Mit HDR auf einem OLED-TV von LG spielen

Angeregt durch die Kolumne von Sören Diedrich hab ich mir gedacht, ich könnte mal etwas zu dem Thema aus meiner Perspektive schreiben, da ich mich vor nicht allzu langer Zeit selbst intensiv mit dem Thema HDR bei Spielen mit meinem OLED-TV von LG befasst habe. Dieser Guide richtet sich an Leute mit einem OLED-TV von LG, die in einer eher dunklen Umgebung spielen. Ich bitte zu verzeihen, dass ich Windows und TV-Oberfläche auf Englisch nutze. Das Zurechtfinden sollte aber dennoch möglich sein mit deutschen Oberflächen.

Vor einigen Jahren bin ich mit dem Spielen ins Wohnzimmer umgezogen und spiele daher am Fernseher. Im Jahr 2021 habe ich mir dann nach über zehn Jahren mit dem alten Fernseher einen nigelnagelneuen OLED-TV von LG gegönnt, genauer gesagt das Modell B1. Dabei war mir bei dem Kauf HDR gar nicht wichtig, sondern eher eine Nebenfunktion. Viel wichtiger waren mir eigentlich Features wie HDMI 2.1, 120 Hz, G-Sync, niedrige Latenz und allgemein natürlich die gute OLED-Bildqualität mit aktiven Pixeln ohne Hintergrundbeleuchtung und daher auch mit einem perfekten Schwarzwert.

Doch dann habe ich mich etwas mit HDR befasst und schnell hat sich das unbeachtete Feature zu einem Highlight für mich gemausert. Wie ich so bin, habe ich mich dann auch so richtig reingefuchst, um zu verstehen, was ich da wirklich mache und was die optimalen Einstellungen sind.

Dass HDR auf dem PC noch immer so stiefmütterlich behandelt wird, liegt in meinen Augen vor allem daran, dass herkömmliche PC-Bildschirme HDR längst nicht so imposant beherrschen wie moderne OLED-Fernseher, was allein schon den vergleichsweise schlechten Schwarzwerten durch Hintergrundbeleuchtung geschuldet ist und den begrenzten Dimming-Zonen. OLED-Bildschirme benötigen keine Dimming-Zonen, da jeder Pixel selbst quasi eine Dimming-Zone dadurch ist,dass er einzeln komplett abgeschaltet werden kann.

Nach meiner Erkundungsreise in die HDR-Welt kann ich abschließend sagen, dass es da so einiges zu beachten gibt. Einfach anschließen und losspielen ist da nicht, jedenfalls nicht, wenn man alles rausholen möchte. Ich gehe daher mal die verschiedenen Stationen durch und erläutere, was es dort zu beachten gibt. Das kann mitunter auch etwas technisch werden.

1. Einstellungen am TV

Ich werde jetzt nicht alle Einstellungen erläutern, das würde den Rahmen sprengen. So Themen wie PC-Modus oder Farbeinstellungen behandle ich daher nicht, auch wenn es dabei auch sehr viel zu beachten gibt für ein optimales Bild.

Als Grundlage für alles Weitere dient die Stellung des Fernsehers in den sog. HGiG-Modus über die TV-Einstellungen. Das ist ein HDR-Darstellungsmodus, bei dem sämtliches Tone-Mapping am Fernseher abgeschaltet wird. Somit wird das Signal, das von der Grafikkarte kommt, 1:1 ausgegeben. Für diese Funktion benötigt man entweder ein entsprechend junges TV-Modell oder ein aktuelles Firmware-Update. Die Einstellungen können bei jedem Modell etwas anders aussehen, aber so sieht es beim B1 aus:

Bild 1a: Unter "Picture" wählen wir "Advanced Settings".

Bild 1b: Unter "Advanced Settings" wählen wir "Brightness".

Bild 1c: Unter "Brightness" stellen wir "HDR Tone Mapping" auf "HGiG".

Standardmäßig verwenden HDR-Fernseher dynamisches Tone-Mapping (DTM) oder zumindest statisches. D.h. der Fernseher führt eine nachträgliche Bildbearbeitung durch, die sich auf die Helligkeit des Bildes bezieht, um ein Bild an die Darstellungsmöglichkeiten des Fernsehers anzupassen. DTM führt diese Bearbeitung abhängig vom Bildinhalt durch, daher "dynamisch". Das ist bei einem nicht kalibrierten Eingangsbild auch durchaus angebracht. Denn ohne Kalibrierung kann ein Bild leicht zu dunkel (die Spitzenhelligkeit des Geräts wird nicht ausgenutzt) oder zu hell (helle Farbwerte sind nicht mehr voneinander unterscheidbar und alle gleich "weiß") ausfallen.

