High Definition Television
High Definition Television (HDTV, engl. für Hochauflösendes Fernsehen) ist ein Sammelbegriff, der eine Reihe von Fernsehnormen bezeichnet, die sich gegenüber dem herkömmlichem Fernsehen (standard definition, SDTV) durch eine erhöhte vertikale, horizontale und/oder temporale Auflösung auszeichnen.
„HDTV“ sollte nicht mit 16:9 oder digitalem (DTV) bzw. digitalem terrestrischen Fernsehen (DTTV) verwechselt werden, wie es durch die gemeinsame Einführung in manchen Ländern geschieht. Mit EDTV (Enhanced Definition oder Digital Television) werden manchmal Geräte beworben, die SDTV-Signale digital aufbereiten oder angenommene HDTV-Signale in geringerer Auflösung anzeigen.
Zu verschiedenen Zeiten verstand man aufgrund des aktuellen Standes der Technik andere Auflösungen als hochauflösend. Aktuell sind Vertikalauflösungen von 720 (Vollbilder) und 1080 Zeilen (Halbbilder) gebräuchlich. Die bisherigen Fernsehstandards PAL und SECAM bieten zum Vergleich 576 Zeilen (50 Hz), NTSC 480 (60 Hz), jeweils im Zeilensprungverfahren.
Analog
Schwarzweiß (1930er–1950er)
Im November 1936 wurde erstmals das schwarz-weiße 405-Zeilen-System von Marconi/EMI als hochauflösend bezeichnet, um es von den anderen damaligen Versuchen mit 240 Zeilen von John Logie Baird (ebenfalls Großbritannien) und 180 Zeilen (Deutschland) abzugrenzen. Die Ausstrahlung erfolgte vom Südost-Turm des Alexandra Palace (Wood Green, London). Eine Tafel erinnert dort an dieses Ereignis.
Schon bei der Festlegung der normalauflösenden Fernsehnormen der Welt Ende der 1940er Jahre musste man sich bei der Festlegung der Zeilenanzahl und Videobreite gegenüber dem Wünschenswerten deutlich einschränken. Praktisch standen zur Übertragung von Fernsehen 80 bis 90 MHz Hochfrequenzbandbreite (HF) zur Verfügung. Beherrschbare und bezahlbare Hochfrequenztechnik endete bei 200 bis 300 MHz. Es dauerte rund 25 Jahre, bis Aufnahme- und Wiedergabetechnik die Formate mit 405 (Großbritannien) bis 819 Zeilen (Frankreich) ansatzweise ausreizten. Die Bildwiederholrate war zur Vermeidung von Flimmern bei Kunstlicht an die Netzfrequenz angepasst und betrug dementsprechend 50 Hz (Europa, Afrika, Asien, Australien) oder 60 Hz (Amerika, Südostasien).
Farbe (1970er–1980er)
Unabhängig von dem Problem der verschiedenen Normen (NTSC, PAL, SECAM) fanden die ersten Versuche zu HDTV Ende der 70er bis Anfang der 80er Jahre statt. Treibende Kräfte waren das IEEE und die SMPTE.
Aus ihren Untersuchungen im Zeitraum 1978 bis 1982 ergaben sich folgende Ziele für ein hochauflösendes Fernsehen: Die Zeilenzahl sollte auf 1125 bis 1500 (Farbe) bzw. 2125 (Schwarz-Weiß) erhöht werden, um die Zeilenstruktur nicht mehr wahrnehmbar zu machen und ein schärferes Bild mit mehr Details zeigen zu können. Das Bildseitenverhältnis sollte von 4:3 auf 5:3 bis 6:3 gestreckt werden, um sich dem menschlichen Gesichtsfeld und der Kinoprojektion anzunähern. Zur Reduzierung des Flimmerns größerer heller Flächen und horizontaler Linien sollte die Halbbildfrequenz mindestens auf 60 Hz erhöht werden und, sobald technisch möglich, durch mehrfaches Auslesen und Anzeigen digitaler Bildspeicher weiter verbessert werden. Durch Erhöhung der Videobandbreite für das Helligkeitssignal auf 20 bis 50 MHz sollte die Bildschärfe verbessert werden. Die getrennte Übertragung von Farbart und Helligkeitssignal mit Bandbreiten zwischen 5,5 und 12,5 MHz würde Cross-Luminance-Störungen (Übersprechen von Farbinformation in die Helligkeitsübertragung) verhindern. Wie schon die Stereo-Audiosignale sollte zukünftig auch Video per Frequenz- statt Amplitudenmodulation übertragen werden, was Rauschen und Geisterbilder sowie andere auftretende Störungen verringern sollte. Da dies ohne die erst später verfügbar gewordene Video-Irrelevanzkodierung jedoch utopisch hohe notwendige HF-Bandbreite bedeuten würde, kämen als Übertragungsverfahren nur Satellit und Glasfaser in Betracht, wobei 60 Standard- und 30 HDTV-Sender angestrebt wurden. Wegen der hohen Kosten, die HDTV damals mit sich gebracht hätte, und der ungewissen technischen Entwicklung im Digitalbereich wurde die Einführung auf unbestimmte Zeit verschoben.
