Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/ultra-high-definition-scharf-allein-ist-nicht-genug-1409-108995.html    Veröffentlicht: 05.09.2014 12:01    Kurz-URL: https://glm.io/108995

Ultra High Definition

Scharf allein ist nicht genug

Spätestens seit der Ifa 2013 pusht die Geräteindustrie das Thema UHD-TV - also das extrascharfe Ultra High Definition TV. Doch was bringt die viermal höhere Pixelanzahl? Und wann gibt's entsprechend knackige Ultra-HDTV-Sender?

Mit der Marktsättigung von HDTV-Flachbildschirmen sucht die Branche nach einem neuen Verkaufsschlager. 3D brachte nicht den gewünschten Erfolg und wegen der hohen Ausschussquote in der Produktion ist OLED noch nicht rentabel. Eine höhere Auflösung soll die Käufer locken - so das Kalkül. Bereits auf der CES-Show Anfang 2012 in Las Vegas zeigten die TV-Hersteller erste 4K-fähige Geräte.

Irritierend: In der digitalen Kinofilmproduktion ist 4K schon länger ein Begriff. Dort bezeichnet er jedoch eine horizontale Auflösung von 4.096 Bildpunkten, die Zahl der Bildzeilen kann etwas variieren. Denn das K steht, wie in der Informationstechnologie üblich, für 2 hoch 10 und damit für 1.024. Die Unterhaltungselektronik versteht unter 4K dagegen eine Auflösung von 3.840 x 2.160 Bildpunkten, also die vierfache Pixelanzahl des sogenannten Full-HD mit 1.920 x 1.080 Pixeln. Wegen dieser Unstimmigkeiten, und vermutlich auch wegen des eher sperrigen Begriffs 4K, änderten die Hersteller die Bezeichnung in UHD für Ultra High Definition. UHD und UHD-TV sind auch die Namensgebungen von Broadcast-Verbänden und Zusammenschlüssen wie SMPTE und EBU.

Mehr Pixel, mehr Schärfe - geht diese Rechnung stets auf? UHD kann seine Vorteile vor allem bei großen Bildschirmen ausspielen, oder aus kurzer Distanz: Denn mit höherer Auflösung verringert sich der Betrachtungsabstand, ab dem der Zuschauer das Pixelraster nicht mehr erkennen kann. Muss der Betrachter bei einem Full-HD-Fernseher dafür einen Abstand von der dreifachen Bildschirmhöhe zum TV-Gerät einhalten, kann er bei einem UHD-Fernseher bis auf die 1,5fache Bildschirmhöhe heranrücken. Das bedeutet bei einem 55-Zoll-Full-HD-TV (140 cm Diagonale) einen Abstand von zwei Metern, bei einem 55-Zoll-UHD-Bildschirm von einem Meter.

Tatsächlich dürfte der TV-Zuschauer kaum sein Sofa verrücken, sondern sich einen größeren Flachbildschirm besorgen. Bei einem Sitzabstand von zwei Metern könnte der Kinofan getrost zu einem 100-Zoll-UHD-Fernseher greifen (254 cm Bildschirmdiagonale!). Doch egal, ob geringerer Abstand oder größerer Bildschirm - in beiden Fällen erweitert sich das Sichtfeld von 30 auf 60 Grad. Ein klarer Vorteil, denn das versetzt den Zuschauer tiefer ins virtuelle Geschehen.

Nicht nur mehr Pixel machen's

Neben einer höheren Auflösung werden noch einige weitere Bildverbesserungen diskutiert. Die Norm ITU-R BT.2020 umreißt die Parameter für die UHD-Produktion. Sie sieht einen erweiterten Kontrastumfang (High Dynamic Range) sowie einen größeren Farbraum vor (Wider Color Space). Beides soll durch eine feinere Abstufung der Farb- und Helligkeitswerte erreicht werden. Werden die Helligkeits- und Farbsignale mit 10 oder sogar 12 Bit statt wie bislang 8 Bit gespeichert, ließe sich fast das gesamte sichtbare Spektrum darstellen. Aber: "Aktuelle Display-Technologien können nicht die Vielzahl an Farbtönen abbilden", sagt Dietrich Westerkamp, Direktor Standard-Koordination bei der Firma Technicolor. Allenfalls OLED könnte dazu in der Lage sein. Doch nicht allein eine höhere Wortbreite von 10 und 12 Bit, auch eine höhere Abtastung (Subsampling) der Farbsignale bis 4:4:4 ist Teil der BT.2020. Das bezieht sich zunächst auf die Produktion, doch das 4:2:2-Subsampling könnte auch einmal das heute bei der Übertragung übliche 4:2:0 ablösen.