Da wir jedoch das Bild kalibrieren werden, haben wir mit HGiG die Möglichkeit, das von uns optimierte Bild 1:1 vom Fernseher darstellen zu lassen. Wir überspringen also eine komplette Processing-Stufe, was in Bezug auf die Bewahrung objektiver Qualität immer gut ist.

Bei einem direkten Vergleich zwischen HGiG und DTM kann subjektiv DTM erst mal kräftiger und wuchtiger wirken, weil es insgesamt auch viel heller ist im Sinne der Durchschnittshelligkeit eines Bildes. In einer sehr hellen Umgebung kann DTM sogar als einziger Modus eine ausreichende Bildhelligkeit bereitstellen. Daher ist es so wichtig, dass man HGiG in einer dunkleren Umgebung nutzt. HDR profitiert generell sehr davon und je stärker die Kontraste zwischen hell und dunkel ausfallen, desto besser kommt HDR auch zu Geltung.

Bei meinem Modell kann ich wählen zwischen "On" (dynamisch), "Off" (statisch) und "HGiG". Die Benennung der Optionen ist daher etwas irreführend. Mit "Off" findet noch immer Tone-Mapping statt, jedoch ohne dies vom Bild selbst abhängig zu machen. Man kann sagen, jeder Helligkeitswert oberhalb der Darstellbarkeit wird auf einen bestimmten Helligkeitswert darunter geändert, abhängig von seiner Helligkeit. So bleiben relative Helligkeitsunterschiede und somit Details erhalten.

Falls kein HGiG zur Verfügung stehen sollte, wäre "Off" auch noch brauchbar. Allerdings wird man damit immer zumindest leicht unter der maximal möglichen Helligkeit bleiben. Grund: Sagen wir, der Fernseher unterstützt maximal 750 Nits. Nun haben wir ein Weiß mit 4000 Nits und ein Weiß mit 1000 Nits Helligkeit. Das Weiß mit 4000 Nits muss heller dargestellt werden als das Weiß mit 1000 Nits, damit es unterscheidbar bleibt und Details erhalten bleiben. Folglich kann vielleicht das Weiß mit 4000 Nits noch mit 750 Nits dargestellt werden, dunklere Weiße müssen dann aber mit weniger als 750 Nits dargestellt werden. Somit wird man, wenn man 750 Nits darstellen möchte, weniger als 750 Nits erreichen.

Darin liegt der Vorteil von HGiG: Möchte ich 750 Nits darstellen, werden auch 750 Nits dargestellt. Ein Weiß mit 1000 oder 4000 Nits wird ebenfalls mit 750 Nits dargestellt. Die Kalibrierung sorgt dafür, dass keine Helligkeiten über 750 Nits an den Fernseher gesendet werden, wodurch die Notwendigkeit von Tone-Mapping entfällt.

Wer sich mit Audioverarbeitung auskennt, kann sich das so vorstellen: DTM passt die Lautheit (Helligkeit) des Signals permanent an, um ein "sattes" Signal zu erzeugen, was einem Kompressor entspricht. Leise Passagen werden herauf geregelt, zu laute herunter. Das greift am meisten in das ursprüngliche Signal ein. Statisches Tone-Mapping ist wie ein Limiter, der Clipping verhindern soll. HGiG erlaubt Clipping, so als wäre gar kein Signalprozessor am Werk, weshalb man mittels der Kalibrierung selbst darauf achten muss, dass es nicht zu Clipping kommt. Wie gut sich Audio- und Bildverarbeitung miteinander vergleichen lässt, finde ich immer wieder faszinierend.

Windows unterstützt nur statisches HDR (nicht zu verwechseln mit statischem Tone-Mapping), genannt HDR10 (ohne Plus). Konsolen und andere Geräte können aber auch dynamische HDR-Formate unterstützen (Dolby Vision, HDR10+), wie die aktuelle Xbox. Der Vorteil besteht darin, dass keine Kalibrierung nötig ist, weil beide Seiten miteinander kommunizieren und beispielsweise die Konsole dem Fernseher Vorgaben für die HDR-Darstellung machen kann. Theoretisch könnte eine Konsole mittels Dolby Vision auch eine Funktionsweise analog zu HGiG bewirken. Am PC fehlt aber so ein Luxus und Kalibrierung + HGiG ist der Weg, die Kontrolle über die Darstellung maximal den Spielen zu überlassen.

