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REPORTAGE

HDR (High Dynamic Range) bei Monitoren und Fernsehern: Reines Marketing oder tatsächlicher Mehrwert?

Von Niko Mahler
02.02.2017

In regelmäßigen Abständen sollen neue Technologien dazu verleiten, den alten Monitor oder Fernseher gegen ein aktuelles Modell einzutauschen. Doch wer spricht heute noch von 3D? Weder bei Monitoren, noch bei TV-Geräten ist diese Technologie aktuell ein Thema. "Curved-Displays" sind bei Monitoren und Fernsehern ein Designmerkmal was von den Herstellern in den vergangenen Monaten besonders hervorgehoben wurde. Doch schon heute sind die Absatzzahlen der gekrümmten Displays stagnierend. Diverse Hersteller reduzieren bereits jetzt die Modelle mit gebogenem Schirm in ihrem Produktsortiment. Der Anteil gebogener Bildschirme beträgt bei den TV-Geräten derzeit 10 Prozent. Die Analysten von IHS Markit erwarten ab 2019 für Westeuropa sinkende Verkaufszahlen der Curved-Fernseher. Nun ist HDR das Maß der Dinge. Doch was ist HDR (High Dynamic Range) genau und benötigt ihr neuer Fernseher oder Monitor dieses Feature tatsächlich?

Was bedeutet eigentlich HDR?

Was sollten Sie über HDR wissen? Stellen Sie sich vor, Sie sitzen auf Ihrem Sofa und sehen aus dem Fenster in den Himmel. Das Bild, das Sie sehen, ist erst einmal nichts Besonderes – könnte man meinen. Unser Sehvermögen leistet in diesem Moment allerdings Beachtliches, um dieses sehr kontrastintensive Bild für uns auf die uns bekannte Art sichtbar zu machen. Unter anderem geschieht dies durch retinale Adaption, bei der die Wahrnehmung an unterschiedliche Helligkeitsbereiche angepasst wird. Würden Sie denselben Bildausschnitt mit einer Digitalkamera ohne einen speziellen HDR-Modus aufnehmen, so hätten Sie genau zwei unbefriedigende Möglichkeiten: einen unterbelichteten Innenraum und einen sichtbaren Himmel oder einen sichtbaren Innenraum und einen überbelichteten Himmel.

Abstrakt gesehen sind sich Ausdrucke der Bilder Ihrer Kamera und digitale Bilder mit einer Tiefe von 8 Bit grundsätzlich sehr ähnlich: Es sind Bilder mit absoluten Bildpunkten. Nicht mehr und nicht weniger. In ihrer digitalen Variante bilden sie als Bilder mit geringem Dynamikumfang (LDR, Low Dynamic Range) nur einen Bereich zwischen 0 (schwarz bzw. absolut dunkel) und 255 (weiß bzw. absolut hell) je Pixel und Farbkanal ab, ohne zusätzliche Informationen der beteiligten Pixel.

HDR (High Dynamic Range) hingegen ist ein Überbegriff für Bilder mit hohem Dynamikumfang, die primär aus Belichtungsreihen erstellt werden. HDR-Bilder mit hoher Bit-Tiefe können deutlich mehr Helligkeitsstufen und zusätzliche Informationen enthalten. Für eine realistische Aufnahme besagten Blickes aus Ihrem Zimmer in den Himmel gibt es damit zwei zufriedenstellende Möglichkeiten: Die Aufnahme mit Digitalkameras in Dateiformaten, die eine höhere Bit-Tiefe und einen erhöhten Dynamikumfang bieten – oder die Aufnahme einer Belichtungsserie.

Heutige digitale Foto- und Videokameras nutzen meist eigene Formate (beispielsweise RAW von Canon, NEF von Nikon, ARRIRAW von ARRI), um Bilder unkomprimiert abzuspeichern. Diese Bildformate sind im mittleren Dynamikbereich einzuordnen. Man könnte sie sinngemäß inoffiziell als MDR (Medium Dynamic Range) bezeichnen. Laut Herstellerangaben erreichen diese Bildformate einen Dynamikumfang von bis zu 15 EVs (Lichtwerten) bei einer maximalen Dateitiefe von 14 Bit. Der in Wirklichkeit nutzbare Dynamikumfang ist dabei allerdings geringer, da vor allem im dunklen Bereich ab einem gewissen Wert zunehmendes Bildrauschen sichtbar wird. Dennoch wird mit dem verwendbaren Dynamikumfang bereits ein großer Teil von alltäglichen Helligkeitskontrasten abgedeckt. Unkomprimierte Bilder mit höherer Bit-Tiefe lassen sich gemessen an LDR-Bildern deutlich umfangreicher weiterbearbeiten und Bildinformationen rekonstruieren.

HDR Special: LDR Einzelaufnahme mit geringem und höherem (unkomprimiert) Dynamikumfang

Größere Helligkeitskontraste oder Lichtquellen von sehr hoher Intensität wie zum Beispiel eine Aufnahme mit sichtbarer Sonne oder auch die direkte Aufnahme einer einzelnen Halogenleuchte in einem ansonsten dunklen Zimmer werden von diesem Dynamikumfang nicht vollständig abgedeckt. Diese Informationen können aktuell näherungsweise nur über Belichtungsreihen (Bracketing) mit mehreren Bildern aufgenommen werden. In einer Belichtungsreihe bilden unterbelichtete Bilder helle Bereiche und Lichtquellen detailreicher ab, überbelichtete Bilder hingegen erfassen Details in dunklen Bereichen des Motivs.

Die Einzelbilder dieser Belichtungsreihe werden im Anschluss mit entsprechender Software zu einem einzelnen Bild mit hoher Bit-Tiefe weiterverarbeitet. Jedes Pixel des resultierenden Bildes besitzt nun mehr Helligkeits- und Farbinformationen verglichen mit einem einzelnen 8-Bit-Bild oder einem Bild mit höherer Bit-Tiefe, aber einen geringeren Dynamikumfang. Theoretisch ist damit ein fast unbegrenzter Dynamikumfang möglich, allerdings sind helle Lichtquellen wie die Sonne selbst bei kleinster Belichtungseinstellung zu hell, so dass hier die Aufnahmekapazität bzw. -qualität begrenzt sind. Auf der Seite von dunklen Bildbereichen nimmt das Rauschverhalten zu, bzw. das Verhältnis von auftreffenden Photonen auf dem Sensor gegenüber Sensorstörungen verschlechtert sich, so dass auch hier der Aufnahmebereich begrenzt ist.

HDR aus einer Belichtungsreihe realistisch, naturnah und surreal, überzeichnet

Der Vollständigkeit halber soll hier am Rande gesagt sein, dass es noch weitere Möglichkeiten gibt, auf den ersten Blick ähnliche Ergebnisse zu erzielen. Zu nennen wären kamerainterne Bildverbesserungen des eigenen unkomprimierten Formats sowie automatische Belichtungsreihen mit anschließender interner Verarbeitung. Darüber hinaus gibt es die Methode eines Fake-HDR- oder Pseudo-HDR-Bildes, bei dem aus einem unkomprimierten Format einer Kamera zwei oder mehr unterschiedliche Belichtungsstufen extrahiert werden. Im Anschluss werden diese als Belichtungsreihe verarbeitet. Der Dynamikumfang eines echten HDR- Formats wird damit natürlich nicht erreicht.

 

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