Überdies sieht die Norm BT.2020 eine höhere Bildwiederholrate vor. Bedingt durch die feineren Pixel des Kamerasensors kann bei UHD leicht Bewegungsunschärfe entstehen, etwa bei Kameraschwenks. Abhilfe leisten höhere Bildfrequenzen. Doch zumindest für einen UHD-Start sind diese nicht vorgesehen: "Wir reden zunächst über UHD-TV in einer Phase 1", sagt Westerkamp. Dies beinhalte ausschließlich eine höhere räumliche Auflösung. Gemeint ist, dass lediglich mehr Pixel und nicht mehr Bilder pro Sekunde gesendet werden. "Die Framerate soll 50 Vollbilder pro Sekunde betragen", stellt Westerkamp klar. Dennoch ein Fortschritt gegenüber den heute meist üblichen 50 Halbbildern pro Sekunde. Lediglich die öffentlich-rechtlichen Sender setzten von Beginn an auf 720p50, wurden dafür aber häufig kritisiert. Zudem verwenden selbst ARD und ZDF auf Produktionsseite oft 1080i-Technik, auch um den internationalen Programmaustausch zu vereinfachen. Erst für die Ausstrahlung wird auf 720p deinterlaced. Bei UHD werden nur noch Vollbilder übertragen. Interlace, das gute alte Zeilensprungverfahren, ist endgültig passé. Kammartefakte bei der Umrechnung auf die progressive Bilddarstellung eines Flachbildschirms gehören somit der Vergangenheit an.

Dreidimensionaler Sound geplant

Zwei Phasen für die UHD-TV-Markteinführung sieht auch Thomas Wrede, Vice President Reception Systems des Satellitenbetreibers SES Astra: Erste UHD-TV-Angebote starten seiner Ansicht nach 2014 oder 2015 - zunächst mit der höheren UHD-Auflösung und 50 oder 60 Vollbildern pro Sekunde. Der Farbraum sowie der Kontrastumfang von HDTV würden zunächst beibehalten. Dies könnte sich in einer zweiten Phase ändern, deren Start Wrede für 2017 oder 2018 prognostiziert. Dann könnten sowohl der größere Farbraum als auch der höhere Kontrastumfang kommen, so Wrede. Für die zweite Phase von UHD ist noch eine weitere spannende Neuerung geplant: Dann könnte dreidimensionaler Sound kommen, beispielsweise mit dem Soundsystem Dolby Atmos.

Blickt man nach Japan, offenbaren sich noch ganz andere Pläne: Der dortige öffentlich-rechtliche Sender NHK experimentiert bereits mit einer 8K-Auflösung von 7.680 x 4.320 Bildpunkten. Neben den erwähnten zwei Phasen bei der UHD-Einführung ist daher auch von UHD-1 und UHD-2 die Rede - wobei UHD-2 dann unter anderem die noch höhere 8K-Auflösung umfasst. Das würde jedoch auch auf Seiten der Unterhaltungselektronik einen weiteren Entwicklungsschritt voraussetzen.

Wie lässt sich das Ganze übertragen?