Teildigital (1980er–1990er)
MAC
Ende der 80er Jahre kam HDTV in Europa wieder in die Diskussion. Bei diesem Vorstoß konzentrierte man sich im Gegensatz zu den Machbarkeitsstudien zehn Jahre zuvor mehr auf einen gangbaren Aufrüstungspfad und entwickelte das MAC-Verfahren (Multiplexed Analogue Components). HD-MAC sollte die zweite Stufe einer Verbesserung sein, deren erste Stufe das für Satellitenübertragung entwickelte D- bzw. D2-MAC war, das sich allerdings aus verschiedenen Gründen bei Endanwendern (mit Ausnahme skandinavischen Bezahlfernsehens) nicht durchsetzen konnte.
HD-MAC ist ein sehr komplexes analog/digitales Hybridsignal, erzeugt mit einem modifizierten D2-MAC-Encoder. Es überträgt 1250 Zeilen/s und 50 Halbbilder/s im 16:9-Format und konnte mit einem 625-Zeilen-D2-MAC-Empfänger in Normalauflösung dekodiert werden, wobei im Gegensatz zu früheren Analogverfahren alle Zeilen für das Bild genutzt werden konnten. Die olympischen Spiele 1992 in Barcelona wurden teilweise in dieser Norm übertragen und europaweit mit ca. hundert HD-MAC-Empfangsgeräten (zum Teil große Rückprojektionsgeräte) an ausgewählten Standorten vorgeführt. Die Produktion von hochwertigen Filmen in HDTV-Qualität und 16:9 wurde noch jahrelang durch die EU finanziell gefördert; deren vierfache Auflösung macht sich bei hochqualitativer PAL-Aussendung auch auf guten PAL-Empfängern noch bemerkbar.
MUSE
In Japan fanden Voruntersuchungen zu HDTV seit 1964 statt. Seit 1989 werden Programme im MUSE-Format über Satellit ausgestrahlt. Die Ausstrahlung ist inkompatibel zum normalen Fernsehen, die Sendungen müssen daher zweimal ausgestrahlt werden, einmal im SDTV-Format mit 480 Zeilen, einmal als HDTV mit 960 Zeilen.
MUSE überträgt Bilder analog, es ist allerdings eine digitale Nachbearbeitung notwendig. Bilder werden vertikal wie horizontal 2:1 unterabgetastet, das Abtastraster wird aber von Bild zu Bild verändert. Stationäre Bildelemente können daher wieder mit voller Auflösung rekonstruiert werden (1600 × 960), bewegte Elemente nur mit halber Auflösung (800 × 480).
PALplus
Ein Ansatz zur Qualitätsverbesserung der Analogtechnik war in Europa Mitte der 1990er PALplus. Das Prinzip verbessert die vertikale Auflösung von Spielfilmen mit Seitenverhältnissen von 16:9 und größer. Die Qualitätsunterschiede sind auf 16:9 Geräten deutlich sichtbar – etwa vergleichbar anamorpher zu nicht anamorphen DVDs. Die Farbauflösung wird bei PALplus im Vergleich zu Standard-PAL durch den Einsatz von Hilfspulsen verdoppelt. PAL-Effekte treten nicht mehr auf. PALplus hat sich nicht durchgesetzt, da es zu wenige Sender (in Deutschland nur einige öffentlich-rechtliche, Premiere, Pro7 und FAB) ausstrahlten und die ersten PALplus-Geräte viel zu teuer waren. Zudem kann auf digitalem Übertragungsweg 16:9 auch in anamorpher Weise gesendet werden. ARD und ZDF senden noch heute das 16:9-Format analog über Kabel und Antenne in PALplus.
Volldigital (ab 1990er)
Heutige Verfahren basieren auf reiner Digitaltechnik zwischen dem Sendestudio und dem Wohnzimmer – im Extremfall sogar zwischen Bilderzeugung und Anzeige (LCD-, Plasma-TV, Projektor).
