Leseprobe 6: Bild-/Videoauflösungen

Umgangssprachlich wird die Auflösung grundsätzlich für das Maß einer Bildgröße verwendet, das die Anzahl der Bildpunkte (Pixel) nach Spalten (vertikale Auflösung) und Zeilen (horizontale Auflösung) einer Rastergrafik angibt. Im physikalischen Sinne ist mit der Auflösung die jeweilige Punktdichte bei der Wiedergabe beziehungsweise Bildabtastung gemeint. Somit ist die Bildauflösung ein Qualitätsstandard unter anderem für die Farbtiefe. 

Während man in der Digitalfotografie zumeist die Gesamtzahl der Bildpunkte (Mega-Pixel = 1 Million Bildpunkte) beziehungsweise pro Zeile und Spalte angibt, wird in der Fernsehtechnik die Anzahl der Bildpunkte pro Zeile mal die Anzahl der Zeilen gemessen. Neben der räumlichen Auflösung wird in der Videoauflösung insofern auch die zeitliche Auflösung interessant, da es sich um Bewegtbilder handelt. Wie bereits erwähnt, wird die zeitliche Auflösung (Bildfrequenz) in Hertz (Hz) angegeben. Dabei ist vor allem das Verfahren der Bildabtastung von maßgeblicher Bedeutung, das heißt, ob also zwei Halbbilder im Zeilensprungverfahren (interlaced) oder aber jeweils ein Vollbild (progressive scan) eingelesen werden. 


Zeitliche räumliche Auflösung

In diesem Zusammenhang soll noch einmal darauf hingewiesen werden, dass die bereits erörterten Fernsehnormen (PAL, NTSC oder SECAM) nicht generell per Definition zur Angabe für den Bildwechsel dienen. Videoauflösungen werden betreffend ihrer zeitlichen Auflösung mit den jeweiligen Bildabtastverfahren angegeben. Dazu werden im Allgemeinen die Abkürzungen „i“ für das Zeilensprungverfahren (interlaced) und „p“ für die progressive Bildabtastung (progressive) verwendet. Aber auch andere Parameter sind für die Auflösung entscheidend. So beispielsweise das Seitenverhältnis, das generell als Bruch dargestellt (z.B. 16:9) wird, wobei sich der erste Wert auf die Breite und der zweite Wert auf die Höhe bezieht. Oftmals wird dieser Bruch auch auf 1 gekürzt beziehungsweise ausmultipliziert und entsprechend gerundet. Auf diese Weise wird aus der Angabe 4:3 beispielsweise der Wert 1,33:1.

Abbildung 54: Standard-Seitenverhältnisse im TV-Bereich

Die drei gebräuchlichsten Seitenverhältnisse für Fernsehgeräte sind in Abbildung 54 vergleichsweise dargestellt: Das im analogen Fernsehen als Standard verwendete Format 4:3 (1,33:1/grün), in den 1990er Jahren eingeführte Format 16:9 (1,87:1/rot) sowie das seit 2009 für besonders breite Geräte genutzte Format 21:9 (2,37:1/blau), das insbesondere Kinofilme (2,39:1) ohne horizontale Streifen wiedergeben kann. Fasst man alle Parameter der Bild-/Videoauflösung zusammen, so entstehen ganz unterschiedliche Werte für die einzelnen Videoformate, die in der folgenden Tabelle zusammengefasst sind (Abbildung 55).

Abbildung 55: Übersicht gängiger Videoformate (Auflösung)


Nicht selten wird davon ausgegangen, dass die Bildauflösung beziehungsweise die Bildgröße mit der Größe der jeweiligen Videodatei zusammenhängt. Jedoch können auch sehr kleine Bilddateien über eine hohe Auflösung verfügen. Insofern ist der Zusammenhang zwischen der Größe des Datenvolumens nicht zwangsläufig kongruent zur Höhe der Bildauflösung. Letztlich liegt es an der Qualität der Wiedergabe, wie hochwertig das Foto- oder Videomaterial verwendet werden kann. Deshalb können Aussagen über die Auflösung generell nur im Zusammenhang mit der Wiedergabe getroffen werden. Wenn beispielsweise Filme in Ultra HD produziert aber auf einem alten Röhrenfernseher wiedergegeben werden, dann ist relativ klar, dass die Bildqualität erhebliche Einbußen erfährt. Insofern ist die Bildauflösung allein noch kein direktes Maß für die Qualität.