Mehr Pixel, mehr Daten - das Spiel kennen Digital-Video-Experten. Mehr Daten bedeuten gleichzeitig höhere Kosten für den Transport nach Hause auf den TV-Schirm. Der Ausweg lautet wie immer Kompression, also die Datenflut mit cleveren Algorithmen eindämmen. Nach dem Codec H.264/AVC, der für die HDTV-Übertragung genutzt wird, soll nun H.265/HEVC (High Efficiency Video Coding) für UHD kommen. HEVC verringert die Datenrate bei gleicher Auflösung noch einmal um die Hälfte bei kaum sichtbaren Qualitätseinbußen. Westerkamp rechnet für die UHD-TV-Übertragung mit einer Datenrate von 10 bis 15 MBit/s. Astra nutzt für seinen UHD-Demokanal, der im Juni 2013 startete, HEVC mit einer Datenrate von 20 MBit/s - etwas mehr, als heute zwei HDTV-Sender zusammen benötigen.

Doch was ist mit der Übertragungstechnik - wie lässt sich UHD über Satellit, Kabel, Antenne oder Internet zum Zuschauer transportieren? "Mit DVB-S2 lässt sich UHD über Satellit übertragen", sagt Westerkamp. Im Kabel sei jedoch der Nachfolgestandard DVB-C2 sinnvoll, den die Netzbetreiber bislang aus Kostengründen nicht eingeführt hätten. Auch per Antenne ließe sich UHD-TV übertragen - mit dem DVB-T2-Standard, zu dem RTL im Jahr 2016 wechseln möchte. Da das Frequenzspektrum von DVB-T jedoch mehr und mehr an den Mobilfunk fällt, dürfte eine UHD-Übertragung per Antenne kaum sinnvoll sein.

Wie ist die Lage bei den aktuellen UHD-TV-Geräten?

2013 wurden weniger als 10.000 UHD-Fernseher verkauft, so die Zahlen der Gesellschaft für Konsumforschung (GfK). Für 2014 rechnet die GfK mit 220.000 verkauften UHD-Fernsehgeräten. Und das, obwohl in der ersten Jahreshälfte gerade einmal 40.000 Stück den Weg zum Käufer fanden. Viele der bislang verkauften Modelle waren jedoch nicht UHD-tauglich. Zur Ifa 2013 waren HEVC-Decoder nicht oder kaum verfügbar und die HDMI-2.0-Spezifikation stand noch nicht final fest. Beides sind neben der Auflösung jedoch Voraussetzungen, um auf UHD-TV-Panels auch tatsächlich 4K-Bilder zu bekommen.

Denn für die 4K-Auflösung mit den erwähnten 50 Vollbildern reicht die maximale Datenrate von HDMI 1.4 nicht aus. HDMI 1.4 schafft nur UHD mit bis zu 30 Bildern pro Sekunde - dann muss HDMI 2.0 ran, das bis zu 18 GBit/s liefert. Zudem muss HDMI den Kopierschutz HDCP 2.2 unterstützen, den die Filmindustrie für UHD-Inhalte anvisiert. Außerdem sollte der Fernseher intern HEVC-Material decodieren können.

Viele Hersteller bieten deshalb externe Kits an, mit denen sich deren erste UHD-TV-Geräte beispielsweise mit HDMI-2.0-Buchsen nachrüsten lassen. Doch wie ist der Stand bei den aktuellen UHD-Geräten? LG, Panasonic, Samsung und Sony geben an, ihre 2014er Modelle unterstützten HDMI 2.0, HDCP 2.2 und HEVC-Decoding. Erste Praxistests zeigten, dass die HEVC-Decodierung von USB-Festplatte auch vom Dateiformat der Videofiles abhängt. Kurios: TP Vision, das die TV-Sparte von Philips übernommen hat, gestand ein, dass die aktuellen 7800er- und 8800er-UHD-TV-Serien weder mit HDMI 2.0 noch mit HEVC-Decoding bestückt seien. Allenfalls HDCP 2.2 sei dabei. Toshiba bietet aktuell nur die UHD-TV-Geräte der M9-Serie, die bereits vergangenes Jahr eingeführt wurde.

