Hdr-standard 10000 Nits: Ein unerreichbares Ziel?
Wir schreiben das Jahr 2016: Sony erreicht mit der LEDLcd-serie ZD9 einen neuen Benchmark im Bereich der Bildhelligkeit. Drei Jahre später stellt sich noch immer die Frage: Wann erfolgt der nächste große Schritt?
Ganz gleich, ob Toshibas ZL1, Philips’ PFL9707, Panasonics DXW904, Samsungs Q9FN und Q900R oder Sonys ZD9 und ZF9: Led-lcd-fernseher, die neue Helligkeitsrekorde aufstellen, sind kein neues Phänomen. Allerdings haben solche Hochleistungsgeräte echten Seltenheitswert und Leistungssteigerungen sind keinesfalls im Jahrestakt zu erwarten.
Was ist der Ursprung?
Bevor man Hdr-standards in gültige mathematische Formeln goss, prüfte man u. a., welche Maximalhelligkeit erstrebenswert für eine Hdr-wiedergabe ist, um den Eindruck einer realen Darstellung zu vermitteln. Sicher haben Sie schon oft Formulierungen wie: „Das Bild erscheint wie der Blick durch ein Fenster“gehört und Hdr-signale mit 10 000 Nits sollen im Idealfall genau dieses Szenario vermitteln. Um derart hohe Helligkeitswerte zu erreichen, waren allerdings unkonventionelle Methoden notwendig, denn Displays erreichen 10 000 Nits bis heute nicht bzw. handelt es sich ausschließlich um Prototypen. Stattdessen sorgten ein ausgewachsener Kinoprojektor und eine klein gewählte Projektionsfläche für eine konstante Helligkeit von bis zu 20 000 Nits. Auf Basis dieser Möglichkeiten wurde auch die passende elektrooptische Transferfunktion (EOTF) bewertet, die im Hdr-zeitalter darüber entscheidet, wie der Helligkeitsverlauf im Bild ausfällt. Im Vergleich zu
„Wenn ein LED-LCD Lichtquellen mit 1 500 Nits und mehr präsentiert, dann erscheinen derartige Hdr-szenen beeindruckender und emotionaler als mit einem leuchtschwächeren TV.“
herkömmlichen Sdr-signalen ist der Helligkeitsunterschied zwischen dunklen und hellen Bildbereichen deutlich größer und um Zuschauer nicht zu blenden, wird vollflächig meist keine extreme Helligkeit eingesetzt, sondern 10 000 Nits gelten einzig und allein für kleine Leuchtpunkte im Bild.
Mehr Licht, mehr Kosten
Eine sehr hohe Farblichtleistung zu erreichen, ist eines der schwierigsten Unterfangen, denen sich Tv-hersteller konfrontiert sehen. Selbstleuchtende Oled-zellen erzielen nicht die gewünschte Maximalhelligkeit. Mit LCDS, besonders mit 8K-panels, wird die Effizienz aufgrund eingeschränkter Lichtdurchlässigkeit geschmälert, was einen unverhältnismäßigen Aufwand bei der Led-hintergrundbeleuchtung und den eingesetzten Filtern bedeutet. Zwar erreichen bereits günstigere LCDS Helligkeitswerte von bis zu 1 000 Nits, allerdings werden diese Werte meist nicht konstant erreicht und es fehlt oftmals ein feines LED-NETZ, um die Helligkeit gezielt in Zonen steuern zu können. Eine fehlende Led-localDimming-ansteuerung oder ein zu grobes Led-raster machen es wiederum unmöglich, kleinste Hdr-leuchtpunkte hell und nebenliegende Bildelemente dunkel abzubilden. Dadurch lassen sich zwar hellere, aber nicht kontrastreichere Bilder erzeugen. Je mehr LEDS und Local-dimming-zonen integriert werden, desto mehr Möglichkeiten zur Kontrastoptimierung bestehen, aber desto teurer der Lcd-fernseher und desto höher die maximale Energieaufnahme. Durch das Energieeffizienzlogo werden den Herstellern wiederum enge Grenzen gesetzt: Eine schlechte Energiebilanz kann die Tv-verkäufe merklich ausbremsen.
