Erfenis uit het verleden
Om te snappen wat het voordeel is van HDR, moeten we eerst kijken naar de erfenis die SDR met zich meedraagt. De manier waarop SDR-beeldschermen traditioneel werken en de signalen die ze aangeleverd krijgen, zijn namelijk nog altijd gebaseerd op het tijdperk van de beeldbuis. Een van de eigenschappen van beeldbuizen was dat deze een beperkte maximale helderheid hadden van ongeveer 100 cd/m², ook wel 100 nits genoemd. Om dat in perspectief te plaatsen: op een bewolkte dag is de gemiddelde lichtintensiteit buiten zo’n 4000 tot 7000 cd/m², terwijl dat op een zonnige dag gemakkelijk kan oplopen tot 30.0000 cd/m².
Om dat enorme helderheidsbereik weer te geven op een scherm met een maximale helderheid van 100 cd/m², moet het signaal uiteraard in helderheid gecomprimeerd worden en worden zeer heldere elementen er zelfs gewoon ‘afgeknipt’, wat clipping genoemd wordt. Afhankelijk van de gebruikte camera en de mastering kan het bijvoorbeeld prima zo zijn dat het signaal wordt begrensd op 5000 cd/m², waarbij alle helderheidsgradaties daarboven als volledig wit worden weergegeven. Dat signaal met een maximum van 5000 cd/m² wordt vervolgens middels mapping omgezet naar een 0-100 cd/m² bereik dat standaard televisies kunnen weergeven. Afhankelijk van het toestel zal dat bereik bij moderne televisies overigens weer opgerekt worden naar bijvoorbeeld 0-400 cd/m², maar hierbij wordt dus geen extra detail teruggewonnen.
HDR-weergave werkt anders. De huidige HDR-formaten bieden ondersteuning voor piekhelderheden tot 10.000 cd/m², al wordt er afhankelijk van de implementatie (voorlopig) ook gekozen voor een bereik tot ‘slechts’ 1000 of 4000 cd/m². De HDR-normen zoals die er nu zijn komen qua helderheid dus nog altijd niet overeen met wat we in de natuur tegenkomen, maar het beschikbare bereik wordt gemapt naar de maximale helderheid die de norm kan weergeven.
Dat is overigens niet per definitie een nadeel: onze ogen hebben – zonder met de iris te knijpen – sowieso een beperkt bereik. Als je na een donkere scene ineens een beeld met een helderheid 30.000 cd/m² voorgeschoteld kreeg, zou dat bepaald geen prettige ervaring zijn.
Absolute helderheid
HDR biedt niet alleen signalen met een groter helderheidsbereik, het werkt ook fundamenteel anders dan SDR. Waar SDR-televisies het bereik van het SDR-signaal eigenlijk altijd compleet kunnen weergeven zonder het inkomende signaal te clippen, wordt er bij HDR-signalen juist vanuit gegaan dat het beeldscherm mogelijk niet het complete bereik van het signaal kan weergeven.
De maximale signaal-helderheid van 10.000 cd/m² bij HDR10 - de de facto standaard van dit moment – kan nog door geen enkele televisie gerealiseerd worden. Sterker nog, de helderste consumentenmodellen van dit moment halen ‘slechts’ ongeveer 2000 cd/m². De HDR10-standaard houdt hier rekening mee, in zoverre dat de belangrijkste elementen van het beeld in het lage helderheidsbereik zitten, grofweg onder 500 cd/m². De highlights die daar bovenuit komen, kunnen afhankelijk van de manier waarop het materiaal is gemasterd oplopen tot 1000, 4000 of zelfs 10.000 cd/m².
De HDR10 standaard gaat daarbij uit van een absolute helderheid die de televisie moet volgen. Bij een 10-bits HDR signaal bijvoorbeeld staat bitwaarde 691 altijd voor een helderheid van 500 cd/m². Elke televisie die een HDR10-signaal weergeeft, zou in theorie dus precies even helder moeten zijn bij weergave van hetzelfde signaal. Afhankelijk van de maximale helderheid van de televisie worden highlights daarbij daadwerkelijk helderder weergegeven, of op een bepaald moment geclipt. Een HDR-geschikte televisie met een maximale helderheid van 500 nits geeft alle signaalwaarden van 691 en hoger dus weer als witte pixels met een helderheid van 500 cd/m², terwijl een toestel met een hogere maximale helderheid van bijvoorbeeld 1000 cd/m², extra helderheidsniveaus kan weergeven en pas bij signalen van 1000 cd/m² zal clippen. Dat clippen gebeurt in de praktijk 'zacht', wat wil zeggen dat HDR-televisies signalen die qua helderheid net onder het maximum van het scherm zitten, ook al iets in helderheid verlagen, zodat de overgang naar puur wit geclipt beeld geleidelijk verloopt.
Of het principe van absolute helderheid een goed idee is, valt te betwisten. Hoe helder het beeld van een televisie moet zijn om er prettig naar te kijken is namelijk sterk afhankelijk van de hoeveelheid omgevingslicht, en daar houdt het concept van absolute helderheid feitelijk geen rekening mee. In de praktijk zien we dan ook dat fabrikanten van televisies zich hier niet aan houden, of in ieder geval de mogelijkheid bieden om ook bij HDR-materiaal de helderheid van het beeld naar eigen smaak aan te passen.