Abbildung 56: Beispiel für Bildauflösungen

Skalierung

In diesem Zusammenhang kann man auf die Aussage zurückkommen, dass nur die gute alte Röhre knackscharfe Bilder liefern kann. Denn nur bei analogen Röhren-Bildschirmen war das Format des Eingangssignals identisch mit der Wiedergabe. Hier konnten mithilfe der Steuerelektronik verschiedene Videoformate mit der gleichen vertikalen und horizontalen Bildauflösung wiedergegeben werden. Hingegen ist in modernen digitalen Bildschirmen das Wiedergaberaster vorbeschrieben und variiert je nach Bauart. Deshalb kann das Eingangssignal von der tatsächlichen Wiedergabe abweichen. Entsprechend müssen die eingegangenen Bildpunkte je nach Wiedergaberaster skaliert werden, wobei es hier nicht selten zu Verlusten kommt, die sowohl bei einer Verkleinerung als auch bei einer Vergrößerung entstehen können. Insbesondere bei der analogen Fernsehübertragung werden die Bildpunkte selbst oft nicht quadratisch, sondern rechteckig dargestellt. Aber auch durch die diversen Videoformate kommt es zu unschönen Begleiterscheinungen (Abbildung 57).

Abbildung 57: Bildverzerrungen bei unterschiedlichen Videoformaten

Um die Filmfläche optimal nutzen zu können, wurde bereits in den 1950er Jahren das sogenannte anamorphotische Verfahren (anamorph: griech. umgestaltet) in der Filmtechnik eingesetzt, um breitbandige Kinoformate auf analogen normalformatigen Fernsehgeräten abspielen zu können. Da es sich hierbei um geometrisch-optische Verzerrungen wie etwa bei einem Hohlspiegel handelt, ist die synonyme Verwendung des Begriffes im Zusammenhang mit der digitalen Bildübertragung falsch. Allerdings muss auch hier das Bild beispielsweise bei HDTV bis zu 25 Prozent gestaucht werden. Dies begründet sich aus den immer breiter werdenden Geräten. Der Unterschied zwischen dem herkömmlichen PAL-Format (SDTV) und HDTV ist in Abbildung 58 erkennbar. 

Abbildung 58: Unterschied zwischen SDTV und HDTV

Grundsätzlich kann man hochauflösende Videos nur dann hundertprozentig genießen, wenn das Gerät der Wiedergabe die technischen Voraussetzungen erfüllt. Aber auch der beste Fernseher ist nur so gut, wie seine Einstellung. Da Farbe lediglich eine subjektive Wahrnehmung ist, sollte man sich hier nicht ausschließlich auf die Werkseinstellungen oder das bloße Auge verlassen. Um die heute üblichen hohen Qualitätsstandards auch tatsächlich in vollem Umfang ausnutzen zu können, sollten als „Feinschliff“ sogenannte Testbilder bei der präzisen Einstellung verwendet werden. Mehr zu diesem Thema steht unter anderem im folgenden Kapitel „Bildeinstellungen/Kalibrierung“ aber auch am Ende dieses Buches.

Abbildung 59: Testbild "Ladies" der Firma BUROSCH

Native Auflösung

Insofern ist gerade für die Feinheit der Farbabstufungen einzelner Bildelemente (Farbtiefe) die sogenannte native Auflösung qualitätsbestimmend. Damit ist die exakte digitale Auflösung des Gerätes gemeint, das zur Bildwiedergabe verwendet wird. Der schlichte Vergleich zwischen der PAL- und HDTV-Auflösung macht den Unterschied deutlich: Der PAL-Standard umfasst 576 sichtbare Zeilen (vertikale Auflösung) und 768 Linien (horizontale Auflösung) und entspricht damit 11.059.200 Bildpunkten pro Sekunde. HDTV-Standards hingegen bieten 51.840.000 (1080i) beziehungsweise 46.080.000 (720p) Bildpunkte pro Sekunde. Die Gesamtbildpunktzahl erhöht sich bei HDTV auf etwa das Fünffache, was sich sowohl in schärferen Konturen, brillanteren Farben und generell in einer höheren Tiefenschärfe des Fernsehbildes bemerkbar macht.

