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Bessere Bilder für UHD

Bessere Bilder für UHD

Zu den beiden Messen IBC 2014 in Amsterdam und der IFA 2014 in Berlin spielte das Thema Ultra High Definition (UHD) eine wichtige Rolle. Diskutiert wurden hier auch Möglichkeiten der Bildverbesserung für das neue ultrahochauflösende Fernsehen. Dolby Laboratories nutzte die Gelegenheit, um sein darauf abzielendes Projekt Dolby Vision vorzustellen.

Ultrahochauflösende Fernseher bestechen mit einem scharfen, klaren Bild, doch die tatsächliche Bildverbesserung von UHD gegenüber HD liegt nicht allein in der vierfachen Menge der Pixel, sondern in der Darstellung eines größeren Farbraums, dem Wider Color Gamut (WCG), eines größeren Kontrastumfangs, der High Dynamik Range (HDR), und nicht zuletzt in einer größeren Helligkeit des Bildschirms. Diese Features werden jedoch erst in der UHD-Umstellungsphase 2, die frühestens 2017/18 beginnt und vorerst noch standardisiert werden müssen, eine Rolle spielen. Einer der Vorreiter in der Entwicklung von HDR-Bildern in Dolby mit seinem Projekt Dolby Vision, das während der IFA an den Ständen von Philips und TCL präsentiert wurde und unabhängig von der UHD-Entwicklung ist. Auch auf der IBC 2014 in Amsterdam stellte Dolby das Dolby-Vision-Projekt vor.

Zur Ausgangslage. Der aktuelle Fernsehstandard für HDTV (Rec. ITU-R BT.709) sieht eine maximale Helligkeit (Leuchtdichte) von 100 cd/m² (auch Nits genannt) vor. Moderne Displays unterstützen in der Regel nicht mehr als 300 bis 400 Nits. UHD-Bildschirme der Phase 1 hingegen erreichen maximal 1.000 Nits. Zum Vergleich: Kinofilme erreichen maximal 48 Nits, die Filmindustrie hätte jedoch gerne 10.000 Nits und einen Schwarzwert von 0,005 Nits, was einem Kontrastverhältnis von 2.000.000:1 entspricht und im Grunde auch für HDR angestrebt wird. Das menschliche Auge kann sich gleitend innerhalb eines Bereichs von 0,000001 Nits (entspricht Sternenlicht) und 100 Mio. Nits (starkem Sonnenlicht) anpassen. In Umgebungen mit unterschiedlicher Helligkeit erfasst das Auge einen Dynamikumfang zwischen 177.000 und -0,25 Nits – es kann also gleichzeitig dunkle Ecken, als auch von Sonnenlicht erleuchtete Stellen im Detail erkennen.

Im Vorfeld der IFA 2014 erläuterte Roland Vlaicu, Vice President, Consumer Imaging, Dolby Laboratories, Inc., bei einem Pressetag die Idee und die Technik hinter Dolby Vision. Dolby baute ein Protodisplay mit 20.000 Nits und hat Zuschauern Bilder mit hohem Kontrastumfang in verschiedenen Helligkeitsstufen gezeigt. Besonders gut kam die Version an, die nur mit Maximalleistung des Displays anzuzeigen war. „Was vom Zuschauer als bestes Bild beurteilt wurde, entspricht einer Leuchtdichte, die 200 mal und einem Kontrast, der 4.000 mal höher liegt als der heutige Standard“, stellte Vlaicu fest. Womit das für die Entwicklung von Dolby Vision definiert war.