Markteinführung
Ende der 80er Jahre sind die ersten größeren Anstrengungen für eine vollständig digitale Übertragung unternommen worden. Aufbauend auf den Erfahrungen der Joint Photographic Experts Group (JPEG: Standbildkompression) wurde die Moving Picture Experts Group (MPEG: Bewegtbild + Audio) gegründet. Ziel war die Schaffung von weltweiten Standards, die bei niedrigen Datenraten und bezahlbarer Elektronik eine gute Bildqualität erlauben. Die in den frühen 80ern angedachten Verfahren (ADPCM) sind dafür vollständig ungeeignet, da sie kaum Redundanzen des Bildes ausnutzen. Folgende Datenraten in Bit pro Pixel sind heutzutage üblich:
| Verfahren | Anwendung | Effizienz (bit/px) |
|---|---|---|
| RGB 24 | 24 | |
| YUV 4:2:0 | 12 | |
| ADPCM | Entwurf HDTV über Sat. | 5–6 |
| M-JPEG 2000 | Digital Cinema | ? |
| M-JPEG | 2,4–3 | |
| DV SP | 2,4 | |
| DV LP | 1,8 | |
| MPEG-1 | 0,4–0,8 | |
| VCD | 0,47 | |
| MPEG-2 | 0,3–0,6 | |
| DVD | 0,4–0,8 | |
| MPEG-4 ASP | DivX, XviD | 0,2–0,4 |
| MPEG-4 AVC | 0,1–0,1 |
Der angegebene Bereich ist etwa das, was für befriedigende bis gute Wiedergabe notwendig ist. Moderne Lösungen sind mindestens eine Größenordnung besser als ADPCM. Aufgrund dieser hohen Effizienz können in einem für einen analogen Kanal benötigten Frequenzbereich per Satellit oder Kabel sechs und per terrestrischer Antenne drei bis vier digitale Programme gleichbleibender Qualität übertragen werden – oder ein bis zwei HD-Kanäle.
Nordamerika
In den 1990ern wurde in den USA ein entscheidender Schritt für die Einführung von HDTV vollzogen: Per Gesetz wurden alle landesweiten Sender (ABC, CBS, NBC, Fox) verpflichtet, ab 2006 digital zu senden, so dass die analoge Ausstrahlung beendet werden kann. Seit dem Jahr 2000 setzen die Sender in den USA vermehrt auf HDTV in der Primetime. Der Absatz von HD-fähigen Fernsehern, LCD- und Plasma-Bildschirmen, sowie den dazugehörigen HD-Receivern ist groß, und die Nachfrage wächst immer weiter. Trotzdem wurde die festgelegte Abstellung des analogen Fernsehens im Jahr 2004 auf 2007 verschoben, da man den Aufwand unterschätzt hatte. Die verwendete Norm ist ATSC, meist in 1080i60, seltener auch 720p60. Der Mehrkanalton liegt im Dolby-AC3-Format vor.
Ostasien
Japan und Südkorea, die traditionell ebenfalls ein NTSC-Format mit 60 Hz nutzen, sind mit der Einführung von HDTV ebenfalls schon weit fortgeschritten. Es werden mehrere Programme über TV-Satellit und terrestrisch via ISDB bzw. ATSC ausgestrahlt.
Australien
Australien war das erste Land mit HDTV-Regelbetrieb in 50 Hz und mit MPEG-2 per DVB (via Satellit und terrestrisch), allerdings werden dort auch einige Auflösungen (z. B. 576p50) als hochauflösend betrachtet, die anderswo nur als EDTV eingestuft werden.
Europa
In Europa folgten nach dem Start des neuen, paneuropäischen Satelliten-TV-Senders Euro1080 (inzwischen „HD1“) ab 2004 einige öffentliche Testausstrahlungen, in Deutschland insbesondere der ProSiebenSat.1 Media AG. Neben einigen Live-Großereignissen wie dem Eurovision Song Contest 2003 oder dem Finale des UEFA Cup 2004/05 werden vor allem Dokumentationen, etwa der BBC, schon länger in hoher Auflösung oder auf nachträglich abtastbarem Film produziert, um sie international besser und auch zukünftig noch verkaufen zu können.
In den größten Fernsehmärkten Deutschland, Großbritannien und Frankreich haben die jeweiligen großen Bezahlfernsehanbieter den eigentlich angepeilten HDTV-Start zum Weihnachtsgeschäft 2005 wegen der Entscheidung zu MPEG-4 AVC verpasst und starten im ersten Halbjahr 2006. Sie hoffen, insbesondere mit der Fußball-WM in Deutschland Zuschauer gewinnen zu können.
Frei empfangbare private und öffentlich-rechtliche Sender halten sich bisher in den meisten europäischen Ländern mit der Einführung zurück, aber seit dem 26. Oktober 2005 senden die Sender Pro7 und Sat.1 ihre Programme (parallel zum normalen Betrieb) bis zumindest Ende 2006 über DVB-S2 in HDTV (1080i).
Die deutschen öffentlich-rechtlichen Sender geben sich aufgrund der bisher geringen Anzahl entsprechend ausgestatteter Haushalte und der nötigen Investitionskosten für die Produktions- und Sendetechnik zurückhaltend. ARD und ZDF sehen frühestens mit der Übertragung der Olympischen Sommerspiele 2008 in Peking die Möglichkeit, schrittweise auf HDTV umzustellen. In der Schweiz gab die SRG bekannt, ebenfalls 2008 erste Versuchssendungen zu machen. Ab 2010 soll schrittweise umgestellt werden. In Österreich gab der ORF bekannt, nicht vor 2015 hochauflösendes Fernsehen auszustrahlen.
