Ultra HD – Die Pixelrevolution, Seite 4
4K ≠ UHD
Datenratenexplosion
Während auf der einen Seite versucht wird, durch effiziente Komprimierungsverfahren die Daten kompakt zu halten, ist am anderen Ende der Qualitätsliga eine Explosion der Datenmenge unvermeidlich. Sollen während einer 4K-Videoaufnahme keine Kompromisse bei der Speicherung eingegangen werden und die Daten die optimale Ausgangsbasis für eine spätere Bearbeitung bieten, so beträgt die Datenmenge pro 60 Minuten Film fast ein Terrabyte, was 20 Bluray Discs entspricht. Erhöht man die Bildanzahl von 24 auf 60, steigt die Datenmenge weiter um das 2,5-Fache, andernfalls ist eine stärkere Komprimierung bereits bei der Aufnahme unvermeidlich.
Anhand dieser gigantischen Zahlen wird auch für den Laien deutlich, dass Filmmaterial nur im Kino nahezu verlustfrei übertragen werden kann: Filme werden dort auf terrabytegroßen Festplatten gespeichert und sind nicht den technischen Limitierungen unterworfen, wie die Filmverbreitung auf Datenträgern im Homecinema-Segment. Einzig im Computer- Gamesbereich spielt Speicherplatz kaum noch eine Rolle, schließlich werden Spiele meist komplett auf der Festplatte installiert, bevor gezockt werden kann. Die Zeit der eingeschränkten Auflösung für die verwendeten Grafiken ist somit vorbei: Neue Spiele wie „Call Of Duty: Ghosts“ benötigen 40 Gigabyte Festplattenspeicher, also fast eine ganze Blu-ray, um sämtliche Texturen in 4K-Qualität abzuspeichern. Stellt man diese Speicheranforderungen ins Verhältnis zu den Möglichkeiten aktueller Internetübertragungen oder Satellitenausstrahlungen wird schnell ersichtlich, dass die Qualitätsschere im UHD-Zeitalter trotz gleicher Pixelanzahl sehr weit auseinandergehen wird.
Das Original bleibt unerreicht
Zwar versprechen Hersteller von UHD-Fernsehern und Anbieter von UHD-Videomaterial eine Bildqualität, die kaum von der Wirklichkeit zu unterschieden ist, doch unterschlagen die meisten Anbieter ein nicht unwesentliches Detail. Um UHD-Inhalte in Umlauf zu bringen, müssen die Daten komprimiert werden. Im Videobereich soll dies zukünftig durch den neuen H.265-Codec (HEVC) geschehen. Bei jeder Komprimierung nimmt die Bildqualität aber unweigerlich ab, insbesondere die Einsparungen aufseiten der Farbauflösung nimmt deutlichen Einfluss auf finale Qualität.
In einem Beispiel haben wir ein ultrahochauflösendes Bild des Films „Thor 2“ auf gängige UHD-Videoqualität reduziert. Hierbei verstärken sich die Farbabstufungen und die Detailschärfe wird in Mitleidenschaft gezogen. Trotz identischer Pixelanzahl erscheinen die Bildausschnitte unterschiedlich scharf und in dunklen Bereichen nimmt die Farbpräzision der komprimierten Bilder ab. Diese Effekte treten insbesondere dann auf, wenn das UHD-Material für eine TV-Ausstrahlung oder Internetverbreitung stark komprimiert werden muss. Selbst auf einer möglichen Blu-ray Disc 2.0 werden Sie nicht die gleiche Qualität des Originalfilmmaterials erhalten. Im Kino sind Filme auf terrabytegroßen Festplatten abgelegt, um die Komprimierung so gering wie möglich zu halten.
Farbauflösung verstehen: Die Wahrheit hinter den Megapixeln
Kamerasensoren nach dem Bayer-Prinzip (links) besitzen doppelt so viele grüne Pixel wie rote und blaue, da Grün die meiste Helligkeit der Grundfarben transportiert und dadurch Bildrauschen gemindert wird. Generell ist jedem Bildpunkt nur eine Farbinformation zugeordnet. Ein 24-Megapixel-Sensor besitzt somit 12 Megapixel mit hoher Grünempfindlichkeit und nur jeweils 6 Megapixel mit hoher Rot- und Blauempfindlichkeit. Flachbildfernseher unterteilen dagegen jeden einzelnen Bildpunkt (rechts) in rote, grüne und blaue Subpixel, sodass ein UHD-TV umgerechnet über knapp 24 Millionen Subpixel verfügt.
