Schnittstelle: HDMI 2.0a ermöglicht Übertragung von HDR-Formaten

Das HDMI Forum hat Version 2.0a der HDMI-Spezifikation veröffentlicht, die die Übertragung von High-Dynamic-Range-Videoformaten (HDR) ermöglicht. Diese gelten als vielversprechendes Kaufargument für neue UHDTV-Fernseher mit HDR-Unterstützung, da HDR viel stärkere optische Verbesserungen als die erhöhte Auflösung ermöglicht.

Bei den finalen Spezifikationen bezieht sich das HDMI Forum auch auf den im Januar von der Consumer Electronics Association (CEA) veröffentlichten Standard CEA-861.3 für HDR Static Metadata Extensions, die HDR-fähigen Wiedergabegeräten zusätzliche Informationen zur Darstellung von HDR-Inhalten übermitteln.

Aktuelle TV-Standards basieren noch auf Röhrenfernsehern

Die aktuellen TV-Standards tragen noch den Limitierungen von Röhrenfernsehern bei Kontrast und Helligkeit Rechnung und nutzen selbst die technischen Fähigkeiten, die nicht HDR-fähige Flachbildfernseher bieten, nicht aus. Die TV-Signale werden vom in der Regel deutlich besseren Ausgangsmaterial moderner Kameras auf eine relativ niedrige Leuchtdichte von 100 cd/m² heruntergerechnet und bieten nur einen geringen Kontrast – Glanzlichter sind nicht besonders hell und Schwarz nicht wirklich schwarz, Details gehen verloren. So wird zum Beispiel blauer Himmel nur mit einer Leuchtdichte von 7 cd/m² dargestellt und ist damit weit von der Realität eines leuchtend blauen Himmels entfernt. Auch beim Umfang des Farbraums von herkömmlichem HDTV (Rec. 709) gibt es Verbesserungsbedarf.

HDR stellt Anforderungen an Helligkeit, Kontrast und Farbraum

Für HDR sind also gleichermaßen eine höhere Helligkeit, ein höherer Kontrast und ein größerer Farbraum notwendig. Der in Rec. 2020 für UHDTV definierte Farbraum ist dementsprechend auch deutlich größer und die Farbtiefe wurde auf 10 Bit erhöht. In Kombination mit einer höheren Maximalhelligkeit und tieferen Schwarzwerten werden bei HDR sowohl in hellen als auch in dunklen Bereichen des Bildes mehr Details dargestellt.

Um dies bei LCDs zu realisieren, ist unter anderem eine lokal dimmbare, möglichst farbtreue Hintergrundbeleuchtung des Displays notwendig. Im Idealfall sind dies hunderte einzeln ansteuerbare RGB-LEDs mit hoher Leuchtkraft, die auf sehr kleiner Fläche eine Anpassung der Beleuchtung an das Bild erlauben, um einen hohen Kontrast zu erreichen. OLED-Displays haben technologiebedingt zwar durch das „echte“ Schwarz einen für LCDs vermutlich nie erreichbaren Kontrast, die maximale Helligkeit bleibt bislang jedoch hinter LC-Displays zurück.

Auf Software-Seite wird HDR zum Beispiel vom Videostandard HEVC unterstützt, der über die Range Extensions auch Informationen zur Umwandlung und Darstellung von HDR-kodierten Inhalten auf verschieden leistungsfähigen Displays liefern kann.

Dolby Vision ist „HDR Deluxe“

Auf die Spitze treibt den HDR-Gedanken Dolby Vision, das technisch noch deutlich über die Eckdaten von UHD hinaus geht, dafür aber auch leistungsfähigere Technik benötigt – die maximale Leuchtdichte eines Dolby-Vision-Displays beträgt bis zu 4.000 cd/m², also 40 Mal mehr als bei einem gängigen TV-Signal.

Zur Übertragung kann Vision aus Gründen der Kompatibilität bestehende Codecs wie AVC und HEVC nutzen, die als Basisschicht fungieren, die auch von anderen Geräten verarbeitet werden kann. Dazu kommt eine Erweiterungsschicht mit Metadaten für den größeren Farbraum und 10 oder sogar 12 Bit Farbtiefe, die nur von Dolby-Vision-Geräten verarbeitet wird. Durch die zusätzlichen Informationen soll die Datenrate um 20 bis 25 Prozent steigen.

Mit der Aktualisierung auf Version 2.0a ist HDMI nach superMHL die zweite Schnittstelle, die die Übertragung von HDR-Daten unterstützt. Davon abgesehen ist superMHL aktuell in allen Bereichen deutlich leistungsfähiger als HDMI, ist bislang aber noch nicht im Handel angekommen.