Der im Vergleich zu Nordamerika und Südostasien verspätete Start in Europa ermöglicht es den Anbietern, mit moderneren, kostensparenden Verfahren zu starten (MPEG-4-AVC und DVB-S2). Außerdem steht parallel die Markteinführung vorbespielter HD-Medien (HD-DVD, BD) an.
Technische Parameter
Video
| Fisch in Originalgröße im Vergleich zu HDTV- und SDTV-Auflösungen | |
|---|---|
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| |
| Zum Vergleich der Auflösung des Fisches zu Gesamtbildauflösung wird jeweils der gleiche Bildausschnitt im 16:9-Seitenverhältnis bei NTSC (480p), PALplus, 720p und 1080p gezeigt. | |
| HD-Fisch | |
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Ein Quadrat entspricht einem Pixel. HDTV mit vierfacher Pixelzahl im Verhältnis zu SDTV. |
| SD-Fisch | |
|
Ein Quadrat entspricht einem Pixel. SDTV-Auflösung. |
| Beide Fische wurden auf die gleichen Ausmaße hochkonvertiert, damit ein Vergleich der Pixelzahl pro Flächeneinheit möglich ist. Die Fische entsprechen in den Originalabmessungen den Fischen im oberen Bild mit den Fernsehauflösungen. Die Schärfewirkung hängt aber wesentlich mehr von Kontrastverhältnissen als von der Auflösung ab. | |
Auflösung
Die beiden üblichen HDTV-Bildgrößen sind 1920 × 1080 und 1280 × 720 Pixel, bei quadratischen Pixeln also ein Seitenverhältnis von 16:9. Da die verwendete MPEG-Komprimierung das Bild in Blöcke von 16 × 16 Pixeln aufteilt, werden tatsächlich sogar 1088 Zeilen übertragen.
Auf PAL (und NTSC) basierende Digitalvideos arbeiten praktisch immer mit breitkant-rechteckigen Bildpunkten (z. B. 720, 704 oder 544 statt 768 Punkte (anamorphe Bildaufzeichnung) pro Zeile), aber auch HDTV-Bilder müssen in der Praxis häufig entzerrt werden: die Übertragung eines 16:9-Bildes wird häufig in ein 4:3-Verhältnis gestaucht, so dass bei 1080 Zeilen nur 1440 statt 1920 Punkte und bei 720 Zeilen nur 960 statt 1280 Punkte zur Verfügung stehen. Der Schärfeverlust wird durch ein gutes Mastering ausgeglichen. Zudem löst das menschliche Auge horizontal etwas schlechter auf als vertikal. Das HDV-Format digitaler Videokameras arbeitet teils mit einer um fast 50% reduzierten horizontalen Auflösung, was im Vergleich oft sichtbar ist.
Jede Auflösung, auch 1920 × 1080, kann prinzipiell sowohl mit als auch ohne Zeilensprung übertragen werden. Allerdings übersteigt die Datenmenge von 1080p50 (und -60) das von den eingesetzten Übertragungsverfahren (DVB und ATSC) vorgesehene Maximum.
Frequenz
Die traditionelle Frequenz von 50 bzw. 25 Hz wird für eine Darstellung des deutlich größeren dargestellten Bildes (1920 × 1080) / (768 × 576) = 4,6875 bzw. (1280 × 720) / (768 × 576) = 2,0833 von einigen Experten als zu gering angesehen, weswegen auch in Europa die Nutzung von 60 bzw. 30 Hz erwogen wird. Zudem gibt es Überlegungen, Kinofilme in Originalgeschwindigkeit von 24 Vollbildern pro Sekunde (p24) zu übertragen.
Die PAL- und SECAM-kompatiblen 50 Hertz haben gegenüber den NTSC-kompatiblen 60 Hertz den offensichtlichen Nachteil eines leichter bemerkbaren Flimmerns, aber den Vorteil einer geringeren Datenrate bei gleicher Kompression oder andersherum. Kinofilme in p24 müssen bei PAL vier Prozent schneller abgespielt werden, bei NTSC können hingegen trotz korrekten Tempos wegen des nötigen Telecine-Verfahrens (3:2-Pull-up) ruckelige Bewegungen auftreten.