Im Jahre 2015 ist HDTV jedoch schon fast wieder Makulatur. Hier sprechen wir im Zusammenhang mit Ultra HD/4K über ein weiteres Vielfaches in Bezug auf die Pixelanzahl – nämlich von 8 Millionen Bildpunkten. Und auch dieser Wert stellt nur eine Momentaufnahme dar, insbesondere weil die bereits erwähnte ITU-Empfehlung Rec.2020 perspektivisch die Bildauflösung 8K (UHD TV2) vorsieht, welche in derzeitigen TV-Prototypen bereits realisiert wird.

Abbildung 60: Vergleich PAL/720p/1080i

Pixeldichte

Ebenfalls bereits erwähnt wurde, dass der Begriff „Auflösung“ umgangssprachlich oft synonym verwendet wird. In der Drucktechnik (z.B. Zeitung) spricht man, wenn Bildpunkte gemeint sind, von dots per inch (dpi), bei Bild- und Videomaterial hingegen von pixel per inch (ppi) oder vielmehr Pixel pro Zoll. Im Zusammenhang mit der Pixelgröße wird nicht selten von einer „relativen Auflösung“ gesprochen, was allerdings falsch ist. Denn der Abstand der einzelnen Bildpunkte kann exakt gemessen werden und stellt somit eine physikalische Größe dar. Die Pixel- oder auch Punktdichte ist gerade in der heutigen digitalen Bild- und Videoproduktion das Maß für die Detailgenauigkeit und steht in direktem Zusammenhang mit der Qualität der Wiedergabe.

Doch die höchste Pixeldichte nützt wenig, wenn die Fläche, auf der das Bild dargestellt wird, zu klein ist. Das menschliche Auge könnte die Brillanz von 1920x1080 (HD), 3840 × 2160 (UHD-1/4K) oder gar 7680 × 4320 Pixel (UHD-2/8K) Bildpunkten kaum erfassen, wenn diese auf einer Briefmarke abgebildet würden. Umgekehrt sehen wird grobe Pixelstrukturen auf großen Bildschirmen, wenn die Punktdichte (Auflösung) zu gering ist. Insofern ist bei gleicher Auflösung die Bildschirmdiagonale maßgeblich. Deshalb sollte man sich von den mitunter extremen Unterschieden in der Angabe der ppi bei diversen Produktgruppen nicht irritieren lassen.

Abbildung 61: Produkte im Vergleich nach Pixel, Zoll, ppi

 

Die Fachzeitschrift Computerbild hat auf ihrer Internetseite (2015) einen Vergleich verschiedener Produktgruppen in Bezug auf ihre Auflösung und Displaydiagonalen durchgeführt. Ein Auszug der erstplatzierten Produkte ist in Abbildung 61 dargestellt und zeigt, dass die Daten weit auseinander gehen können, grundsätzlich aber Parallelen zwischen Displaygröße und Pixeldichte erkennbar sind. Die zurzeit höchste Auflösung bringt das digitale Videoformat Ultra HD mit den Bildauflösungen 4K und 8K. Demnach hat das 4K-Format für TV mit 3840 × 2160 Bildpunkten eine viermal so hohe Pixelanzahl gegenüber der TV-Auflösung Full HD. Das 8K-Format (7680 × 4320 Pixel) löst vertikal und horizontal jeweils viermal so fein auf wie Full HD, insofern bietet dieses Format (in Japan: Super Hi-Vision) sechzehnmal so hohe Auflösung. Abbildung 62 zeigt den qualitativen Unterschied zwischen HD und UHD/4K. Mit einer höheren Pixelzahl wird es natürlich leichter, auch die Displays zu vergrößern und dabei immer noch eine hervorragende Bildqualität zu garantieren. Die Krümmung, die heute nicht selten zu einem ultrahochauflösenden Display dazugehört, soll eine bessere Tiefenwirkung erzeugen.