2. Einstellungen in Windows

Nachdem der Fernseher nun spurt und tut, was wir wollen, muss in Windows noch einiges erledigt werden. Wenn man beim Spielen voll auf HDR gehen möchte, dann kommt man aktuell um "Auto HDR" nicht herum. Das ist ein Feature von Windows 10, das in Windows 11 nochmal verbessert wurde. Mein Guide bezieht sich auf Windows 11. Salopp gesagt macht Auto HDR ein Spiel, das eigentlich nur SDR unterstützt, zu einem HDR-Spiel. Und das Ergebnis lässt sich sehen. Mir persönlich gefällt das häufig besser als natives HDR in Spielen, was aber eher daran liegt, dass natives HDR oft nicht optimal umgesetzt wurde und vergleichsweise langweilig wirkt.

Auto HDR wird allerdings von ein paar anderen Faktoren beeinflusst, weshalb es wichtig ist, diese zu kennen und optimal anzupassen.

Damit Auto HDR überhaupt funktioniert, muss Windows sich im HDR-Modus befinden. Den habe ich dauerhaft aktiv und wechsle praktisch nie in den nativen SDR-Modus zurück. Das empfiehlt sich nicht unbedingt fürs Arbeiten am PC und erst recht nicht für professionelle Bildbearbeitung, aber hier geht es ja ums Spielen am Fernseher.

Bei diesem SDR im HDR-Modus gibt es einen wichtigen Slider in den Windows-Einstellungen, der die Helligkeit von SDR-Inhalten regelt. Hier ist es wichtig, die richtige Helligkeit auszuwählen. Früher lag der Standardwert bei genau 100 Nits für pures Weiß, was der Norm für Filme entspricht. "Nit" ist eine Einheit, die die abgegebene Lichtintensität beschreibt, also je mehr Nits, desto heller. Nachdem aber viele das in ihren hellen Büroräumen zu dunkel fanden, wurde der Standardwert auf 240 Nits geändert. Ich stelle das wieder auf 100 Nits ein, da es sich hier um eine abgedunkelte heimkinoähnliche Umgebung handelt. Da Auto HDR ja ein SDR-Bild "aufpeppt", spielt dieser Regler also eine große Rolle für die Grundhelligkeit des späteren HDR-Bildes. Je dunkler das SDR-Bild, desto mehr stechen auch die HDR-Highlights hervor. Der Slider ermöglicht Werte für die Spitzenhelligkeit von 80 Nits (Regler auf 0) bis 480 Nits (Regler auf 100). Für 100 Nits stellt man den Regler auf 5. Der Standardwert liegt wie gesagt bei 240 Nits (Regler auf 40).

Bild 2: Hier wird HDR und Auto HDR aktiviert, sowie die SDR-Helligkeit geregelt.

Die zweite wichtige Einstellung ist die Angabe der Spitzenhelligkeit des Fernsehers. Idealerweise befindet sich diese Information im sog. EDID des Fernsehers, einem Datenbereich, in dem u.a. Informationen über unterstützte Auflösungen und Bildwiederholraten stehen. Dort gibt es auch einen HDR-Abschnitt. Das Blöde ist nur, dass dieser Spitzenhelligkeitswert bei OLED-Fernsehern von LG fehlt. Windows geht dann von einem Fallback-Wert von 1499 Nits aus, was für aktuelle Modelle viel zu hoch ist. Dadurch würde ein Bild im HGiG-Modus die hellen Bereiche crushen und zu einem Verlust an Bilddetails führen. Wir müssen Windows also den korrekten Wert mitteilen.

Bild 3: Hier zeigt Windows die aus dem EDID ermittelte Spitzenhelligkeit an.

Dass Windows den Fallback-Wert mit 1499 Nits eher zu hoch ansiedelt, ist dabei durchaus sinnvoll. Denn in den meisten Fällen verwendet der Bildschirm Tone-Mapping und regelt so die zu hellen Bereiche abhängig von ihrer relativen Helligkeit in den darstellbaren Bereich herunter. So wird auf jeden Fall von der maximalen Helligkeit des Bildschirms Gebrauch gemacht, was umgekehrt, also bei einem zu dunklen Ausgangsbild, nicht (ausreichend) der Fall wäre.

Praktischerweise liest Windows nicht ständig das EDID am Fernseher aus, sondern speichert bei der Erkennung des Bildschirms eine Kopie in der Registry ab. Die lässt sich dann einfach bearbeiten mit einem kostenlosen Tool namens Custom Resolution Utility (CRU).

