Naarmate digitale video zich ontwikkelde, namen de resolutie en de beeldsnelheid toe, maar de beeldkwaliteit bleef lange tijd beperkt. Standaardvideo (SDR, Standard Dynamic Range) is ontworpen voor een beperkt helderheidsbereik, met een beperkte verhouding tussen de donkerste en de lichtste delen van een beeld. Meestal wordt een kleurdiepte van 8 bits en de kleurruimte Rec. 709 gebruikt. Daardoor kunnen details in donkere gebieden verloren gaan of kunnen lichte gebieden overbelicht raken. Zelfs krachtige processors en algoritmen voor beeldverwerking konden de beeldkwaliteit slechts in beperkte mate verbeteren.
Om dit probleem op te lossen, werd HDR (High Dynamic Range) ontwikkeld. Deze technologie vergroot het dynamische bereik, waardoor video een veel breder scala aan helderheidsniveaus kan weergeven en de beeldkwaliteit verbetert. HDR is niet alleen een functie van de tv zelf. De video moet ook volgens een specifieke methode worden opgenomen en metadata bevatten, oftewel aanvullende informatie over het beeld dat wordt weergegeven.
Hoe een HDR-beeld wordt gemaakt
Het belangrijkste doel van HDR is om details in zowel de donkerste als de lichtste delen van een beeld te behouden. Er zijn twee belangrijke benaderingen.
Belichtingsbracketing. Er worden meerdere beelden met verschillende belichtingsniveaus vastgelegd. Eén beeld wordt lichter gemaakt om details in de schaduwen vast te leggen, terwijl een ander beeld donkerder wordt gemaakt om de hooglichten te behouden. Vervolgens worden de beelden gecombineerd, waarbij uit elk beeld de gebieden met de meest geschikte belichting worden gebruikt. Dit kan gelijktijdig met meerdere camera’s worden gedaan of met één camera die de beelden achter elkaar vastlegt. Die laatste methode is minder geschikt voor dynamische scènes, omdat objecten tussen de opnamen kunnen bewegen. Hierdoor kunnen spookbeelden en andere artefacten ontstaan.
Een sensor met een groot dynamisch bereik. Moderne camera’s kunnen een breed scala aan helderheidsniveaus in één beeld vastleggen zonder meerdere belichtingen te combineren. Met andere woorden, de camera legt meerdere beelden vast, die de processor analyseert om één definitief beeld te produceren.
Het resultaat is een beeld waarin details goed behouden blijven en kleuren vloeiend in elkaar overgaan.
Hoe HDR wordt verzonden en weergegeven
Het vastleggen van HDR-video is niet voldoende. De video moet ook worden gecodeerd en verzonden, zodat het scherm deze correct kan weergeven. De metadata worden samen met de videostream verzonden. Ze bevatten technische informatie over helderheid, contrast en kleur en vertellen de tv hoe het beeld moet worden weergegeven. Daarom moet de tv de betreffende standaard ondersteunen. Anders wordt het beeld weergegeven in het standaard SDR-formaat.
Er zijn twee methoden om deze informatie over te dragen.
- Statische metadata. Deze worden één keer voor de volledige video vastgelegd.
- Dynamische metadata. Deze veranderen van scène tot scène of zelfs van beeld tot beeld.
Overzicht van HDR-standaarden
HDR10
Het standaard open HDR-formaat, dat in 2015 werd gestandaardiseerd door de Consumer Technology Association (CTA). Het is verplicht voor 4K Blu-ray-discs en vormt de basis voor HDR10+ en veel Dolby Vision-profielen. Het gebruikt een kleurdiepte van 10 bits en de kleurruimte Rec. 2020, hoewel beeldschermen doorgaans slechts een deel van dit kleurengamma kunnen weergeven.
De statische metadata worden één keer voor de volledige film vastgelegd en beschrijven de monitor die voor de mastering is gebruikt, de maximale helderheid van de beelden en de gemiddelde helderheid. De tv bepaalt zelf hoe de helderheidsniveaus worden aangepast aan de mogelijkheden van het beeldscherm. Daardoor kan het beeld er op verschillende tv-modellen aanzienlijk anders uitzien en kunnen sommige details in donkere scènes verloren gaan. Het formaat is vrij te gebruiken en wordt door vrijwel alle HDR-apparatuur ondersteund.
HDR10+
Een doorontwikkeling van HDR10 die in 2017 door Samsung en Amazon werd aangekondigd. Het formaat werd later gestandaardiseerd door het HDR10+-consortium, opgericht door Samsung, Panasonic en 20th Century Fox. HDR10+ voegt dynamische metadata op basis van de standaard SMPTE ST 2094-40 toe aan de basisstream van HDR10. Deze metadata worden beeld voor beeld verzonden, waardoor de tv de helderheid en het contrast op elk moment van de video nauwkeuriger kan aanpassen aan de mogelijkheden van het beeldschermpaneel.
Apparaten die HDR10+ niet ondersteunen, geven deze inhoud weer als standaard HDR10. De kleurdiepte blijft 10 bits. De standaard is royaltyvrij, maar wordt niet door alle apparatuur ondersteund.
