Full-HD-Content (1920 x 1080 Pixel) besitzen, sind deutlich mehr Details zu erkennen – und zwar nicht wie so oft gerne behauptet, nur aus aller nächster Nähe.
Zweifelsfrei sind einzelne UHD-Pixel nur mit der Nasenspitze vor der Leinwand erkennbar, dennoch sind die höhere Auflösung in Verbindung mit mehr Grauabstufungen auch aus größerer Distanz erkennbar.
Mehr Farbe in der UHD-Version
Die UHD-Fassung besitzt nicht nur eine höhere Auflösung und mehr Grauabstufungen, mit den oben deutlich sichtbaren Vorteilen an vorhandenen Inhalten; die UHD-Version verfügt obendrein über ein größeres Farbspektrum. Der DCI-P3 Farbraum erlaubt erheblich kräftiger Farben. Vor allem Rot, Grün, Gelb, Magenta und Cyan können in der Summe satter abgebildet werden und viel, viel heller. Denn nicht nur weiße Elemente können als Spitzlichter heller als das Flächenweiß (100 Nits) reproduziert werden, sondern auch Farben.
Um diesen Vorteil gegenüber dem Rec.709-Standard (HDTV) zu veranschaulichen, habe ich zwei Screenshots aus dem Film SULLY gemacht. Denn dieser Film nutzt das volle Farbspektrum des UHD-Standards aus. Mit den HDR Optimierer im Panasonic ist das darstellbar.
Eigene Gammakurven nutzen
Eines sollte an all den Filmbeispielen klar geworden sein, wer einen Projektor oder ein TV-Gerät nutzt, wird nur das zu sehen bekommen, was die Technik des jeweiligen genutzten Gerätes kann. Da Bildinhalte kaum mit einer Leuchtdichte von 4000 bis 6000 Nits abgebildet werden können, müssen andere Lösungen her, um diese Inhalte mit ansprechender Leuchtkraft darzustellen. Ein paar Beispiele habe ich genannt.
Nun haben Hersteller und Nutzer von Foren teilweise eigene Lösungen parat. Einige entwickeln eigene Gammakurven. In Fachkreisen fällt dabei immer wieder der Name ARVE.
Auf meinem JVC DLA-X7900 sind zwei extern erstellte Gammakurven in den Benutzer-Modi hinterlegt. Hierbei handelt es sich um die so genannte „Hess“-Kurve. Peter Hess vertreibt JVC-Projektoren in Deutschland und hat diese hilfreiche Gamma-Kurve entwickelt. Auf der Website von JVC kann sie heruntergeladen werden. Die zweite Kurve wurde via ARVE-Tool erzeugt.
Schauen wir uns diese Ergebnisse mal im Vergleich zum HDR Optimierer von Panasonic an.
Für mich steht in diesem Zusammenhang fest, dass es keine externen Gamma-Kurven benötigt, um das bestmögliche Ergebnis für HDR zu erhalten. Mit Bordmitteln von JVC und Panasonic gelingt eine herausragend gute Reproduktion.
Korrekturmöglichkeiten von Projektoren
Leider, so habe ich feststellen müssen, gibt es keine Einstellung, die bei allen Filmen ein optimales Bildergebnis liefert.
Die Kombination JVC DLA-X7900 mit dem Panasonic UB424 und HDR Optimierer funktioniert schon prächtig. Aber es gibt leider auch Filme, die so dunkel gemastert sind, dass die hier vorgenommenen Einstellungen einen eher suboptimalen Bildeindruck liefern.
Nun besitzen verschiedene Projektoren kleine Helferlein, um diesen Umstand zu beheben.
Der JVC DLA-X7900 hat im Gamma-Menü einen Regler namens: „Helligkeitskorrektur“. Damit kann das Bild wunschgemäß aufgehellt werden, ohne die HDR-Charakteristik zu beeinträchtigen.
Mit dem Helligkeitskorrektur-Regler im Gamma-Menü des JVC kann die Helligkeit wunschgemäß verändert werden. Das ist ganz leicht und schnell machbar.
Fazit
HDR und UHD sind eine willkommene Bereicherung im Heimkino. Einmal richtig eingestellt können HDR-Filme ihr volles Potential entfalten. Das Ergebnis im Vergleich mit einem SDR-Film ist, dass die HDR-Version viel mehr Details bietet, über sattere und hellere Farben verfügt – und in der Summe ein erheblich brillanteres Bildergebnis erzeugt. Wer die oben genannten Einstellungen gewissenhaft vornimmt, wird mit einem fantastischen HDR-Erlebnis auf der Großbildwand belohnt.
Text und Fotos: Michael B. Rehders
Zitierte Filme und Screenshots laut Zitatrecht (UrhG): LIFE (Sony), MISSION IMPOSSIBLE: FALLOUT (Universal), SULLY (Warner Brothers), BLADE RUNNER 2049 (Sony)