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High-Dynamic-Range

High-Dynamic-Range (HDR)-Technologien von Dolby: Bahnbrechendes Fernsehen

von Dolby Laboratories, Inc.


Bei Dolby Laboratories arbeiten wir ständig daran, elektronische Unterhaltung einnehmender und faszinierender zu gestalten. Die neuen Technologien von Dolby® für hohe Dynamik (HDR) mit Local Dimming stellen einen Durchbruch bei LCD-Bildschirmen dar und bieten unerreichten Kontrast und Helligkeit für Bilder, die lebensechter wirken als je zuvor. Bisher konnten Sie die Vorzüge von Dolby nur hören. Jetzt können Sie sie auch sehen.

Einfach ausgedrückt: Dolbys HDR-Technologien verbessern die sichtbare Qualität von LCD-Bildern erheblich. Im direkten Vergleich heben sich Fernseher mit Dolby-Technologien klar und deutlich von anderen HDTV-Displays ab. Die Technologien von Dolby erzeugen erstaunlich lebensechte Bilder mit nahezu dem ganzen natürlichen Kontrast, mit lebhaften Farben, echtem Schwarz und mit den feinen Schattierungen, die in der Wirklichkeit zu sehen sind. Diese intime und beeindruckende Sicht ist konventionellen Displays klar überlegen.

Dolbys HDR-Technologie überwindet die Qualitätsgrenzen der LCD-Technik durch eigene Entwicklungen, die mit in Teilbereichen des Bildes moduliertem LED-Backlight arbeiten. Sie ersetzen die konventionellen fluoreszierenden Kaltkathodenröhren (CCFL), die Lichtquellen herkömmlicher LCD-Bildschirme sind. Unsere Technologie liefert Bilder, die der vollen Dynamik der menschlichen Sehfähigkeit nahe kommen. Dies wird möglich durch die lokale Steuerung der Helligkeit: Jede Bildpartie bekommt die Menge Licht, die sie benötigt.

Derzeitige Bildschirmtechnologie
Seit der Erfindung des Fernsehens entwickeln sich Bildschirme immer schneller weiter. In den ersten 60 Jahren stellten die meisten Weiterentwicklungen Verbesserungen der Bildröhre (CRT) dar. In den letzten zehn Jahren haben verschiedene neue Darstellungstechnologien größere und schmalere Bildschirme ermöglicht, die außerdem eine höhere Realitätsnähe und ein besseres Seherlebnis versprechen.

Bis vor kurzem war die Bildröhre in vielen Bereichen noch der Standard für Bildqualität, insbesondere bei Kontrast und Farbdarstellung, da sie tiefe Schwarztöne und lebensechte Farbtöne darstellen kann. Die Größe und das Gewicht von Röhrenbildschirmen machen Bildschirmgrößen jenseits von 36 Zoll jedoch unmöglich. Neuere Techniken haben die Größenbeschränkung von Röhrenbildschirmen aufgehoben. Mit der Einführung von Plasma-Flachbildschirmen setzten sich wirklich große Fernseher auf dem Markt durch. Es folgten die Entwicklung von LCD-Flachbildschirmen und Mikrospiegel-(DLP™ und LCoS) Rückprojektionssystemen.

Die Plasmatechnik dominiert den Markt bisher bei Bildschirmgrößen über 40 Zoll. Der Branchendienst DisplaySearch berichtet jedoch, dass die Anzahl der Lieferungen von LCD-Bildschirmen ab 40 Zoll aufwärts die der Plasmabildschirme bereits überschritten hat und weiter wächst. Jede Technologie verfügt über eigene Vorteile. LCD-Bildschirme haben eine höhere Auflösung, sind dünner und leichter und verbrauchen weniger Strom. LCDs sind außerdem kostengünstiger, besonders bei einer Auflösung von 1080 Pixel.

Leistung von LCD-Panels: Vorteile
Im Prinzip besteht ein LCD-Schirm aus der LCD-Einheit selbst, verschiedenen Beschichtungen zum Schutz und zur Streuung des Lichts sowie der Hintergrundbeleuchtung (dem Backlight) – siehe Illustration. Die LCDs leuchten nicht selbst; die Flüssigkristall-Farbfilter benötigen das Licht des Backlights zur Darstellung eines Bilds auf dem Schirm.