OLED vs. LCD
Dass eine hohe Spitzenhelligkeit nicht alles bedeutet, zeigen aktuell Oled-fernseher: Die pixelgenaue Lichterzeugung ermöglicht es, kontrastreiche Bildinhalte ohne künstliche Aufhellungseffekte darzustellen, während bei LCDS das eingesetzte VA- oder Ips-panel den Pixelkontrast
limitiert. Betrachtet man die zugespielten Hdr-signale, so wird deutlich, dass besonders beim Hdr-filmmastering eher behutsam vorgegangen wird. Kein Wunder, weisen Oled-studiomonitore und spätere Projektionssysteme im Kinosaal doch ebenfalls begrenzte Helligkeitsreserven auf. Auf dem Papier sind die leuchtstärksten LCDS den Consumer-oleds in Sachen Bildhelligkeit deutlich überlegen: Eine viermal höhere Farbhelligkeit und eine ähnlich hohe Differenz bei der Flächenhelligkeit zeigen deutlich, dass LED-LCDS das Maß der Dinge darstellen, wenn mit begrenztem Energieaufwand möglichst helle Bilder erzeugt werden sollen. Die Entkopplung der pixelgenauen Lichtschleusen (Flüssigkristallschicht) von der begrenzten Anzahl an Leuchtdioden zur Helligkeitserzeugung mag in Sachen Bildkontrast gegenüber einer pixelgenauen Oled-lichterzeugung nachteilig sein, aber LED-LCDS sind der beste Kompromiss, um besonders helle Bilder im Wohnzimmer zu erreichen.
Videospiele als Hdr-vorreiter
Hdr-signale, die einen Dynamikumfang von bis zu 10 000 Nits aufweisen, erscheinen nur auf dem Papier angsteinflößend hell, denn in der Praxis erwarten Sie meist Helligkeitswerte zwischen 0 und 100 Nits, was gängigen Sdr-standards entspricht. Deutlich höhere Helligkeitswerte werden dagegen für kleinere leuchtstarke Details reserviert (Sonne, Scheinwerfer, Flammen oder Reflexionen). Das kontrastreiche Spiel mit Licht und Schatten ist entscheidend für eine überzeugende Hdr-wiedergabe und Oled-fernseher sind hierbei durch die pixelgenaue Lichterzeugung gut aufgestellt. Allerdings ist das Betrachten von Bildern nicht nur reine Kopfsache, sondern auch das Bauchgefühl hat ein Wörtchen mitzureden: Wenn ein LED-LCD Lichtquellen mit 1 500 Nits und mehr präsentiert, dann erscheinen derartige Hdr-szenen beeindruckender und emotionaler als mit einem leuchtschwächeren TV. Videospiele loten bereits das maximale Hdr-potential aus: Rennspiele wie „GT Sport“oder „Forza Horizon 4“liefern bis zu 10 000-Nits-signale und fordern im Vergleich zu HDR-FILMquellen eine höhere Flächenhelligkeit ein. In den Bildeinstellungen der Spiele können Sie sowohl den Hdr-maximalwert als auch die Flächenhelligkeit drosseln, um aktuelle Displays nicht zu überfordern. Zudem sorgen Tv-hersteller durch das interne Hdr-tone-mapping dafür, dass leistungsstärkere Hdr-quellen mit den begrenzten Möglichkeiten des jeweiligen TVS bestmöglich harmonieren.
Wohin geht die Reise?
Dass Hdr-games mit bis zu 10 000 Nits und Filmbilder mit bis zu 4 000 Nits abgestimmt werden, ist mit aktuellen Displays nicht mehr eine wissenswerte Hintergrundinformation, um das Hdr-tone-mapping passend darauf abzustimmen, denn darstellbar sind solche Helligkeitswerte bislang nicht. Egal ob Sonys ZD9 und ZF9 oder Samsungs Q9FN und Q900R: Soll eine konstant hohe Hdr-farbhelligkeit erzeugt werden, ist meist zwischen 1 500 und 2 000 Nits das Ende der technologischen Fahnenstange erreicht. Umgerechnet auf maximale Sättigungswerte nach Dci-standard bedeuten diese Zahlen: Rot leuchtet mit ca. 400 Nits, Grün mit ca. 1 200 Nits und Blau mit ca. 120 Nits. Das bislang einzige Consumer-display, das konstant noch höhere Werte liefert, ist Sonys ZD9 in 100 Zoll, das für 60 000 Euro erhältlich ist. 2019 will Sony genau an diesem Punkt anknüpfen: Die 8K-LCDS der Zg9-serie mit LED-BACKlight-master-drive sollen in 3 000-Nits-regionen vorstoßen und eine konstante Maximalhelligkeit liefern. Ob es Sony in den nächsten Jahren gelingen wird, den 2018 vorgestellten 10 000-Nits-lcd-prototyp zur Marktreife zu bringen, steht bislang in den Sternen, aber sollte die nächste Playstationund Xbox-generation 2020 erscheinen, wäre die Zeit sicher reif für den nächsten (Farb-)helligkeitsrekord.