Über den Farbraum

Kein Aufnahme- oder Wiedergabegerät ist in der Lage, das volle Farbspektrum zu erfassen und anzuzeigen, das für das menschliche Auge sichtbar ist. Folglich können Aufnahme- oder Wiedergabegeräte nur diese Farben nur zum Teil aufnehmen, bearbeiten, darstellen oder ausgeben. Dieser Bereich reproduzierbarer Farben wird als Farbraum oder Farbgamut eines Geräts bezeichnet. Außerdem erfassen, verarbeiten und zeigen Geräte unterschiedliche Verhältnisse zwischen den hellsten und dunkelsten Teilen eines Bildes, von reinem Schwarz bis zum hellsten Weiß. Dieser Luminanzbereich wird als Dynamischer Bereich bezeichnet. Zusammen definieren diese Attribute den Farbraum eines Bildes oder Gerätes.

Standard-Gamut vs. breitem Farbgamut

Herkömmliche Computerdisplays und HDTV-Geräte unterstützen einen eingeschränkten Farbraum, der auf dem alten Industriestandard Rec. 709 basiert. Rec. 709-Geräte (und für diese erstellte Videoinhalte) verfügen über einen Standard-Farbgamut, der eingeschränkten Farbpalette, die in HDTV-Fernsehsendungen, auf DVD oder Blu-ray Disc angezeigt werden.

Die neuere Display-Generation – einschließlich 4K-Fernsehgeräten und Computerdisplays, Apple TV 4K und neueren Mac- und iOS-Geräten – kann eine wesentlich breitere Farbpalette rendern. Diese Geräte mit breitem Farbgamut stellen lebendigere und realistischere Farbtöne dar (zusätzlich zu all den Farbtönen, die auf Geräten mit Standard-Gamut angezeigt werden können). Infolgedessen hat die Videoindustrie einen breiteren Farbgamut als Standard übernommen, der Rec. 2020 heißt.

SDR im Vergleich zu HDR

Ältere Displays und Fernseher können nur eine begrenzte Helligkeit wiedergeben, die als ihr Dynamischer Bereich bezeichnet wird.

Der Standard-Dynamikbereich (Standard Dynamic Range, SDR) ist der herkömmliche Bildgebungsansatz, der einen engen Bereich von Luminanzwerten (Helligkeitsstufen) und Farbwerten erfasst, verarbeitet und anzeigt. SDR kann einen maximalen Luminanzwert von rund 100 Nits (Candela pro Quadratmeter) und einen Dynamikbereich von 6 bis 10 Stopps darstellen.

Der Hohe Dynamikbereich (High Dynamic Range, HDR) erfasst, verarbeitet und zeigt einen viel größeren Bereich von Luminanz- und Farbwerten an. HDR kann Luminanzwerte von bis zu 10.000 Nits und einen Dynamikbereich von 14 Stopps oder mehr darstellen.

HDR-Displays (High-Dynamic-Range) verarbeiten Videobilder normalerweise mit 10 oder 12 Bit pro Farbkomponente statt mit nur 8 Bit. Durch die zusätzlichen Daten können HDR-Bildschirme die Helligkeitswerte jeder Farbe präziser vom kleinsten zum höchsten Wert rendern. Hierdurch werden realistischere Farbübergänge erzeugt und mehr Details bei Schatten und Lichtern sichtbar.

Ein simuliertes Bild mit geteiltem Bildschirm, das SDR mit HDR vergleicht.

Es gibt verschiedene HDR-Formate, darunter HDR10, Dolby Vision, Hybrid Log-Gamma (HLG) und Perceptual Quantizer (PQ). Obwohl PQ in der Lage ist, Luminanzwerte von bis zu 10.000 Nits darzustellen, kann kein Display solche Werte darstellen. Daher müssen HDR-Inhalte mit einer geringeren Spitzenhelligkeit gemastert werden, die in der Regel bei 1.000 Nits liegt. Alle gängigen Formate erfordern, dass HDR mit einem breiten Farbraum bereitgestellt wird.

Bei der HDR-Bildgebung müssen die Luminanz- und Farbdaten während der gesamten Produktionspipeline erhalten bleiben: Bilder oder Clips müssen mit einem Gerät aufgenommen werden, das in der Lage ist, Farb- und Luminanzbereiche auf HDR-Niveau aufzuzeichnen, die HDR-Daten zu speichern und zu verteilen und dann auf einem Monitor anzuzeigen, der in der Lage ist, diese HDR-Daten mithilfe einer mathematischen Formel, der sogenannten Transferfunktion, in entsprechende Lichtwerte auf dem Bildschirm umzuwandeln. Wenn ein Monitor nicht in der Lage ist, HDR darzustellen, wird die Tonzuordnung angewendet, um den großen Bereich der Luminanzwerte in HDR-Bildern auf den kleineren Bereich der Helligkeitswerte zu beschränken, der von einem SDR Display unterstützt wird.

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