Jetzt müsste man nur noch den richtigen Wert kennen, den man in CRU eintragen muss. Den kann man mit einer HDR-Kalibrierungs-Software ermitteln. Ich verwende dazu "DisplayHDR Test", eine kostenlose App, die man im Windows Store findet und die sich nach der Installation nur noch "DisplayHDR" nennt. Ziel ist es, den Wert für die maximale Helligkeit zu ermitteln. Der Wert im EDID bezieht sich auf ein schwarzes Vollbild mit 10 % Weißanteil. Man muss jetzt nur schauen, wie hell man diesen weißen Block machen kann, bis er nicht mehr heller wird. Dieser Grenzwert ist die Spitzenhelligkeit.

In DisplayHDR wechselt man mittels Bild-Tasten die aktuelle Testseite. Wir schalten die Seiten durch bis zur Seite mit dem Titel (oben links) "Calibrate Max Tone Mapped Luminance Value". Mit den Pfeil-Tasten erhöhen oder senken wir die Helligkeit des Fensterlogos (siehe Bild 4a). Sowohl bei einem zu hohen als auch zu niedrigen Wert wird man das Logo sehen. Das Logo ist dann entweder heller oder dunkler als der weiße Rest. Die aktuelle Helligkeit in Nits wird ebenfalls oben links angezeigt. Das ist der Wert, für den wir uns interessieren. Wichtig ist, dass man die Testseite im Vollbildmodus betrachtet, da es wichtig ist, dass die weiße Fläche die richtige Größe (10 %) hat und ansonsten außer dem Schwarz nichts weiter dargestellt wird.

Bild 4a: In DisplayHDR wechseln wir zur Seite "Calibrate Max Tone Mapped Luminance Value".

Bild 4b: Dann justieren wir die Helligkeit des Fensterlogos, bis es nicht mehr zu erkennen ist.

Allerdings kennt man nun lediglich den Wert in Nits. CRU benötigt den Wert aber in einem anderen Format. Hier ist etwas Experimentierfreude gefragt. Für meinen Fernseher habe ich mit DisplayHDR als Spitzenwert 750 Nits ermittelt (das schwankt auch von Gerät zu Gerät, selbst wenn es sich um das gleiche Modell handelt). Das entspricht einem Wert in CRU von 125. 800 Nits stellt man mit dem Wert 128 ein. Man kann sich an den richtigen Wert herantasten, indem man in CRU mit einem geratenen Wert beginnt und dann schaut, welchen Wert Windows in den Einstellungen nun anstatt der 1499 Nits anzeigt (siehe Bild 3). Dabei kann man von 128 (800 Nits) ausgehen und dann entsprechend einen Wert darunter oder darüber wählen, um dem Ziel näher zu kommen. Mit etwas Schläue sollte man mit wenigen Versuchen den gewünschten Wert gefunden haben.

Tatsächlich passt man in CRU nicht nur einen Wert an, sondern zwei Werte, die allerdings beide identisch sind bei OLED-TVs von LG. Man startet also CRU, wählt den richtigen Bildschirm aus der Liste aus und den Rest beschreibe ich mit Bildern:

Bild 5a: Zuerst den Extension-Block auswählen und dann auf "Edit" klicken.

Bild 5b: Hier den HDR-Block wählen und wieder auf "Edit" klicken.

Bild 5c: Nun die beiden Werte anpassen und die drei Fenster jeweils mit "OK" bestätigen.

Vielleicht wird jemand sich fragen, warum der zweite Wert (max frame-avg) auch auf den gleichen Wert wie der erste Wert (max luminance) gesetzt werden soll. Das hat mich zunächst auch verwirrt, weil die Helligkeit eines komplett weißen Bildes bei einem OLED-Fernseher eigentlich viel dunkler ausfällt als eine kleine 10-%-Weißfläche. Das ist ja einer der bekannten Nachteile von OLED-Geräten.

Wichtig für das Verständnis ist hier aber, dass es sich bei den Werten (in meinem Fall 750 Nits) nicht um reale Messwerte handelt, sondern um den hellsten in einer Software festlegbaren Sollwert. Wie hell der Bildschirm wirklich ist, ist für die Kalibrierung völlig irrelevant. Für uns ist wichtig, zu sehen, dass (in meinem Fall) zwischen 740 und 750 Nits noch ein Unterschied zu erkennen ist, zwischen 750 und 760 Nits aber nicht mehr.