Datenrate
| Vollbilder (p) | Halbbilder (i) | Pixelrate (absteigend) |
|---|---|---|
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1920 × 1080 × 60 Hz = 124,4 Mpx/s | |
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1920 × 1080 × 50 Hz = 103,7 Mpx/s | |
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1920 × 1080 × 30 Hz = 62,2 Mpx/s |
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1280 × 720 × 60 Hz = 55,3 Mpx/s | |
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1920 × 1080 × 25 Hz = 51,8 Mpx/s |
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1920 × 1080 × 24 Hz = 49,8 Mpx/s | |
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1280 × 720 × 50 Hz = 46,1 Mpx/s | |
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1280 × 720 × 30 Hz = 27,6 Mpx/s |
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1280 × 720 × 25 Hz = 23 Mpx/s |
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1280 × 720 × 24 Hz = 22,1 Mpx/s | |
| Die Bilder geben jeweils das Verhältnis der Bandbreite zum Maximum von 1080p60 an. Die Keilform gibt das Halbbildverfahren wieder, die quadratische Form jeweils das Vollbildverfahren oder Halbbild mit Progressive Scan with Segmented Frames (PSF). Die HD-Auflösungen wurden absteigend nach der benötigten Bandbreite sortiert. Allerdings muss bei der Bandbreite noch berücksichtigt werden, dass bei einem Film mit 24 Hz als Quellmaterial ein Pull-Up zu 60 Hz, 50 Hz und 30 Hz vollzogen wird und die fehlenden Bilder durch Interpolation berechnet werden und somit unnötige Bilder als Lückenfüller mit übertragen werden und somit Bandbreite verschwendet wird. Bei 25 Hz kann ein einfacher PAL Speed-up des Quellfilmes gemacht werden. Dabei wird der Film nur schneller abgespielt, allerdings keine Bilder interpoliert. Somit wird die Bandbreite effektiver genutzt. | ||
Für 1080i50 in MPEG-2 wird eine Bitrate von 27 MHz empfohlen (0,52 bit/px → ca. 5,4 Mbit/s bei 576i50), bei geringeren Qualitätsanforderungen 22 MHz (0,42 bit/Pixel → 4,4 Mbit/s). HD1 sendet nur mit 18 MHz, also 0,35 bit/px, was etwa 3,6 MHz für SDTV oder 3,75 MHz bei 1,85:1- bzw. 3 MHz bei 2,35:1-DVD-Filmen entspricht, wobei DVDs den Vorteil einer dynamisch anpassbaren Bitrate haben.
Um die vorhandenen Datenraten so effizient wie möglich zu nutzen, gibt es mehrere Möglichkeiten. Erstens können Filme mit einem Originalseitenverhältnis von 2,35:1 auf 16:9 beschnitten (gecroppt) und auf das vorgeschriebene 16:9-Verhältnis gebracht werden. Dabei wird kein schwarzer Rand am oberen und unterem Bildrand mitübertragen, da er keine sichtbaren Bildinformationen enthielte und somit überflüssig ist. Jedoch fallen dabei Bildinformationen an den Seiten weg. Zweitens können nur die sichtbaren Zeilen gespeichert und erst beim Abspielen die schwarzen Balken zum Auffüllen der Bildschirmauflösung eingefügt werden. Beide Verfahren werden angewandt, wenn das Seitenverhältnis von den verlangten 16:9 abweicht, also breiter wird. Eine ähnliche Methode wäre bei 4:3-Filmmaterial auf 16:9 denkbar, und würde die schwarzen Ränder (Pillarbox) an den Seiten ersetzen. Dieses wird beispielsweise von Pro7 HD und Sat 1 HD angewendet.
Formate und HD ready
Während die EBU ihren Mitgliedern aktuell 1080p50/60 auf Produktions- und 720p50 auf Sendeseite empfiehlt, vor allem da dies den verbreiteten Anzeigegeräten entgegenkommt, haben sich die privaten europäischen Anbieter bisher kategorisch für 1080i50 entschieden, halten sich aber andere Optionen offen. Das EICTA-Siegel HD ready trägt dem Rechnung, indem es von Anzeigegeräten die Unterstützung der Formate 1080i und 720p mit 50 und 60 Hertz verlangt. Das Zwitterformat 1080psf und auch 1080p müssen nicht explizit unterstützt werden.
Darüberhinaus schreibt dieses Emblem, welches keine externe Zertifizierung voraussetzt, sowohl eine analoge als auch eine HDCP-fähige digitale Schnittstelle vor wie HDMI oder DVI.
Bei entsprechend gesetzten DRM-Daten (Broadcast Flag) wird das digitale Signal nur HDCP-verschlüsselt, also kopiergeschützt, vom Empfangs- zum Anzeigegerät übertragen, was allerdings nicht alle vorhandenen, eigentlich HD-fähigen Bildschirme unterstützen. Kritiker fürchten außerdem, dass die Rechteinhaber die Sender und Hardwarehersteller dazu zwingen werden, die DRM-Parameter so zu setzen, dass an ungeschützten HDTV-Ausgängen, also normales DVI oder analog (z. B. YUV), ein qualitativ minderes oder gar kein Signal ausgegeben wird. Defacto kann der zukünftige Nutzer von HDTV wohl seine Filme in der höheren Auflösung sehen, das Aufzeichnen wird aber häufig nicht oder nur in minderer Qualität, d. h. bestenfalls DVD-ähnlich, gestattet sein.
