Betrachtungen zu Sehbedingungen bei TV-Sendungen: Teil 2

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Die Werte stimmen, die Realität ist falsch

Was wir bisher im Teil 1 gemacht haben, hat mit dem Fernsehbild genau genommen eigentlich nichts zu tun. Es sind Grenz- und Toleranzbetrachtungen über die Zeilenstruktur der Displays.

Allerdings ist davon auszugehen, dass es schließlich der Sinn des Ganzen ist, darüber Bilder darzustellen. Die Auflösung des Displays (also 2k, 4k usw.) begrenzt logischerweise die maximal erreichbare Auflösung des Bildes. Das heißt, bildet man ein 2k-Bild auf einem Display ab, das nicht 1080 sondern zum Beispiel nur wie beim Standard-TV (SD) 576 Zeilen (= Bildpunkte vertikal) hat, so wird die Wiedergabe auf die Auflösung des Displays begrenzt. Entweder es würde nur ein Ausschnitt gezeigt, also an allen Bildrändern ein großer Teil abgeschnitten, was vollkommen unrealistisch ist, oder es wird verkleinert und damit die hohe Auflösung rechnerisch auf die niedrige reduziert.

Also nehmen wir den ganz normalen Fall eines 2k-Fernsehers mit 1080 Bildzeilen und zeigen darauf ein Bild von nur 576 Bildpunkten in der Höhe (SD), dann wird das Bild entweder nicht die ganze Displayfläche ausfüllen, das heißt, es wird kleiner sein. Da das recht irritierend wirken würde, wird das Bild intern auf 1080 Zeilen Bildhöhe (bei 2k) berechnet und dargestellt. Das heißt, das Bild geht zwar dann über das gesamte Display, aber es ist unschärfer, denn es sind ja von der Information her nicht mehr Zeilen als 576 (bei SD). Rein rechnerisch lässt sich die Helligkeit zwischen den tatsächlichen und den errechneten Zeilen mitteln, was die sich ergebende Sägezahnbildung an schrägen Kanten reduziert. Aber es wird deshalb nicht schärfer.
 
Ein Fernsehbild, das über DVB-T (also mit Antenne terrestrisch) empfangen wird, ist grundsätzlich  ein Standard-TV-Bild mit einer Bildgröße von 720x576 Bildpunkten (das historisch bedingte 4:3 Bildseitenverhältnis wird bei Aufnahme und Wiedergabe in der Breite stärker „gestaucht“ bzw. „gedehnt“ als in der Höhe, für die rechnerischen Betrachtungen wurde nur die Bildhöhe herangezogen, der genau genommen zusätzliche horizontale Auflösungsverlust wird dabei vernachlässigt). Es sollte deshalb bei Wiedergabe auf einem modernen 2k-Fernseher mit zum Beispiel 42 inch (s. Tabelle) nicht im Abstand von 1,60 m sondern von 3,20 angesehen werden. Das wäre die Entfernung der optimalen Schärfe, jede Entfernung darunter bietet zwar ein visuell größeres, aber gleichzeitig mit zunehmender Nähe unschärferes Bild.

Gibt es überhaupt ein 2k-Bild?

Im Augenblick gilt, dass jeder, der einen Full-HD-Fernseher kauft, sich richtig entschieden hat. Toll, allerdings kann er sich zur Zeit kaum anders entscheiden. (HD ready-Geräte sind selten geworden und bieten nicht die Auflösung von 1920x1080 Bildpunkten). Wer nun aber meint, mit einem 2k-Fernseher im Kabel oder per Satellit stets ein Bild mit einer entsprechenden adäquaten Schärfeauflösung von 1920x1080 Bildpunkten zu erkennen (!), irrt, sogar in vielfacher Hinsicht. Genau genommen steht er erst einmal meist ohne es zu wissen, vor einer Glaubensfrage.

Die öffentlich-rechtliche Schärfe

Schaut er nämlich gerne das HD-Programm im Ersten oder das Zweite oder Arte, alle drei öffentlich-rechtliche Sender, so gilt dafür die in der Grafik (oben) angezeigte Linie 2k(720)

bzw. die in der Tabelle unten (Vergrößern mit Mausklick auf das Bild) bisher überhaupt nicht angesprochene Spalte HD720. Er sieht dann ein Bild mit einer genormten Auflösung von 1280×720 Pixeln. Und die Tabelle sagt aus, dass er ungeachtet der Hochrechnung auf 1080 Zeilen – was leider kein geradzahliges Vielfaches von 1080 ist –  auf sein volles 2k-Display optimal bei 2,44 m Entfernung statt bei 1,60 m sitzen müsste. Das ist sogar ein Wert, der den wahrscheinlichen Abstand bei 42-inch-Geräten im Wohnzimmer mehr entsprechen wird, als die 1,60 m.

