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Anforderungen an HDR-Broadcast-Monitore

Anforderungen an HDR-Broadcast-Monitore

Was die Bildqualität, Videoleistung, professionelle Funktionen usw. angeht, unterscheidet sich ein Broadcast-Monitor recht stark von einem normalen Computer-Monitor oder Fernseher. Mit dem Beginn der UHD- und HDR-Ära ist es jetzt umso wichtiger, die von Broadcast-Monitoren geforderten Leistungen und Funktionen besser zu verstehen. TVLogic ist mit seinen Modellen VFM-055A, LUM-171G, LUM-240G, LUM-310R und LEM-550R für diese neuen Herausforderungen gut gerüstet.


Der Titel der ITU-R BT.2100 lautet „Bildparameterwerte für High Dynamic Range-Fernseher in der Produktion und dem internationalen Austausch von Programmen“. Die BT.2100 wurde im Juli 2016 veröffentlicht und weist viele Parameter auf, wie sie auch schon in dem im Jahr 2012 veröffentlichten UHD-Standard BT.2020 auftauchen.


Sicher ist, dass eine Verbindung von UHD-Auflösung und HDR die beste Bildqualität ergibt. SDR und HDR zeigen einen konzeptionellen Unterschied, der sich in dem von hoher Leuchtdichte, starkem Kontrast bzw. einem größeren Farbraum geprägten Farbvolumen ausdrückt. Als TV-System zeichnet sich UHD nicht nur durch die ultrahohe Auflösung aus, sondern auch durch den sehr großen Farbraum bzw. die schnelle Bildfolge. In ganz ähnlicher Weise ist HDR nicht nur durch die Wiedergabe mit hoher Leuchtdichte charakterisiert, sondern auch durch den viel höheren Kontrast, den größeren Farbraum und die schnellere Bildfolge.


EBU Tech. 3320

Die EBU Tech.3320 Version 4.0 (User Requirements for Video Monitors in Television Production) stellt die im September 2017 veröffentlichte Aktualisierung des technischen Standards mit ergänzter HDR-Spezifikation dar. Neu in der Version 4.0 sind die nach Bedarf und Bildschirmleistung ergänzten drei Anforderungsstufen an HDR-Monitore (Klasse 1A HDR, Klasse 1B HDR, Klasse 2 HDR). Zunächst liegt dem HDR-Standard BT.2100 der gleiche, sehr weite Farbraum wie dem früheren UHD-Standard BT.2020 zu Grunde. Unpraktisch ist nur, dass EBU Tech.3320 auch einen weiteren Farbraum spezifiziert, der noch gar nicht darstellbar ist.


Die Lücke zwischen den idealen Vorgaben und dem praktisch verfügbaren Produkt wird sich im Laufe der Jahre verringern. Das heißt aber leider auch, dass momentan noch kein marktgängiges Gerät die „Klasse 1A“-Anforderungen für HDR-Monitore erfüllt. Selbst die neueste Monitortechnologie kann bestenfalls die Leuchtdichtekriterien erfüllen, während der sehr weite Farbraum der BT.2020 höchstens im Labor erreichbar ist. In der Anwendung der EBU Tech.3320 sollten wir jedoch immer bedenken, dass sie an sich keine strikte Grundanforderung für HDR-Monitore darstellt. Vielmehr ist sie eine Richtlinie oder Empfehlung für ideale HDR-Broadcastmonitore.