Audio
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Auch bei HDTV sind alle Tonformate möglich, die beim Digitalfernsehen oder auf der DVD zum Einsatz kommen. In den Transportströmen kann MPEG-1/-2 Audio Layer-2 bis Dolby Digital (AC3) von Mono bis Mehrkanalton genutzt werden. Da HDTV als Premiumangebot gilt, wird sowohl für das Bild als auch für den Ton mehr Bandbreite bereitgestellt und somit häufig Mehrkanalton angeboten. Vereinzelt werden noch Filme in Stereoton oder gar Mono gesendet, aber dabei handelt es sich meistens um ältere Filme, bei denen es zur Zeit der Produktion noch kein Mehrkanaltonverfahren gab und eine nachträgliche Bearbeitung des Quelltones nicht oder noch nicht gemacht wurde.
Überwiegend hat sich Dolby Digital durchgesetzt. In Japan wird bei einigen Sendern MPEG-2 Advanced Audio Coding (AAC) verwendet. Zukünftig sollen auch die Weiterentwicklungen Dolby Digital Plus und DTS HD in Fernsehübertragungen und auf Datenträgern genutzt werden, welche effizienter arbeiten und mehr Kanäle und Zusatzfeatures erlauben sollen.
Geräte
Bildschirme
Bildschirme mit integriertem DVB-Empfangsteil sind selten, für HD weder in MPEG-2 noch -4 überhaupt nicht verfügbar. Auch dedizierte HDTV-Empfänger sind häufig technisch noch nicht ausgereift; einigen fehlt die Elektronische Programmzeitschrift (EPG) oder die für Bezahlfernsehen nötigen Kartenschächte (Common Interface). Für ATSC sieht die Situation besser aus.
Zur optimalen Ausnutzung von HDTV muss das Anzeigegerät eine physikalische Auflösung von 1920 × 1080 Pixel beherrschen; solche Geräte sind bisher teuer und selten. Übliche LCD-TVs stellen heute nativ 1366 × 768 Pixel (16:9) dar, die 720p ohne Interpolation darstellen können (sollten) und 576i (PAL) angeblich besser interpolieren können als echte 720-Zeilen-Geräte. Daneben gibt es als „PAL optimial“ bezeichnete EDTV-Geräte mit 540 Zeilen, die bei SDTV 36 Zeilen abschneiden und 720p und 1080i leicht interpolieren können.
Vielfach werden insbesondere Plasmageräte noch mit der NTSC/VGA-Auflösung von 480 Zeilen verkauft (EDTV). Große CRT-Geräte mit 1080 Bildzeilen sind in Ländern mit HDTV-Regelbetrieb erhältlich.
Dass aktuelle „HD-fähige“-Geräte mit meist 768 Zeilen Auflösung nur 192 Zeilen mehr als herkömmliche PAL-Geräte besitzen, kann als wenig erscheinen. Zu beachten ist erstens das echt breitere Seitenverhältnis – per anamorpher DVD oder DVB-SD-Ausstrahlung konnten bereits 16:9-Bilder mit den vollen 576 Zeilen aber nur 720 Pixeln pro Zeile geschaut werden. Zweitens zeigt PAL nur 25 Voll- oder 50 Halbbilder pro Sekunde an, 720p50 hingegen 50 Vollbilder, wobei durch digitale Puffer und Filter in sog. 100-Hertz-Fernsehern bereits Verbesserungen in diese Richtung erreicht worden waren.
TFT-Fernseher und fast alle anderen kathodenstrahlröhrenfreien Geräte profitieren besonders von Bildsignalen, die sie nicht auf ihre native Auflösung umrechnen müssen, d. h. üblicherweise 720p60. Geräte, die 1080 Zeilen physikalisch ohne Interpolation darstellen können, sind bisher selten und teuer; dies gilt besonders stark für 50-Hertz-Varianten.
PCs
Mit einem PC ist der direkte MPEG2-HDTV-Empfang mithilfe üblicher Digital-TV-PCI-Karten und entsprechender Software möglich, allerdings sind evtl. integrierte MPEG-Dekoder-Chips („full featured“) i. d. R. nur auf SDTV ausgelegt. Während das Aufzeichnen auch auf etwas schwächeren Rechnern möglich ist, erfordert das Anschauen einen relativ leistungsfähigen Computer (2 GHz-Prozessor) oder spezielle, bisher kaum erhältliche Dekoderchips. Das Konvertieren in andere Formate ist ohne teure Spezialhardware bisher nicht in Echtzeit möglich.