DisplayHDR bietet auch eine Testseite für eine volle Weißfläche und dabei wird man feststellen, dass man bei der Kalibrierung beim gleichen Wert landet, wie beim kleinen Weißfeld, auch wenn dieses Vollbildweiß messtechnisch gesehen viel dunkler ausfällt.

Den dritten Wert lässt man bei OLED-Geräten leer. Das steht quasi für 0, also völliges Schwarz. Damit die Änderungen wirksam werden, muss einmal die "restart64.exe" ausgeführt werden, die mit CRU mitgeliefert wird. Alternativ kann man auch einfach den PC neustarten. Dass alles geklappt hat, erkennt man dann an der Anzeige in Windows (siehe Bild 3).

Auto HDR ist nun optimal eingestellt und ggf. profitieren in Zukunft auch andere Anwendungen von dieser Anpassung, wenn beispielsweise Spiele die EDID-Daten zur automatischen Kalibrierung nutzen. Angeblich soll Windows in Zukunft auch eine eigene HDR-Kalibrierung bekommen, sodass man all diesen Aufwand irgendwann vielleicht nicht mehr betreiben muss. Würden die Werte im EDID nicht fehlen, gäbe es aber hier auch eigentlich bereits jetzt schon nichts zu tun.

3. Spielbezogene Anpassungen

Über die Windows-Game-Bar kann man in einem laufenden Spiel Änderungen an Auto HDR vornehmen. Sie wird mit der Tastenkombination Win+G geöffnet.

Bild 6: HDR-Einstellungen in der Game-Bar.

Sofern ein Spiel natives HDR unterstützt, sollte im Spiel von der eigenen Kalibrierfunktion Gebrauch gemacht werden. Auto HDR muss von einem Spiel ebenfalls unterstützt werden, damit man es nutzen kann. Das sind sehr viele Spiele, aber nicht alle. Manchmal wird Auto HDR auch nur nicht aktiviert, weil das Spiel nicht richtig als solches eingestuft wird. Dann kann man versuchen, das Spiel manuell der Spieleliste in den Windows-Einstellungen hinzuzufügen. Und oft wird Auto HDR auch erst beim zweiten Start eines Spiels aktiviert.

Bild 7: Hier fügt man nicht automatisch erkannte Spiele manuell hinzu und steuert Auto HDR pro Spiel.

Mit einem Klick auf den jeweiligen Spieleintrag wird dieser erweitert und man kann über den Button "Options" Auto HDR für dieses Spiel auch deaktivieren, falls es einem mal nicht gefallen sollte.

Wenn es auch dann nicht klappt, gibt es nur noch eine Möglichkeit, HDR in einem Spiel zu nutzen: Special K.

Special K

Special K ist eine Injector-Software, die extrem vielseitige Eingriffe in die Grafik-Pipeline ermöglicht. So gab es vor einiger Zeit eine spezielle Version von Special K für NieR:Automata, die auf dem PC diverse "Bad-Port"-Probleme beseitigt hat. Sofern man aber kein bestimmtes Problem hat, sollte man auf so eine Software eher verzichten.

Special K verträgt sich zudem auch nicht mit allen Anti-Cheat-Programmen, da es sich als Injector in den Spieleprozess einhakt, wie es auch Cheat-Programme üblicherweise tun. Wenn also kein natives HDR verfügbar ist, Auto HDR auch nicht funktioniert und das Spiel einen Cheat-Schutz besitzt (der Special K nicht mag), muss man wohl leider aufgeben und das Spiel in SDR spielen. Sofern Special K aber läuft, hat man mit diesem Tool eine letzte Möglichkeit, HDR zu nutzen.

Das Ergebnis ist dann ziemlich gleichwertig zu Auto HDR, allerdings bin ich mit den Standardeinstellungen nicht sehr zufrieden, da sie zu sehr das Bild verändern. Insgesamt gestaltet sich der Konfigurationsvorgang angefangen bei der Installation bis hin zu den spielspezifischen Einstellungen doch recht komplex, da es auch einige Fehlerquellen gibt, die zu Abstürzen führen können, weshalb ich hier erst mal auf Details verzichte. Sollte die Nachfrage bestehen, reiche ich hier vielleicht noch eine Anleitung nach.

Alles bezüglich Auto HDR spielt für Special K keinerlei Rolle, da in Special K die Spitzenhelligkeit direkt (in Nits) eingestellt wird und Special K ein Spiel nach der Aktivierung des HDR-Modus als native HDR-Anwendung startet.