Farbraum

Ebenfalls wichtig: der Farbraum. Bei der Fachveranstaltung „Von Ultra HD zu UHDTV“ der Deutschen TV-Plattform während der IFA wurde gerne das Beispiel heran gezogen, dass das Rot der Londoner Doppeldeckerbusse zur Zeit noch aus dem darstellbaren Farbraum herausfällt und daher im Fernsehen noch nie in dem richtigen Rot zu sehen war. Zwar ist der Farbraum, der alle natürlichen Farben abdeckt als ITU-R BT.2020 bereits standardisiert, aber es gibt noch keine Displays, die ihn abbilden können. Die meisten Hersteller von UHD-Fernseher werben damit, dass ihre Geräte in der Lage sind angelieferte Bilder im Bereich Farbe und Kontrast nachträglich durch Berechnungen zu verbessern. Eine Methode, die ihre natürlichen Grenzen hat, denn Daten, die nicht vorhanden sind, können nicht repliziert werden. Berechnungen können daher nur Annäherungswerte erzeugen. Um das Original nicht erraten zu müssen, wird mit Dolby Vision der umgekehrte Weg gegangen, bei dem Farbraum und Kontrast wie aufgezeichnet vorhanden bleiben. Um das zu erreichen, arbeitet Dolby mit Hollywood-Studios zusammen, die ihre Filme in Dolby Vision mastern. Bei diesen Filmen wird in den Metadaten ein Algorithmus abgelegt, der bei der Wiedergabe auf TV-Geräten die jeweils beste Abbildungsleistung des Geräts errechnet und nutzt.

Chip für Dolby Vision

Für Dolby Vision ist ein Chip im Fernseher notwendig, außerdem muss das Display selbst in der Lage sein, DV abzubilden. Das werden eher Geräte im High End-Bereich sein. Die ersten Chips werden im Januar auf den Markt kommen. Die ersten Dolby Vision-Fernseher werden zunächst in den USA auf den Markt kommen. Geplant ist, die Signale mit zwölf Bit zu übertragen. Erste Dolby Vision-Produktionen werden zuerst über Streaming-Dienste und Spielekonsolen erhältlich sein. Auch Set-top-boxen sollen entsprechen ausgerüstet werden.

Auf der IBC sprach Dolby mit den Herstellern von Broadcast-Kameras Ikegami und Grass Valley, die einen Standard implementiert haben, der den natürlichen Farbraum und Kontrast erhält, den Dolby Vision sichtbar macht. „Es wird aber noch dauern, bis Dolby Vision voller Teil der Broadcast-Infrastruktur sein wird“, merkt Vlaicu an.

FilmLight verkündete indes zur IBC 2014, dass sein Color Grading System Baselight in der Version 4.4 den vollständigen Support des HDR-Farbraums von Dolby Vision bietet. Am IBC-Stand von Dolby in Halle 2 zeigte Colourist Shane Ruggieri wie mit Baselight das erweiterte HDR-Farbspektrum und -Kontrastvermögen genutzt wird. Seit der ersten Vorstellung von Dolby Vision auf der NAB 2014 ist Baselight laut FilmLight das einzige Grading-System, das bislang Dolby Vision komplett unterstützt. Baselight-Anwender Deluxe nutzt die Technologie bereits beim Mastering von Serien-und Langformat-Produktionen in seiner Hollywood-Niederlassung.

Display Prototyp

Dolby stellte zur IBC in einer Technologie-Demo auch einen Dolby Display Prototypen vor, der Dolby Vision unterstützt und in die ARRI ALEXA XT-Kamera, in FilmLight FLIP und Codex Vault integriert werden soll. FilmLight FLIP ist ein Echtzeit-Bildprozessor, der bereits am Set die exakte Bildkontrolle erlaubt. Die Vault Plattform von Codex ist ein modulares Workflow-System welches schnelle Übertragungen von Kamera-Daten auf einen internen Speicher, Metadaten-Management, Transkoding und Archivierung auf LTO Tapes ermöglicht.

Die Demonstrationen von Dolby Vision zur IBC 2014 und zur IFA 2014 überzeugten voll und ganz und waren darüber hinaus noch erstaunlich nachhaltig. Denn nicht nur im direkten Vergleich haben die Dolby-Vision-Versionen satte Farben, keine überstrahlten, abgesoffenen oder ausgewaschenen Stellen; feinste Zeichnungen, etwa von Wolken oder im Schatten, sind deutlich sichtbar – auch viel später beim normalen Fernsehen mit HDTV-Bild fällt deutlich auf, was hier eigentlich alles nicht sichtbar ist – so sehr hat sich die Demonstration ins visuelle Gedächtnis eingeprägt. 

Ein weiterer Schritt bei der Bildverbesserung wird die Quantum Dot LCD-Technologie sein, die nach Ansicht von Dolby Vice President Vlaicu die Display-Technologie revolutionieren wird. Sie sind heller und stromsparender als bisherige LCD-Panels und professionelle Quantum Dot-Monitore erreichen schon 2.000 Nits.

Thomas Steiger

MB 7/2014

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