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HDR auf dem Smartphone-Display kurz erklärt

Tobias Czullay 08.06.2018 - 14:56|0
HDR auf dem Smartphone-Display kurz erklärt

Das Rennen um die höchste Auflösung ist zumindest für den Smartphone-Bildschirm vorerst beendet. Jetzt zählen neue Technologien, die die Qualität der Darstellung verbessern. Eine davon ist HDR. Wir erklären euch, wie HDR überhaupt funktioniert und welchen Mehrwert es auf dem Smartphone-Display bietet.

HDR dürfte vielen Smartphone-Besitzern schon ein Begriff sein, viele Kamera-Apps bieten einen entsprechenden Aufnahmemodus an. Für die Fotografie bedeutet HDR, oder "High Dynamic Range", dass bestenfalls zeitgleich drei Aufnahmen angefertigt und miteinander verrechnet werden. Weil diese drei Fotos unterschiedlich belichtet sind - eines davon entspricht einer von der Kamera gemessenen Idealbelichtung, eines ist über- und eines unterbelichtet -, ergibt sich bei der Zusammenführung ein Einzelbild mit besonders großem Dynamikumfang.

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Mit den Informationen aus dem zu dunkel belichteten Foto werden ausbrennende Lichter maskiert, die zu helle Belichtung liefert Details für die in der Normalaufnahme absaufenden Schatten - es ergibt sich also auch unter kontrastreichen Lichtbedingungen ein "perfektes" Foto. Außerdem erhalten Farben mehr Nuancen, Kontraste mehr Tiefe.

Testfoto mit der Kamera des Honor 8 Pro | (c) Areamobile
Testfoto ohne HDR: Schatten sind vor allem an den Gebäuden zu dunkel, Wolken teils ausgebrannt
Testfoto mit der Kamera des Honor 8 Pro | (c) Areamobile
Testfoto mit HDR: Schatten sind aufgehellt, Wolken etwas abgedunkelt

Hellere Displays und mehr Farben

Was für die Fotografie gilt, gilt nur bedingt für die Bildschirmanzeige. Natürlich können einmal abgedrehte und gespeicherte Filme oder Fotos auch auf einem HDR-Display nicht so verändert werden, dass aus ausgebrannten Lichtern und absaufenden Schatten verlorene Details zurück erlangt werden. Dafür können HDR-fähige Fernseh- oder Smartphone-Bildschirme in HDR aufgenommene und gespeicherte Medien eben so darstellen, wie sie eigentlich aussehen sollen: Mit hohem Kontrast und viel mehr Farbabstufungen als bei SDR-Inhalten ("Standard Dynamic Range").

Dolby Vision auf dem LG G6 | (c) Dolby & LG
Dolby Vision auf dem LG G6 | (c) Dolby & LG
Sony Xperia XZ1 (links) gegen Xperia XZ2 (rechts) | (c) Areamobile
Sony Xperia XZ1 (links) gegen Xperia XZ2 (rechts)

Während Standard-Bildschirme nur eine Farbtiefe von 8 Bit darstellen, erreichen HDR-Displays 10 Bit oder sogar 12 Bit. Ein SDR-Display stellt jede Primärfarbe - Rot, Grün, Blau - mit bis zu 256 Abstufungen dar. Weil diese Farben gemischt werden, ergibt sich aus 256 x 256 x 256 eine Palette von 16,7 Millionen möglichen Farben. Ein HDR-Display mit 10-Bit-Farbtiefe stellt je Farbe 1.024 Abstufungen dar und kommt daher auf knapp 1,1 Milliarden, das 12-Bit-Display mit 4.096 Abstufungen sogar auf etwa 68,7 Milliarden Farben.

Ausschlaggebend für die Darstellung des höheren Farbraums sind die maximale Helligkeit und der maximal erreichbare Schwarzwert des Bildschirms. Denn je mehr Abstufungen in der Helligkeit möglich sind, desto mehr dunkle und helle Mischfarben werden auch ausgeben. Während gängige SDR-Inhalte auf eine Helligkeit von lediglich 100 cd/m² ausgelegt sind - unabhängig von der tatsächlich erreichten Leuchtkraft eines Displays -, da setzen HDR-Inhalte hellere und kontrastreichere Bildschirme voraus.