Wenn Sie nun zum Beispiel eines der Dritten Programme, KiKa oder Phoenix umschalten, so wird von dort aus (fast) überhaupt noch kein HD-Bild ausgestrahlt. Sie können also nur ein SD-Bild sehen und die optimale Entfernung bei einem 42-inch-Fernseher dafür sind 3 m. Also vom 1. Programm umschalten hieße, ihren Sessel von 2,44 m auf 3 m umstellen und umgekehrt, wenn Sie wieder auf ein 3. Programm zurück gehen.

Natürlich ist das albern und das macht auch kein normaler Mensch. Man könnte jetzt argumentieren, dass ja auch die 3. Programme zum Jahresende alle auf HD720 umstellen werden. Und dann können Sie alle ihre Couch entsprechend fest positionieren. Wirklich? Wenn Sie im Fernsehen bei den öffentlich-rechtlichen Sendern das HD-Logo im Bild erkennen, dann wird mit HD720 gesendet, ob aber damit im Studio auch aufgenommen wird, weiß abgesehen von den TV-Mitarbeitern keiner. Es werden auch noch ganze Studios nicht umgerüstet sein. Und auch wenn das alles irgendwann sicher der Fall sein wird, wissen selbst die TV-Mitarbeiter nicht mehr, ob die eingesetzten Kameraobjektive ein 720p-Bild adäquates scharfes Bild leisten konnten, wie oft bei den verschiedenen Nachbearbeitungen unterschiedliche Videocodierungen das Bild verschlechtert haben. Und wenn selbst das tatsächlich alles wunderbar optimal war, kann esIhnen passieren, dass (zum Beispiel bei Vormittags- oder Nachmittagssenden nicht unüblich) auf eine kostensparendere Datenrate bei der Übertragung übergegangen wird, die ebenfalls visuell die Auflösung mindert.

Bei der Übertragung im Kabel kommt hinzu, dass da nicht nur wie es mir persönlich so scheint, relativ willkürlich an der Datenrate „rumgeschraubt wird“. Anders sind mir auch die relativ häufigen Gespräche über die stark wechselnden Qualitäten, die sich ja manchmal drastisch an der Klötzchenbildung im Bild zeigen, nicht erklärbar. Und ferner sitzt der Kabelkunde im Moment zwischen den Stühlen, die öffentlich-rechtlichen wollen die Übertragung im Kabel nicht mehr zahlen, die Kabelprovider klagen dagegen – noch nicht endgültig vom Gericht entschieden. Ob in dieser Situation die kommenden HD-Signale bei den 3. Programmen usw. auch eingespeist werden?

Die private Schärfe

Da nun die ganze Zeit die öffentlich-rechtlichen Sender so explizit angesprochen wurden, könnte man annehmen, dass da bei den privaten TV-Sendern alles anders sei. In der Tat, etwas. Und hier komme ich zum Unterkapitel Religion oder besser Glaubensbekenntnisse. Bevor HDTV in Deutschland eingeführt wurde hat man sich im Institut für Rundfunktechnik (und dort damals besonders unser FKTG-Mitglied Dr. Hans Hoffmann) und bei der European Broadcasting Union sehr ausführlich und in unzähligen Versuchen damit beschäftigt, welches Bild besser sei, ein Bild mit 1280x720 Bildpunkten und einer Bildwiederholfrequenz von 50 Hz oder ein Bild mit 1920 (meist aber 1440) x 1080 Bildpunkten, das nach dem Zwischenzeilenverfahren (Interlace) aufgenommen und wiedergegeben wird. Dieses aus der Analogtechnik bekannte Verfahren verkämmt dabei zwei 50-Hz-Halbbilder durch zeitlich versetzte Wiedergabe je eines Halbbildes aus geradzahligen oder ungeradzahligen Zeilen. Diese verkämmte Wiedergabe geht bei den modernen Displays aus technischen Gründen nicht mehr, beide Halbbilder werden in einen Speicher gegeben, zu einem Bild zusammengesetzt (De-interlaced) und auf dem Display dargestellt. Diese elektronische Zusammenfügung zweier Bilder abgetastet zu unterschiedlichen Zeitpunkten (1/50 s Versatz) führt zu Unschärfen und anderen Bildfehlern, die das Gesamtbild erkennbar verschlechtern.  Die benötigte Bandbreite 720 Zeilen mit 50 Hz (720p50) oder 1080 Zeilen mit 25 Hz (zwei 1/50 Halbbilder)  (1080i25) ist rechnerisch aber gleich, die Netto-Datenrate bei beiden Verfahren rund 1 Gbit/s. Einige Zeit galt als systeminhärente künftige Weiterentwicklung HDTV1080 mit 50 Vollbildern (1080p50). Dieses Verfahren würde das 2k-System mit 1920x1080 Bildpunkten und 50 Vollbildern/s voll ausreizen aber die doppelte Bandbreite brauchen und eine Netto-Datenrate von rund 2 Gbit/s erfordern. Es scheint in Anbetracht der kommenden neuen Verfahren aber keine Chance auf eine Einführung zu haben, oder doch? (siehe kommenden Teil 3).