HDR10+ Adaptive
Een aanvullende HDR10+-functie die rekening houdt met de verlichting in de kamer. De tv meet het omgevingslicht met behulp van een ingebouwde sensor en past de helderheid van het HDR-beeld aan. In een goed verlichte kamer wordt het beeld helderder weergegeven, terwijl het in een donkere kamer minder helder wordt weergegeven. Samsung introduceerde deze functie in zijn tv’s uit 2021. Tegelijkertijd werd aangekondigd dat HDR10-content op Prime Video in de HDR10+ Adaptive-modus zou worden weergegeven op compatibele Samsung-tv’s. De HDR10+-website beschrijft deze functie als onderdeel van de HDR10+ Advanced-specificatie, die in 2025 werd geïntroduceerd.
HDR10+ Gaming
Een versie van HDR10+ voor videogames, ontwikkeld door HDR10+ Technologies. Volgens Samsung konden games en beeldschermen vóór de introductie van dit formaat elkaars mogelijkheden niet herkennen. Daardoor waren de HDR-instellingen algemeen of moesten ze handmatig worden geselecteerd. Met HDR10+ Gaming wisselen de game-engine en het weergaveapparaat rechtstreeks informatie uit. Hierdoor kan de game de mogelijkheden van het beeldscherm herkennen en een HDR-beeld genereren dat voor dat scherm is geoptimaliseerd. Automatische aanpassing zonder handmatige kalibratie is een van de aangekondigde functies. Bij de introductie was het formaat beschikbaar op pc’s met ondersteunde NVIDIA-grafische kaarten en op nieuwere Samsung-tv’s en -monitoren.
HDR10+ Advanced
Een nieuwere standaard die is ontworpen voor premium-tv’s met een zeer hoge piekhelderheid, krachtige processors en grote schermen. Prime Video introduceert deze standaard vanaf augustus 2026 op Samsung-tv’s uit 2026. De aangekondigde functies omvatten het volgende.
- Verbeterde algehele helderheid. Metadata helpen om de hoge helderheidsmogelijkheden van premium-tv’s beter te benutten.
- Intelligente bewegingsvereffening. Het systeem bepaalt automatisch of bewegingsvereffening nodig is.
- AI-gestuurde genreherkenning om beeldverwerkingsinstellingen te selecteren, samen met een breder kleurengamma op basis van metadata die door contentmakers worden aangeleverd.
Dolby Vision
Een gelicentieerde standaard die door Dolby is ontwikkeld en in 2014 werd geïntroduceerd. De standaard gebruikt dynamische metadata die van scène tot scène of van beeld tot beeld kunnen veranderen. Bij streaming wordt het beeld doorgaans in 10 bits weergegeven, terwijl 12-bits video alleen mogelijk is met bepaalde profielen, zoals de profielen die worden gebruikt op 4K Blu-ray-discs. Dolby Vision heeft verschillende profielen. Sommige zijn ontworpen voor streaming, andere voor discs en sommige zijn compatibel met HDR10 op tv’s die Dolby Vision niet ondersteunen.
In 2025 kondigde Dolby Dolby Vision 2 aan. Volgens het bedrijf voegt deze versie AI-gestuurde beeldoptimalisatie op basis van de kijkomstandigheden toe, evenals bediening van de bewegingsvereffening per beeld. Oudere tv’s kunnen deze inhoud nog steeds afspelen, maar voor de nieuwe functies is ondersteuning voor Dolby Vision 2 vereist. Fabrikanten moeten voor deze standaard een betaalde licentie aanschaffen. Samsung ondersteunt Dolby Vision niet op zijn tv’s en richt zich in plaats daarvan op HDR10+.
HLG (Hybrid Log-Gamma)
Een formaat dat door de BBC en NHK is ontwikkeld voor televisie-uitzendingen en live-uitzendingen. Het is opgenomen in de aanbeveling ITU-R BT.2100. HLG gebruikt geen metadata, omdat de helderheidsinformatie rechtstreeks in de overdrachtsfunctie is gecodeerd. Het onderste gedeelte van deze functie lijkt op de conventionele SDR-gammacurve, terwijl het bovenste gedeelte logaritmisch is en de lichte gebieden verwerkt.
Hierdoor kan hetzelfde signaal zowel op HDR- als op SDR-tv’s worden weergegeven. Op een HDR-scherm profiteert het beeld van een groter dynamisch bereik, terwijl het op een SDR-scherm normaal wordt weergegeven. Op oudere modellen zonder ondersteuning voor een breed kleurengamma kunnen de kleuren echter iets minder verzadigd lijken. Het formaat is royaltyvrij en gebruikt doorgaans een kleurdiepte van 10 bits. Het kan afzonderlijke scènes niet zo nauwkeurig aanpassen als formaten met dynamische metadata, maar het is eenvoudiger te gebruiken voor televisie-uitzendingen en vereist geen afzonderlijke SDR- en HDR-streams.
Vergelijking van HDR-standaarden
| Standaard | Metadata | Kleurdiepte | Licentie | Jaar |
|---|---|---|---|---|
| HDR10 | Statisch | 10 bits | Open | 2015 |
| HDR10+ | Dynamisch, beeld voor beeld | 10 bits | Royaltyvrij | 2017 |
| HDR10+ Adaptive | Dynamisch, HDR10+, met aanpassingen via een omgevingslichtsensor | 10 bits | Niet gespecificeerd | 2021 |
| HDR10+ Gaming | Uitgebreider dan HDR10, volgens Samsung | 10 bits | Niet gespecificeerd | 2022 |
| HDR10+ Advanced | Uitgebreide scènemetadata, volgens Samsung | 10 bits | Royaltyvrij | 2025 |
| Dolby Vision | Dynamisch | 10–12 bits | Betaalde licentie | 2014 |
| HLG | Niet gebruikt | 10 bits | Open | 2015 |