Die gegenwärtige LCD-Technik steht für exzellente Auflösung, aber sie hat Grenzen bei der naturgetreuen Abbildung. Selbst wenn sie ausgeschaltet sind, können LCD-Zellen das Licht des Backlights nicht vollständig blockieren; ein wenig Licht scheint stets hindurch. Die Folge: LCD-Bildschirme können kein echtes Schwarz darstellen; der Kontrastwert ist auf etwa 2000:1 begrenzt. Schwarzwerte lassen sich durch Abschwächung des Backlights verbessern, was aber auf Kosten der Helligkeit geht.

Obwohl High-Definition-Bilder Darstellungen in Standard-Auflösungen klar übertreffen, lässt das CCFL-Backlight Farben (speziell Hauttöne), Tiefe und Texturen künstlich erscheinen. Ein weiteres Problem: Helligkeit und Stromverbrauch bleiben stets konstant, auch wenn der Bildinhalt eigentlich wenig Licht benötigt.

LEDs: Eine Alternative zum CCFL-Backlight
CCFL-Backlights sind relativ kostengünstig, und die Technik wird ständig verbessert. Die Display-Hersteller haben jedoch aufgrund der Unzulänglichkeiten von CCFLs begonnen, zu einer anderen Technik zu wechseln – zu LEDs. Die neue Technologie wird bereits in vielen kleinen Notebook-Displays eingesetzt, und es gibt sogar schon erste Fernsehgeräte mit LED-Backlight.

LEDs haben grundsätzliche Vorteile. Sie sind umweltfreundlich, weil sie kein Quecksilber enthalten und eine sehr lange Lebensdauer haben. Sie haben kurze Reaktionszeiten, und RGB-LEDs können den Farbraum vergrößern.

Was die Leistung betrifft, steigt die Effizienz von LEDs bezogen auf Lumen pro Watt exponentiell an. Wirtschaftlich betrachtet sinken die LED-Kosten (Dollar pro Lumen pro Watt) sehr schnell – schneller als die CCFL-Kosten. Halten die derzeitigen Trends an, dürften sich die technischen Verbesserungen und die Kostensenkungen von LEDs fortsetzen, eine Entwicklung, die nicht allein von der Nachfrage nach Display-Backlights getrieben wird. Viele andere Industriezweige finden heute Verwendungen für LEDs – zum Beispiel für Beleuchtungssysteme von Fahrzeugen.

Dolbys Lösung für Backlighting
Konventionelle LED-Hinterleuchtung überwindet nicht von sich aus die Begrenzungen der LCD-Technik. In den meisten Anwendungen verbessert ein statisches, konstantes LED-Backlight nicht den Dynamikumfang oder die Schwarzwerte. Ein Verfahren, das geringfügige Verbesserungen bringt, ist Global Dimming, also die ganzflächige Abdunkelung, auch 0D Dimming oder moduliertes Backlighting genannt. Hier wird das Licht des gesamten Backlights für überwiegend dunkle Bilder verringert, oder es wird für überwiegend helle Szenen verstärkt. Da die meisten dargestellten Bilder jedoch eine durchschnittliche Helligkeit haben, bietet Global Dimming nur eine geringe Verbesserung der Bildqualität und des statischen Kontrastverhältnisses und hat daher nur wenige praktische Anwendungsmöglichkeiten.

Dolbys Entwicklung kommt einem technologischen Durchbruch gleich, der die Abdunklung der Hinterleuchtung auf ein neues Niveau hebt. Dolbys hauseigene Entwicklungen decken alle Einsatzgebiete von Local Dimming ab (1D und 2D Dimming), in denen das Backlight (elektrisch) in verschiedene Bereiche unterteilt wird. Diese Bereiche werden unabhängig voneinander abgedunkelt oder aufgehellt, je nach der Helligkeit des entsprechenden Bildbereichs – je größer die Anzahl der unabhängigen Backlight-Sektoren, desto besser ist das allgemeine Kontrastverhältnis. Einige neue TV-Displays wenden Local Dimming bis zu einem gewissen Grad an. Sie erreichen allerdings nicht das Niveau der HDR-Technologien von Dolby. Insbesondere erreichen Sie nicht den Realismus und die Tiefe unserer Premium-LCD/LED-Lösung.

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