Abbildung 62: Unterschied HD und 4K (© NVIDIA Corporation)

Allerdings sollte beim Kauf eines solchen Heimkinos immer auch an die Größe des Umfeldes gedacht werden. Denn ein Fernseher mit beispielsweise 65 Zoll Bildschirmdiagonale muss auch ins Wohnzimmer passen. Dabei ist insbesondere der Betrachtungsabstand wesentlich für einen exzellenten Filmgenuss. Allerdings bietet gerade eine hohe Auflösung auch die Möglichkeit, dichter am Gerät sitzen zu können. Was ist also optimal und warum?

Betrachtungsabstand

Gibt man in eine Online-Suchmaschine den Begriff „Sitzabstand TV“ ein, findet man unzählige Artikel zum Thema. Und genauso zahlreich sind die entsprechend beschriebenen Tipps und Tricks. Das Dumme daran ist nur, dass fast jeder Ratgeber etwas anderes empfiehlt und jeder von sich behauptet, den richtigen Abstand beziehungsweise die richtige Formel für den perfekten Betrachtungsabstand gefunden zu haben. Einige Regeln sind richtig, andere jedoch weniger. Deshalb soll an dieser Stelle ein wenig Licht ins Dunkel gebracht und detailliert beschrieben werden, was es mit dem empfohlenen Betrachtungs- oder Sitzabstand auf sich hat.

Den TV passend zur Größe des Wohnzimmers aussuchen
Ein prinzipieller Rat, der eigentlich schon immer galt, und das unabhängig von der Bildschirmtechnologie: Man wählt die Größe des TV-Gerätes passend zu den vorhandenen Raumverhältnissen. Jedenfalls in der Regel, denn umgekehrt wird es meistens schwer. Es macht also wenig Sinn, sich in ein briefmarkengroßes Wohnzimmer einen XXL-Flat zu stellen oder zu hängen, vor allem wenn zwischen Sitzmöbel und Fernseher gerade mal eine Kaffeetasse passt. Imposant ist in diesem Zusammenhang das eine. Schlechter Geschmack das andere – vom Optimum der Bildwiedergabe mal ganz zu schweigen.

Im Zeitalter von Ultra HD und HDR werden allerdings die Riesendisplays immer populärer und viele Verkäufer nutzen die sehr hohe Auflösung als Argument, dass die Einhaltung eines gewissen Sitzabstandes quasi überflüssig sei. Grundsätzlich ist hier etwas Wahres dran. Der Rest ist Marketing. Vor dem Kauf eines neuen Gerätes sollte man sich schlichtweg einen Zollstock nehmen und im Beisein aller Familienmitglieder einig darüber werden, wie groß das gute Stück denn tatsächlich werden soll. Denn mal abgesehen von allen technischen Möglichkeiten ist und bleibt so ein Fernseher reine Geschmackssache. Und die kann mitunter meilenweit auseinander liegen. Der Teenager mit seiner Spielkonsole spricht sich im Allgemeinen für die maximale Bilddiagonale aus, die Ehefrau und Mutter hingegen für ein schickes Modell, das zur Einrichtung passt, während es Papa eigentlich egal ist, Hauptsache er kann in Ruhe Fußball schauen. Ein Mittelwert ist hier meistens die beste Entscheidung.