Um Videodaten kompakt zu halten, wird die Farbauflösung drastisch reduziert, dies gilt für SD-, Full-HD- und UHD-Videos gleichermaßen. Die Farbauflösung beträgt dann nur ein Viertel der Schwarz-Weiß-Auflösung (4:2:0), d. h. vier Bildpunkte teilen sich jeweils die gleiche Farbinformation. Ohne Datenkomprimierung (z. B. bei einer hochwertigen Aufnahme) steht dem Bildinhalt die volle Farbauflösung (4:4:4) zur Verfügung. Aufgrund gigantischer Datenmengen ist diese Qualität meist nur im Foto- und Kinobereich realisierbar, während Videobilder z. B. auf DVD oder Blu-ray Disc im 4:2:0-Format veröffentlicht werden.
Wechsel von HDMI 1.4 zu 2.0
Während der Displayportstandard im Computerbereich der HDMI-Schnittstelle technologisch immer weiter vorauseilte, legte die HDMI-Organisation mit knapp vierjähriger Verspätung nach: HDMI 2.0 beerbt die aktuelle HDMI-1.4-Version und verdoppelt nahezu die Datenrate. Somit lassen sich 4K-Bildinhalte bei hoher Farbauflösung mit bis zu 60 Bildern pro Sekunde übertragen, was z. B. die ruckelfreie Darstellung von Sportinhalten ermöglicht. Gleichfalls lassen sich 3D-Inhalte in 4K-Auflösung wiedergeben und Kinofilme werden zukünftig in voller Auflösung im 21:9-Format zur Verfügung stehen, denn die aus dem DVDBereich bekannte anamorphe Speicherung kehrt zurück. Hierbei werden die Bildinhalte verzerrt abgelegt, um die volle vertikale Auflösung zu nutzen. Erst das Endgerät (Fernseher, Projektor) entzerrt das Bild und es erscheinen die bekannten Cinemascope-Balken. Bei aktuellen Filmen auf Blu-ray Disc werden die schwarzen Balken als tatsächliche Bildinformation gespeichert und dabei reduzieren sich die 1 080 Bildzeilen der Full-HD-Auflösung auf knapp 800.
Verwirrung besteht derzeit bei der HDMI-2.0-Unterstützung im TV-Bereich, denn Sony kündigte an, aktuelle TV-Modelle und Projektoren zu HDMI 2.0 kompatibel zu machen. Hierbei bedient sich Sony eines Tricks: Zwar verarbeiten die UHD-Fernseher der X9005-Serie und die 4K-Projektoren VPL-VW1000ES und VPLVW500ES zukünftig 4K-Signale mit bis zu 60 Bildern pro Sekunde, allerdings nur bei minimaler Farbtiefe und Farbauflösung (8 Bit, 4:2:0). Im Gegensatz dazu ermöglicht Panasonic mit dem UHD-TV TX-L65WT600E die „echte“ HDMI-2.0-Unterstützung, sodass auch 4K-Signale mit 60 Bildern pro Sekunde bei nahezu voller Farbauflösung und Farbtiefe übertragen werden können. Samsung und Philips stellen HDMI-2.0-Hardwareupdates für 2014 in Aussicht, bei anderen Anbietern herrscht dagegen noch Schweigen. Neue HDMI-Kabel benötigen Sie im übrigen nicht: Wer qualitativ hochwertige Highspeedkabel besitzt, braucht sich um die UHD-Übertragung keine Sorgen zu machen.
HDMI 2.0: Besser spät als nie
4K ist nah am Original
Durch 4K werden wir so nah dran sein am Original wie noch nie zuvor und der neue Bildstandard hat das Zeug, zum einheitlichen Maßstab für Kinos und Wohnzimmer zu werden. Gleichermaßen bewegen wir uns immer mehr an der Wahrnehmungsschwelle und abseits der Kinosäle, die durch riesige Leinwände und kurze Sitzabständen ungemein von der 4K-Auflösung profitieren, werden es vor allem Computer spiele sein, die durch 4K in einem neuen Glanz erstrahlen.
Der Auflösungstrend leitet gleichzeitig das Ende der Plasmatechnologie ein: 4K-Plasmafernseher für den Wohnzimmergebrauch werden aufgrund der hohen Energieaufnahme nicht auf den Markt kommen, LCD- und OLED-TVs gehört die 4K-Zukunft . Das Paradoxe: Sobald sich Bilder schnell bewegen, bieten Plasma-TVs Auflösungsvorteile gegenüber LCD-Fernsehern. Bei der Angabe der Auflösung ist deshalb noch viel Theorie im Spiel und in der Praxis gelingt es den ersten UHD-Fernsehern nicht immer, sich von sehr guten Full-HD-Fernsehern qualitativ abzusetzen.