Die neue europäische HDTV-Variante mit DVB-S2-Satellitensignal und MPEG4/AVC-Codierung (H.264) erfordert neue Empfangskonverter/Karten und sehr leistungsfähige Bildverarbeitung im Rechner. Aktuelle Grafikkarten sollen mit neuester Software auch die MPEG4/AVC-Decodierung unterstützen und so den Prozessor entlasten können.
Zukünftig soll der HDCP-Kopierschutz auch auf Empfangs- und Grafikkarten sowie Computermonitore ausgeweitet werden.
Spielkonsolen
Die Spielkonsolen der siebten Generation, sowohl Xbox 360 (1080i YUV) als auch PlayStation 3 (bis zu 1080i und 1080p HDMI), werden HD-Ausgabe für Spiele und Filme unterstützen. Nur Nintendos Wii wird kein HD unterstützen. Sie nähern sich so wieder den Auflösungen des PC-Spielebereichs an (dort u. a. üblich: XGA bis UXGA), denn Computermonitore und -grafikkarten verfügen bereits seit etwa zehn Jahren über eine höhere Auflösung als SDTV, d. h. spätestens seit SVGA (siehe auch: Bildauflösung). Auch die Xbox unterstützt prinzipiell bereits HDTV (1080i YUV), allerdings benötigt die PAL-Version dafür einen Umbau per Mod-Chip (enigma switch). Außerdem gibt es nur wenige Spiele, die 720p oder gar 1080i unterstützen.
Medien
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Profi
Im professionellen Bereich gibt es neben dem Festplattenformat DNxHD (Avid, Ikegami Editcam HD) die Bandformate DVCPro HD von Panasonic und HDCAM oder HDCAM SR von Sony mit ½″-Kassetten.
Privatanwender
Bisher gibt es für Privatanwender neben den auslaufenden D-VHS-Kassetten (alias D-Theater) lediglich proprietäre Kauf-DVD-ROMs mit Filmen im WMV-HD-Format, die zukünftig von der standardisierten HD-DVD und/oder BD abgelöst werden sollen.
Für Hobbyfilmer wurde der DV- zum HDV-Standard erweitert; entsprechende Videokameras sind bereits erhältlich.
Aufnahmen bestehender Videokassetten können von VHS-Videorekordern über HDTV wiedergegeben werden, allerdings ist für die Aufzeichnung neuer Aufnahmen ein D-VHS-Videorekorder nötig.
Um Lizenzkosten zu umgehen, werden in Taiwan und China eigene Speichermedien und Codecs entwickelt. In Taiwan wird an der Finalized Versatile Disc (FVD) geforscht und in China sind bereits Player und Filme für die Enhanced Versatile Disc (EVD) verfügbar. Beide Formate weisen geringfügig mehr Speicherplatz als die DVD auf, sehen jedoch die effizienteren Codecs VC-1 von Microsoft (FVD) bzw. VP5 und VP6 von On2 (EVD) vor. In erster Linie sind diese Medien Ersatz für die DVD mit standardaufgelöstem Material, aber sie sind auch für HD-Material vorgesehen. China entwickelt zusätzlich eine eigene Abart der HD-DVD. Die FVD, EVD und China HD-DVD sind ausschließlich für den asiatischen Raum gedacht und werden im Rest der Welt nicht vertrieben werden.
Ebenfalls ist eine Verbreitung von HDTV über Video on Demand (VoD) für PCs und Festplattenrekorder möglich. Anlässlich einer Erotikmesse stellte Digital Playground als nach eigenen Angaben erstes Unternehmen einen hochaufgelösten Pornofilm zum kostenpflichtigen Download bereit. Die BBC prüft derzeit den Markt und die Machbarkeit, HD-Filme zusätzlich zum Digitalfernsehstrom im Downpush-Verfahren und Low Bandwidth Broadcasting zu senden, um so die HD-Filme zu verteilen und zum Simulcast anbieten zu können.
Sonstiges
Digitalkino
Beim Wechsel vom analogen Kino mit Filmen auf Zelluloid hin zum Digitalkino mit digitalen Filmen, Zuspielungen und Projektion wurden auch Vorschläge unterbreitet die HDTV-Auflösungen in den sich im entstehenden befindenen Digitalkinostandard zu integrieren. Das Gremium ITU-R SG 6 der International Telecommunications Union, welche eine UN-Einrichtung ist, vertrat die Broadcastseite und hat unter anderem den HDTV-Standard erarbeitet. Die ITU versuchte, den HD-Standard 1080p als Grundlage für D-Cinema zu etablieren. Die Verleihe wiesen dieses Vorhaben zurück, da die Bildqualität von HD nicht für die Kinoprojektion ausreiche.