Subpixel auf einem LCD-Display | (c) Von Richard Bartz, München aka -- Makro Freak - Eigenes Werk, Copyrighted free use, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12748727
Subpixel auf einem LCD-Display | (c) Von Richard Bartz, München aka -- Makro Freak - Eigenes Werk, Copyrighted free use, Wikipedia
Additive Farbmischung | (c) Von Quark67 - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=818982
Additive Farbmischung | (c) Von Quark67 - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, Wikipedia

Ein Pixel auf einem OLED- oder LCD-Bildschirm hat in der Regel drei Subpixel - Rot, Blau und Grün - , die bei ihrer maximalen Helligkeit ein weißes Pixel ergeben. Leuchten die Subpixel hingegen unterschiedlich hell, entstehen Farbmischungen. Sind beispielsweise nur rote und grüne Subpixel hell, entsteht Gelb, Rot und Blau ergeben zusammen Magenta. Je heller die Pixel leuchten oder angeleuchtet werden können, desto mehr Spielraum besteht für diese "additive Farbmischung" und desto mehr Farbstufen kann der Bildschirm zwischen dem maximalen Schwarz und der maximalen Helligkeit darstellen.

Mobile HDR Premium, HDR10 und Dolby Vision

HDR-kompatible Smartphones werden in einigen Fällen durch das Label "Mobile HDR Premium" gekennzeichnet. Darin hat der Interessenverbund UHD Alliance Mindestanforderungen formuliert, die ein mobiles Gerät für die Wiedergabe von HDR-Inhalten erfüllen muss. Dazu zählen ein Dynamikumfang zwischen 0,0005 und 550 cd/m², 10-Bit-Farbtiefe und eine 90-prozentige Abdeckung des DCI-P3-Farbraums.

Dolby Vision | (c) Dolby
Dolby Vision | (c) Dolby
Mobile HDR Premium | (c) UHD Alliance
Mobile HDR Premium | (c) UHD Alliance

Derzeit konkurrieren zwei HDR-Standards miteinander, HDR10 und Dolby Vision. Der lizenzfreie HDR10-Standard stellt Inhalte in 10 Bit dar und findet auf Smartphones die häufigste Anwendung. Dolby Vision schafft theoretisch 12 Bit, kann Metadaten des Wiedergabegeräts auslesen und ist dadurch dynamisch - die Qualität der Anzeige richtet sich nach dem gerade wiedergegebenen Inhalt und der Helligkeit des Bildschirms. Einige wenige Smartphones wie das LG G6 können die Dolby-Vision-zertifizierten Inhalte wiedergeben, Farben und Kontraste entsprechen dann einem von Dolby abgesegneten Ideal. Software auf den Geräten soll die Anzeige so weit wie möglich der eines großen HDR-Fernsehers angleichen, allerdings gibt es wegen der technischen Limitationen sehr wohl sichtbare Unterschiede in der Qualität.

Die Streaming-Plattformen Amazon Video und YouTube unterstützen HDR10, Netflix akzeptiert sowohl auf HDR10 als auch auf Dolby Vision geeichte Geräte. Die meisten Hersteller weisen HDR-Unterstützung bei ihren neuen Top-Smartphones aus, jedoch bestimmen auch die Anbieter, auf welchen Geräten HDR-Inhalte wiedergegeben werden können. Wichtig: Auf einem HDR-Bildschirm werden nur ausgewiesene HDR-Inhalte in HDR angezeigt, SDR-Inhalte nicht. Sony bietet auf den Xperia-XZ2-Smartphones zwar ein HDR-Upscaling für Standardinhalte an, "echtes" HDR wird damit aber nicht erreicht.

Diese Smartphones haben ein HDR-Display

Zu den HDR10-fähigen mobilen Geräten zählen Samsungs Galaxy-S8- und Galaxy-S9-Smartphones, das Galaxy Note 8 sowie Galaxy Tab S3 und Galaxy Book, Sonys Xperia XZ Premium sowie die Modelle der Xperia-XZ1- und XZ2-Serie, das HTC U12 Plus, Huawei Mate 10 Pro und P20 Pro sowie LG V30 und G7 ThinQ. Neben HDR10 für Dolby Vision zertifiziert sind das LG G6 sowie Apples iPhone 8, iPhone 8 Plus und iPhone X sowie iPad Pro 10.5 und iPad Pro 12.9 (2017).

Mehr zum Thema: iPhone-Display, AMOLED-Display

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