Von der Auflösung hängt es ab
Wer die Hürde des familiären Konsens‘ genommen hat, für den sind die technischen Details ein Klacks. Natürlich hängt der Sitzabstand maßgeblich von der Auflösung des TV-Displays ab. Die internationale „Society of Motion Picture and Television Engineers“ empfiehlt, die Bilddiagonale mal 1,63 als Sitzabstand zu berechnen, nach dem THX-Standard bietet die Bilddiagonale mal 1,19 ein annäherndes Kinogefühl, und viele Fachleute empfehlen als Richtwert gern die Bilddiagonale mal 2,5 zu nehmen. Allerdings beziehen sich diese Werte lediglich auf Full HD. Da Ultra HD aber die vierfache Full-HD-Auflösung hat, wird oft empfohlen, die Werte hier einfach zu halbieren. Ein anderer Rat für den korrekten Sitzabstand zum UHD-TV ist, die Bildhöhe einfach mal Zwei zu nehmen. Zu diesen geläufigen Tipps kommen zahlreiche weitere, deren Aufzählung allerdings nur zu einem unnötigen Durcheinander führen würde.

Wer Pixel sieht, sitzt zu nah!
Wer sich nun für eine bestimmte oder zumindest ungefähre Bildschirmgröße entschieden hat, über die Hintergründe der Auflösung Bescheid weiß, sich aber dennoch unsicher ist, der sollte seinen Favoriten im gut sortierten Fachhandel aus der Nähe betrachten. Wenn möglich, wählt man vor Ort den individuellen Abstand, der in etwa mit den räumlichen Gegebenheiten zu Hause übereinstimmt. Denn auch wenn die menschliche Wahrnehmung im Grunde bei uns allen genauso funktioniert, sieht doch jeder Mensch aufgrund der individuellen Beschaffenheit und Funktionalität seiner Augen auf ganz unterschiedliche Weise. Wenn man nun im TV-Fachmarkt vor seinem neuen Lieblings-TV steht, ist letztlich nur eines entscheidend: Wer Pixel sieht, ist zu nah dran.

Jetzt kann man entweder überlegen, die Couch bis in den letzten Winkel seines Wohnzimmers zu schieben, eine Wand wegzureißen oder aber sich für eine Nummer kleiner entscheiden. Denn je größer der TV, je größer sind physikalisch gesehen auch die einzelnen Bildpunkte/Pixel. Bei jeglichen Displayarten, egal ob nun Smartphone, Tablet, PC-Monitor oder Fernseher, wird der Gesamtbildeindruck maßgeblich durch die PPI/Punktdichte bestimmt. Je höher der PPI-Wert (PPI = Pixels per Inch/Pixel pro Zoll) eines Displays, desto schärfer und feiner wirkt das Bild. So bietet beispielsweise ein 12 Zoll großes Display mit Full HD Auflösung die gleiche Bildschärfe wie ein 24 Zoll großes Display in UHD-Auflösung.

Wie lautet die Faustregel?
Zur Vielfalt der Geräte und Auflösungen gibt es naturgemäß auch nicht nur eine Faustformel. Im Full-HD-Bereich ist folgende Empfehlung sinnvoll:

Abbildung 63: Betrachtungsabstand mit Faustformel

Bei einem Full-HD-Fernseher mit einer Bildschirmdiagonale von 65 Zoll wären das in etwa zweieinhalb Meter (65 Zoll/165 cm x 1,5 = 247,5). In der Analogtechnik (SD) lag der Faktor der oben genannten Faustformel bei 2 bis 3. Diese Werte können gefahrlos aus dem kollektiven Gedächtnis gestrichen werden, es sei denn, man verfügt über einen Flachbildschirm aus dem letzten Jahrtausend. Auch ist der theoretisch beste Sitzabstand von rund einem Meter zu einem UHD-Display mit einer Bildschirmdiagonale von 55 Zoll (139 Zentimeter) auch ziemlich theoretisch. 

Mittelwert und persönlicher Eindruck
Aller grauen Theorie zum Trotz lautet deshalb der BUROSCH-Praxistipp: Wählen Sie den Sitzabstand einfach so, wie er Ihnen am besten zusagt und wie es Ihre Räumlichkeiten zulassen. Messen Sie im Vorfeld genau aus, testen Sie vor dem Kauf, lassen Sie sich nichts aufschwatzen und entscheiden Sie gemeinsam.

Auszug aus dem BUROSCH-Praxishandbuch: "Medientechnik"