Die Glaubensfrage ist nun, ist das System mit der geringeren Auflösung aber höherer Bildfrequenz dem anderen mit höherer Auflösung aber geringerer Bildfrequenz und Interlace gegenüber besser oder schlechter. Es gibt die Argumentation, dass die modernen De-Interlacer viel besser seien als die damals für die Versuche benutzen, es gibt aber auch wieder neue Untersuchungen, die belegen, dass ein Bild mit kürzerer Belichtungszeit bzw. höherer Bildfrequenz einen insgesamt besseren Bildeindruck vermittelt. Die neuen noch höher auflösenden Verfahren, z.B. 4k-TV (UHD-1) sehen u.a. nur noch ein progressives, also eine interlacefreie Aufnahme und Wiedergabe vor [4].

Bei beiden Übertragungsverfahren kommen zusätzlich auch Bandbreite sparende Verfahren zum Einsatz, beim letzteren Verfahren auch Stauchungen in der Horizontalen. Beim Kabelfernsehen kann man (seit kurzem) nur die digitale Standard-TV-Version empfangen, die HDTV1080-Ausstrahlung nur gegen Zahlung einer Gebühr.

Fazit

1. Ein ganz wesentliches Fazit ist, dass für die Beurteilung der Gesamtqualität eines Fernsehbildes nicht die Auflösung als alleiniges Kriterium herangezogen werden darf. Es wird defacto sehr häufig mit niedrigen Datenraten gefahren, die die Auflösung visuell deutlich verringern. Und es gibt insgesamt noch viel mehr Möglichkeiten als hier aufgezeigt, um die Schärfe als auch den Gesamteindruck eines Bildes bzw. von Bilderfolgen zu verschlechtern. Es gibt indessen, was die Schärfe anbelangt, praktisch keine Echtzeitmöglichkeit sie gegenüber der Originalaufzeichnung zu verbessern. Auch die sogenannte Kantenverschärfung oder eine leichte Kontrastverstärkung können visuell ein scheinbar besseres oder sogar leicht schärferes Bild bieten, eine messtechnische Erhöhung der Auflösung findet dabei aber nicht statt.

2. Die in der Tabelle angegebenen Betrachtungsabstände gaukeln eine fast wissenschaftliche Präzision vor, die in dieser Form absolut nicht gegeben ist. Das liegt wie im Beitrag beschrieben, nicht nur an individuell unterschiedlichen Sehschärfen, sondern mindestens ebenso wenn nicht viel mehr an technischen oder technisch/kaufmännischen Gründen (niedrigere Datenraten als ein Beispiel). Wenn man eine Empfehlung aussprechen will, so würde ich vorschlagen, die Werte der Spalte HD720 als den zur Zeit vernünftigsten Kompromiss in Wohnzimmern anzusehen. Letztendlich wäre es aber vielleicht der beste Rat, eine Entfernung zu wählen, die der Betrachter selbst als sein bestes Ergebnis ansieht. Vorschlag: Eine aufwändige Livesendung im Ersten oder Zweiten Programm am besten Samstagabend auswählen, unabhängig vom Verdummungsgrad der Sendung selbst, weil bei solchen Großveranstaltungen meist mit hervorragendem Equipment und wenig Datenreduktion gearbeitet wird, und mal ausprobieren, in welchem Abstand die beste Qualität nach eigener Ansicht erreicht wird. Das wäre dann eine für die Übertragung, Display und Person bester Über-alles-Angleich, alles andere ist ein Kompromiss mit dem man leben muss und, wenn man es mit dem alten Standard-Analogverfahren vergleicht, auch sehr zufrieden und gut leben kann. Kritikpunkt ist deshalb nicht das System, das prinzipiell bei Satellitenübertragung mit hoher Datenrate eine exzellente, der Full-HD-Auflösung sehr nahe kommende Darstellung ermöglicht, sondern die meist aus monetären Überlegungen resultierende Bildverschlechterung.

Zukunft nächste Woche

In der Fortsetzung soll auf das 4k-TV und darüber hinaus näher eingehen werden. Wobei ich das Thema gar nicht so negativ besetzt sehen will, wie es von Fachleuten jetzt auch manchmal gemacht wird. Die TV-Technik wird sich trotz der bereits erreichten Fortschritte erfreulicherweise weiterentwickeln, nur der Fahrplan dafür, der scheint mir bei einigen doch viel zu optimistisch zu sein. Aber wer verkaufen will, muss klappern, warum sollte das bei der TV-Industrie anders sein als in anderen Branchen. Und schließlich will ich Ihnen dann auch noch berichten, dass hinter dem 8k-TV-Projekt kein wahnsinnig gewordener japanischer Kollege steckt, sondern wie ich meine, eine ganze Philosophie. Also kein Harakiri sondern Sayonara bis nächste Woche.

Norbert Bolewski

(Fortsetzung folgt)


Schrifttum

[4] D. Sauter: Die Zukunft des Kinos. https://www.fktg.org//node/5188/

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