Vier HDR-normen
Op het moment van schrijven zijn er vier serieuze HDR-normen, waarvan er drie daadwerkelijk gebruikt worden. Meerdere normen klinkt als slechts nieuws voor de consument, en dat is het deels ook, al is het maar omdat het gros van de HDR-geschikte televisies die tot nu toe verkocht zijn slechts één norm ondersteunen, met een goede kans dat die norm niet leidend zal zijn.
HDR10 (+)
Op dit moment is de 'open' HDR10-norm de standaard. Elke HDR-televisie die over de toonbank gaat, ondersteunt HDR10 en HDR-materiaal op 4K Blu-ray, Netflix en Amazon is allemaal in HDR10-formaat beschikbaar. HDR10 werkt met 10 bit kleur, ST2084 EOTF, ondersteunt wide color en een maximale helderheid van 10.000 nits.
Daarmee zijn uitstekende resultaten mogelijk, maar HDR10 heeft ook beperkingen. Zo is het niet backwards compatible met SDR-televisies. Geef je een HDR10-signaal weer op een normale (ultra hd) televisie, dan ziet het beeld er dankzij de ST2084 EOTF codering flets uit, met te weinig kleur en contrast. HDR10-signalen bevatten bovendien alleen statische ‘metadata’, informatie die aan de televisie vertelt wat het kleur- en helderheidsbereik is van een video of film. Op de IFA dit jaar kondigden Panasonic en Samsung aan samen te werken aan HDR10+, een uitbreiding op de HDR10 specificatie, waarbij ook dynamisch metadata gebruikt kan worden.
Een normale TV die de ST2084 EOTF van HDR beelden niet ‘begrijpt’, zal de beelden flets en kleurloos weergeven.
Dolby Vision
Dolby biedt oplossingen voor de beperkingen van HDR10, middels haar eigen ‘Dolby Vision’. Ook Dolby Vision maakt gebruik van een 10-bits signaal met ST2084 EOTF, ondersteuning voor wide color en een maximale helderheid van 10.000 nits. Door de mogelijkheid om aan het basissignaal een extra laag van 2 bits toe te voegen, kan Dolby Vision feitelijk echter 12 bits kleur reproduceren, en is het – afhankelijk van de toepassing – ook mogelijk om signalen compatible te laten zijn met SDR televisies.
Dolby Vision biedt daarnaast dynamische metadata, waarbij de televisie per scène of zelfs per beeld verteld wordt wat het bereik is waarmee gewerkt moet worden. Vooral voor LCD-televisies is dat een groot voordeel: bij een heldere dag-scène moet de backlight op volle helderheid staan, maar bij een opvolgende nachtscene kan deze wellicht ver dichtgedraaid worden om zo het zwartniveau te verbeteren. Dolby Vision kan deze informatie aan de televisie doorgeven, zodat deze zichzelf altijd optimaal kan instellen op beelden die nog moeten komen, in plaats van real time analyses op de inhoud van het beeld uit te voeren en te proberen zich daarop aan te passen.
Dolby Vision is in theorie dus een betere standaard dan HDR10, maar een nadeel is dat er op dit moment nog weinig televisies en weergavebronnen zijn die het ondersteunen. In 2016 voorzag alleen LG sommige televisies van zowel HDR10 als Dolby Vision. In 2017 heeft ook Sony high-end modellen met ondersteuning voor Dolby Vision, maar marktleider Samsung weigert Dolby Vision te implementeren op haar televisies en ook Panasonic en Philips doen vooralsnog niet mee. Dat heeft alles te maken met kosten. Dolby vraagt royalty’s voor Dolby Vision, en daarnaast is specifieke hardware nodig om het formaat te ondersteunen.
