High Dynamic Range-Bilder

HDR erklärt
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Das menschliche Auge ist ein Wunderwerk der Natur. Die Informationen, die durch die Linse fallen und von der Netzhaut eingefangen werden, sind weitaus höher, als es elektronische Bildschirme heutzutage überhaupt technisch in der Lage sind darzustellen. Entwickler streben daher stetig nach neuen technischen Optimierungsmöglichkeiten. Neuester Trend ist dabei in der modernen Technik das sogenannte HDR, das High Dynamic Range-Bild. Doch was muss man sich unter diesem technischen Kürzel, das schon alsbald mit 3D oder Ultra High Definition in einem Atemzug genannt werden wird, vorstellen? Was sind HDR-Bilder und was darf Ottonormalverbraucher von der neuen Bildtechnik erwarten?

Dynamische Technik für hochwertigen Bildgenuss

Hin und wieder kann der Schein trügen. Vor allem beim Elektronikfachhändler oder Online, wenn von HDR in den technischen Details eines Fernsehers oder Computerbildschirms die Rede ist. Der sogenannte High Dynamic Range bezeichnet einen höheren Dynamikumfang, als er beim Standard Dynamic Range der Fall ist. Dieser Bereich bezeichnet das Verhältnis aus den größten und den kleinsten Werten einer Frequenz. Solche Frequenzen gehen allerdings weit über Bildtechnik hinaus, auch beim Ton oder bei Druck und Strahlung spricht man vom High Dynamic Range. Im Bezug auf Fernseher ist lediglich vom Bild die Rede, wenn im Prospekt mit HDR geworben wird.

Das High Dynamic Range Image, also eigentlich HDRI abgekürzt, bezeichnet ein digitales Bild mit detailreicher Darstellung von Helligkeitsunterschieden. Solche Aufnahmen werden entweder durch 3D-Modelling am Computer erzeugt oder mit spezieller und recht teurer Ausrüstung aufgenommen. Zudem können sie durch Bildbearbeitung einer Serie von digitalen Low Dynamic Range-Bildern mit unterschiedlichen Helligkeitswerten erstellt werden. Das Problem bei HDR-Bildern ist die aktuell schwer zu bewerkstelligende Darstellung auf einem optischen Medium. Auf einem Löwenanteil moderner Ausgabegeräte lassen sich die detaillierten Unterschiede in den Helligkeiten und Kontrastwerten nicht darstellen. Und bei der nachträglichen Umwandlung via Tone Mapping in ein anzeigbares LDR-Bild entstehen Bildartefakte, die den ästhetischen Eindruck des Bildes stark verändern.

Probleme bei der Anwendung

Obwohl bereits im 19. Jahrhundert an einer größeren Brillanz und Leuchtdichte von Bildern gearbeitet wurde, gab es erst 1985 unter Gregory Ward die erste praktische Anwendung von HDR-Bildern. Bei der vom US-Amerikaner entwickelten Rendering-Software Radiance wird intern bei der Speicherung von Helligkeitswerten der Gebrauch von Gleitkommazahlen genutzt. Da allerdings Informationen verloren gegangen wären, wenn die Bilder unter herkömmlichen Dateiformaten gespeichert worden wären, entwickelte Ward das Radiance-HDR-Format. Die große Spanne von Helligkeitswerten macht der modernen Technik auch heute noch zu schaffen. Kathodenstrahlröhrenbildschirme wären in der Theorie in der Lage solch einen Umfang an Helligkeitswerten darzustellen, ihre niedrige Leuchtdichte allerdings machen eine solche Verwendung allerdings unsinnig. Und auch Flüssigkristallbildschirme, die hohe Helligkeitswerte erreichen können, scheitern bei der Darstellung eines HDR-Signals, da die einzelnen Pixel eine zu hohe Leuchtkraft besitzen und so die umgebenden Pixel überlagern. Wandelt man ein HDR-Bild zu einer Abbildung mit geringerem Dynamikbereich um, wird das sogenannte Tone Mapping benutzt. Diese Technik verringert allerdings den Kontrast und kann daher den Detailreichtum eines „echten“ HDR-Bildes nicht nachempfinden.

Fernsehen in farbenprächtiger Brillanz

Doch nur weil eine Vielzahl der heutigen Technik nicht zu einer optimalen Darstellung von Bildern solcher Qualität fähig ist, bleibt dem Endverbraucher trotzdem der Genuss von High Dynamic Range Images nicht verwehrt. Bereits heute werden einige Fernseher von Sony, Panasonic oder anderen größeren Firmen hergestellt und im Handel vertrieben, die eine Ausgabe des Bildsignals unterstützen – selbst in kleineren Preissegmenten unterhalb von 1000 Euro, wie der Panasonic Viera TV oder der Sony KD XD8005 TV. Zumeist ist dabei ein guter Blick beim Kauf gefragt, weil HDR noch in der Werbung einen kleineren Rang einnimmt, als das aktuell sehr populäre 4k bzw. Ultra High Definitions. Ein Standard, den zudem jeder HDR-fähige Fernseher aktuell besitzen sollte.

Gaming und Virtual Reality

Einen solchen Fernseher benötigt man allerdings auch dringend, wenn man im Heimkonsolenbereich die optische Brillanz genießen möchte. Zusätzlich zur Ankündigung der PlayStation 4 Pro, die ehemals unter dem Namen PlayStation Neo geführt wurde und auch die Ausgabe von HDR-Signalen unterstützt, wurden auch die PlayStation 4 und seine Slim-Variante mit einem Software-Update ausgestattet, das ausgewählte Spiele optisch auf diese Weise befeuern soll. Der Clou daran: Selbst ältere Titel wie ‚Knack‘ oder ‚inFamous: First Light‘ profitieren davon, denn den Entwicklern wird selber überlassen, ob sie ihre PlayStation 4-Spiele auf dieses neue Bildlevel heben wollen. Auch die Xbox One S sowie die 2017 erscheinende Xbox One Scorpio unterstützen das farbenprächtige Format.

PC-Spieler können zwar bereits jetzt auf Grafikkarten von Nvidia AMD, die bereits 2015 mit der Produktion und dem Vertrieb solcher Technik begannen, schauen, allerdings hinken die Hersteller von Monitoren noch hinterher. Genauso dürften auch Fernseherbesitzer in die Röhre schauen, wenn Filme oder Serien bzw. ganze Sender nicht umstellen und ihr Signal an die neue Technik anpassen. Doch HDR ist auch bei Virtual Reality ein Thema. Die Nähe zum Vermögen des menschlichen Auges wird der Immersion in VR zuträglich sein, auch wenn die aktuelle Displaytechnik von PlayStation VR, Oculus Rift oder HTC Vive HDR noch nicht unterstützt.