Die Preise für UHD-TV-Modelle sind seit Jahresbeginn deutlich gesunken. Während zunächst Anbieter wie der chinesische Produzent Hisense günstigere 4K-Modelle brachten, bieten nun auch bekannte Namen 4K-Modelle unter 2.000 Euro: LG etwa die UB850V-Serie, die mit einer Diagonalen von 49 Zoll bei 1.200 Euro startet. Sonys X8500B-Serie ist mit 49 Zoll für 1.600 Euro zu haben. Auf der Webseite von TP Vision finden sich unter der 6800er Serie drei absolute UHD-TV-Preisbrecher ab 600 Euro. Doch diese Modelle gebe es in Deutschland nicht und sie kämen auch voraussichtlich nicht, sagte ein Unternehmenssprecher.

UHD-fähige Set-Top-Boxen ließen sich bereits produzieren. Technicolor meldete im Mai, man werde den indischen Bezahlsender Tata Sky Anfang 2015 entsprechend ausstatten. Zum aktuellen Stand einer UHD-Disc ließ sich leider nichts Konkretes in Erfahrung bringen. Fest steht, die Blu-ray Disc Association (BDA) arbeitet daran. In den USA bietet Sony einen 4K-Player an, der UHD-Filme etwa via Internet von Netflix empfängt.

Wann kommen UHD-Programme?

Erste UHD-Programme werden von Video-on-Demand-Anbietern oder Bezahlsendern erwartet. Der US-Anbieter Netflix will im September in Deutschland starten. Auf Nachfrage sagte das Unternehmen, man wolle das Angebot an UHD-Titeln schrittweise vergrößern. Offenbar gibt es also bereits ein UHD-Angebot.

Sport - vor allem Fußball - ist bei den Bezahlsendern der Innovationstreiber. Und so macht Sky Deutschland kräftig Werbung, realisierte in der vergangenen Saison bereits zwei 4K-Live-Übertragungen: Im April 2014 übertrug der Pay-TV-Sender das Bundesliga-Spiel FC Bayern München gegen Werder Bremen per Satellit in die Sky-Zentrale nach Unterföhring. Das UHD-TV-Signal hatte eine Auflösung von 2.160 Zeilen und wurde mit 50 Bildern pro Sekunde gesendet. Dies, so das Unternehmen, sei die weltweit erste 4K-Live-Übertragung gewesen. Drei Wochen später wiederholte Sky das Experiment beim DFB-Pokalfinale.

Ebenso die Fifa: Sie übertrug mit Sony und anderen Partnern drei Partien der Fußball-WM in Brasilien live in 4K - unter anderem das Viertelfinale zwischen Deutschland und Frankreich. Das Spiel wurde vom französischen Satellitenbetreiber Eutelsat live in ein englisches Kino gesendet. Die größte Herausforderung bei UHD-Produktionen sei derzeit, so Stefan Heimbecher, Head of Innovations & Standards bei Sky Deutschland, die Signale aus dem Stadion ins Produktionszentrum zu bekommen. Dabei falle die zehnfache Datenmenge von HDTV an: Statt 0,83 GBit/s wie für 1080i seien rund 8,3 GBit/s nötig - wozu vier HD-SDI-Strippen statt bislang eine gezogen werden müssen. Für die Ausstrahlung per Satellit zum Zuschauer habe man Datenraten zwischen 25 und 35 MBit/s getestet. Bei der HEVC-Live-Encodierung arbeite man derzeit mit 25 MBit/s, um Artefakte wie Blockbildung zu vermeiden, sagte Heimbecher.

Für eine UHD-Einführung müssen die Broadcaster beträchtliche Kosten auf sich nehmen. Nicht nur die Übertragung, auch die Archivierung der Datenmenge erfordert massive Investitionen. Daher bleibt fraglich, wann werbefinanzierte Privatsender oder öffentlich-rechtliche Anstalten sich einen 4K-Umstieg leisten können. Die meisten TV-Sender und Technik-Dienstleister haben finanziell noch mit dem HDTV-Umstieg zu kämpfen. Sky treibt UHD nach eigenen Angaben voran, um seinen Kunden das bestmögliche Unterhaltungserlebnis zu bieten. Wann jedoch ein Regelbetrieb startet, verriet Sky nicht. Zu den künftigen UHD-Plänen sagte Heimbecher: "Auch in der neuen Fußballsaison werden wir Ultra-HD-Testproduktionen umsetzen."  (jfl)


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