Hybrid Log Gamma
Het voordeel van de manier waarop de ST2084 EOTF de beschikbare bits verdeelt hebben we hiervoor besproken, evenals het nadeel, namelijk dat SDR-televisies deze mapping niet snappen. Hierdoor worden volgens ST2084 EOTF gecodeerde beelden weergegeven als ware het materiaal met een klassieke gammacurve, wat resulteert in een flets en contrastloos beeld.
Ten einde compatibiliteit met SDR-televisies te waarborgen, is Hybrid Log Gamma (HLG) ontwikkeld door de BBC en het Japanse NHK. Dit systeem gebruikt een standaard 10-bit signaal met wide color, waarbij over de onderste 60% van het bit-bereik een standaard gammacurve wordt toegepast zoals die ook voor SDR signalen gebruikt wordt. Dit betekent dat de donkere tinten en midtonen precies zo gemapt worden als normale televisies het gewend zijn, en deze dit ook foutloos kunnen weergeven.
Voor het bereik van 60 tot 100% wordt echter gebruik gemaakt van een logaritmische curve. Het effect hiervan is dat het gros van het beeld – alle helderheidstappen van zwart tot 60% van de bitwaarde – op HDR en SDR televisies identiek wordt weergegeven. Het bovenste deel van de curve vlakt echter snel af om hier meer ruimte te maken voor extra helderheidsniveaus. HDR-televisies met ondersteuning voor het HLG EOTF mappen de standaard gammacurve en het logaritmische deel automatisch naar de mogelijkheden van het scherm, terwijl SDR-televisies het logaritmische deel feitelijk niet goed interpreteren, maar toch een zeer acceptabel beeld laten zien dat voldoende kleur en contrast bevat.
Hybrid Log Gamma verschilt verder van HDR10 en Dolby Vision in dat het geen metadata bevat over het signaal, en er ook geen sprake is van absolute helderheid. Een HLG-signaal wordt door elke televisie dus anders weergegeven, zonder dat er clipping plaatsvindt bij toestellen met een lagere piekhelderheid. HLG heeft daarmee beperkingen ten opzichte van HDR10 en Dolby Vision, maar is door zijn backwards compatibiliteit wel zeer geschikt voor bijvoorbeeld tv-uitzendingen. Een ander voordeel van HLG is dat het eenvoudig via een firmware-upgrade aan bestaande HDR televisies toe te voegen zou moeten zijn. Samsung, LG, Panasonic, Sony en Philips bieden allemaal ondersteuning voor HLG bij een groot deel van hun 2017 televisies. Deels direct uit de doos, en deels door firmwareupdates. Ook sommige 2016 modellen worden middels firmwareupdates geschikt gemaakt voor HLG.
Hybrid Log Gamma gebruikt voor de donkere delen van het beeld de klassieke gammacurve, maar schakelt voor heldere delen over naar een logaritmische schaal. Beelden kunnen hierdoor ook op normale SDR televisies weergegeven worden.
SL-HDR1 / Technicolor
Het vierde en nieuwste HDR-formaat luistert naar de naam SL-HDR1 en is ontwikkeld door STMicroelectonics, Philips, CableLabs en Technicolor. SL-HDR1 wordt daarom ook wel ‘Technicolor HDR’ genoemd. Ook dit systeem werkt met een 10-bits signaal en biedt ondersteuning voor wide color. SL-HDR1 is een gelaagd systeem, waarbij de basis gevormd wordt door een 10-bits SDR-signaal dat ook door SDR-televisies weergegeven kan worden. In een tweede laag wordt daar dynamische metadata aan toegevoegd die HDR informatie bevat. Standaardtelevisies laten die tweede laag links liggen, terwijl HDR-televisies met ondersteuning voor SL-HDR1 de extra informatie toevoegen aan het basissignaal, met een HDR-beeld als gevolg. Op het moment van schrijven zijn er nog geen televisies te koop die SL-HDR1 ondersteunen, maar LG heeft al laten weten het formaat binnenkort met een firmwareupdate op haar 2017 modellen te gaan ondersteunen.