HDR-fähige Monitore von TVLogic im VIDEOR Webshop

VFM-055A


5,5" Full HD, OLED, Viewfinder 1920x1080, 3G-SDI, HDMI

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LUM-171G


17" 4K LCD Monitor,1920x1080, 12G-SDI, HDMI

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LUM-240G


24" 4K LCD Monitor, 3840x2160, 12G-SDI, HDMI, HDR Mode

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LUM-310R







31,1" 4K HDR LCD Monitor, 4096x2160, 3G-SDI, HDMI

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LEM-550R







55" 4K OLED HDR-Monitor, 3840x2160, 3G/6G/12G-SDI

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HDR-Display-Technologie

1. HDR-Monitor mit OLED-Technologie

OLED ist ein natives HDR-Display mit tiefem Schwarz und gleichmäßiger Farbdarstellung auch bei dunklen Farben. Charakteristisch für OLED-Displays sind daher Bilder mit einem sehr schönen Schwarz, großem Kontrast sowie lebendigen Farben. Bei LCDs mit herkömmlicher Hintergrundbeleuchtung (Global Dimming) ist der Schwarzwert dagegen nicht ausreichend, da Flüssigkristalle das Licht der Hintergrundlichtquelle nicht vollständig ausblenden können. Das verbleibende Reststreulicht verringert daher den Gesamtkontrast des Bildes. OLED und andere selbstleuchtende Display-Techniken wie CRT (Kathodenstrahlröhre) und PDP (Plasma-Bildschirm) sind anfällig für „Einbrennprobleme“. Zur Lösung dieses Problems setzen die Hersteller unterschiedliche Technologien ein, die grundsätzlich alle die Gesamtleuchtdichte des OLED-Bildschirms auf die APL (Average Picture Level) des Eingangssignals einpegeln. Im Juni 2018 wird auch TVLogic einen neuen 55” 4K OLED-Monitor für HDR-Broadcast und Post Production Studios auf den Markt bringen.


2. HDR-Monitor mit Local Dimming

Gemäß ITU-R BT.2100 ist für HDR PQ eine sehr hohe Leuchtdichte von bis zu 10.000 nits festgelegt. Speziell entwickelte LCD-Monitore mit starker Hintergrundbeleuchtung für Anwendungen im Freien erreichen höchstens etwa 5.000 nits. Ein solcher LCD-Monitor ist sehr energieintensiv, wird sehr warm und der Schwarzwert ist sehr hoch. Für die HDR-Wiedergabe ist ein HDR-Monitor mit einer Spitzenleuchtdichte von 2.000 nits und einer Hintergrundbeleuchtung mit Local Dimming aktuell eine gute Alternative. Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Beispiel einer Hintergrundbeleuchtung mit direkt strahlenden LEDs (Local Dimming) in einem TVLogic LUM-310R – einem HDR-Referenzmonitor.



Es sind insgesamt 2048 LEDs in 64 Spalten und 32 Zeilen verbaut. Die LEDs werden einzeln durch einen 12-Bit-Treiber auf volle Leuchtstärke oder einen optisch perfekten Schwarzwert von 0,002 nits angesteuert. Wie bei OLED begrenzt auch das Local Dimming die Leistungsaufnahme, um die Gesamthelligkeit zu senken, wenn das durchschnittliche Eingangssignal vorübergehend zu stark ist. Dabei verfährt es jedoch weit weniger genau als OLED und erreicht damit eine doppelt so hohe Spitzen- oder Höchstleuchtdichte wie OLED.




Zusammenfassung: Es gibt keinen perfekten HDR-Referenzmonitor

Im Broadcast und in der Postproduktion ist für die Erstellung geeigneter HDR-Inhalte ein Referenzmonitor mit einer Spitzenleuchtdichte von mindestens 2.000 nits wünschenswert, da bereits das Color Grading des Contents im High Dynamic Range stattfindet und damit eine präzisere Farbwiedergabe als bei Consumer-Geräten notwendig ist. Wie bereits ausgeführt, bietet kein Monitor die von einem Präzisions-HDR-Monitor zu erwartende perfekte Bildqualität. Entscheidungen können Anwender je nach bevorzugter Bildqualität, benötigter Spitzenleuchtdichte, Lichtumfeld usw. treffen.


3. Viewfinder und On-Set-Monitore mit HDR-Emulation

Auch am Set werden zukünftig mehr 4K-Monitore mit HDR-Funktionalität benötigt. Die Kamera wandelt die Lichtsignale in Daten um, die dann wiederum vom Monitor richtig interpretiert werden müssen. Hierbei kommen je nach Aufgabenstellung unterschiedliche Kurven mit unterschiedlichen Eigenschaften zum Einsatz. Die bekanntesten sind PQ (Perceptual Quantizer), Dolby Vision und HLG (Hybrid Log-Gamma).


Da der Einsatz von Klasse-1-Referenz-Monitoren am Set zu aufwändig und zu teuer wäre, muss eine andere Lösung her. TVLogic geht hier den Weg, am Set übliche Monitore wie VFM-055A, LUM-171G oder LUM-240G mit entsprechend angepassten Look-up-Tabellen auszustatten, die den Monitor in die Lage versetzen, die Kamerasignale richtig zu interpretieren und auf dem Display, im Rahmen der jeweiligen physikalischen Eigenschaften darzustellen. Zukünftig wird es natürlich weitere Modelle geben, die entsprechend ausgestattet sind.


8. März 2018 | Kategorien: Broadcast