Die Digital Cinema Initiatives (DCI) legte im September 2004 in Version 5.0 ihrer 'unverbindlichen technischen Spezifikation' ein Speicher- und Transportformat für digitalen Film fest und teilte dieses der SMPTE mit. Darin beträgt die Master-Auflösung 4096*3112 Pixel (entspricht 4K-Auflösung) und HDTV-Bildauflösungen wurden als unzureichend abgelehnt. Somit werden Filme von den Verleihen in 4K für das Digitalkino bereit gestellt und auch das Kinoequipment ist darauf ausgelegt. Dennoch kann das Kino von HDTV-Austrahlungen profitieren, da sich zusätzliche Einnahmequellen außerhalb des Kerngeschäftes erschließen lassen. So können besondere Events wie Sportübertragungen und Konzerte live in Kinos übertragen werden, da sich Empfänger für digitale Signale einfach in das vorhandene digitale Kinoequipment einfügen lassen. Und auch wenn die Auflösung von HDTV nicht der von 4K entspricht kann diese dennoch besser sein, als würde das Signal einer herkömmlichen Fernsehübertragung auf die Leinwand projiziert werden.
Standard Definition Auflösungen hochskalieren
Hochskalieren (engl. Upscaling) ist ein Echtzeitinterpolieren einer geringeren Auflösung zu einer höheren. Dabei werden bestehende Bildpunkte der Quelle nach verschiedensten Methoden verfielfacht, um sich einem Zielformat anzunähern, aber ohne den Gewinn neuer Details. Somit wird das Bild nicht Detailreicher sondern nur in den Ausmaßen gestreckt. Dieses geschieht auch im Zusammenhang mit HDTV, denn es werden verscheidene Geräte angeboten, die SDTV-Signale auf HDTV-Auflösungen wandeln können. In DVD-Playern werden DVD-Film mit PAL-Auflösung (720*576Pixeln) hochgerechnet und über analoge oder zu meist über digitale Ausgänge (DVI, HDMI) ausgegeben. Direkt in Anzeigegeräten wie Displays und Projektoren befinden sich ebenfalls Upscaleeinheiten, um es an die native Auflösung anzupassen, da diese sich auch stark von den HDTV-Auflösungen unterscheiden kann. Es gibt auch reine externe Upscale-Einheiten die zwischen Empfänger und Anzeigegerät geschaltet werden können und nur auf das Hochskalieren spezialisiert sind, wie der "Faroudja" Chip. Die erzielten Ergebnisse können beim Heimequipment abhängig von der verwendeten Einsatzart innerhalb der Verarbeitungskette (im Empfänger oder Player, innerhalb der Kette oder im Ausgabegerät) und der Leistung des Gerätes erheblich abweichen. Denn aus nicht vorhandenen Informationen lassen sich auch keine neuen erstellen.
Das Hochskalieren wird auch von den Sendeanstallten vorgenommen, um auf HDTV-Kanälen eventuelle Lücken von nativen HD-Sendungen im Programmablauf mit SD-Sendungen zu füllen. Diese reichen nicht an die des HD-Pendanten heran, können aber auch annähernd DVD-Qualität ("near DVD") erreichen, was von aktuellen STDV-Sendern nicht immer erreicht wird. Da das Seitenverhältnis in SDTV-Sendungen häufig 4:3 ist muss beim Hochskalieren zusätzlich noch schwarze Balken links und rechts neben das Bild eingefügt werden (Pillarbox), um das bei HDTV vorgeschriebene 16:9 Format zu erzielen.
Kopierschutz
HDTV hat nicht direkt mit Kopierschutz zu tun, der Name HDTV steht nur für hochauflösendes Fernsehen. HDTV-Geräte tragen jedoch meist das HD ready-Logo, und dieses wiederum setzt den Kopierschutz HDCP voraus. Dieser Mechanismus wird jedoch von vielen Verbraucherschützern kritisiert, da damit auch rein private Kopien verhindert werden können. Siehe auch High-bandwidth Digital Content Protection.
Menschliche Physiologie
Durch die höhere Auflösung kann gegenüber herkömmlichen Geräten der Betrachtungsabstand im Verhältnis zur Bildfläche verringert werden. Das heißt, dass der Zuschauer ohne Verlust an Bildqualität näher am Bildschirm sitzen kann oder die Bilddiagonale größer sein darf. (Es gibt unterschiedliche Ansichten über die optimalen Werte.) Bei gleichbleibendem Abstand können, wenn er nicht zu groß ist, mehr Details wahrgenommen werden. Daneben sinkt die Gefahr des Zeilenflimmerns (1080i) bzw. verschwindet ganz (720p).
720p wird bei Sehtests auf Bildschirmen üblicher Größe, d. h. bis zu einer Bildschirmdiagonalen von etwa einem Meter, von den meisten Menschen gegenüber 1080i vorgezogen. Die EBU empfiehlt ihren Mitgliedern 720p deshalb, wegen der geringeren benötigten Datenrate und außerdem wegen des nur höchstens einmal im Sendezentrum und dort mit professioneller Hardware nötigen Deinterlacings.
Siehe auch
- Digitalkino, z. B. UHDV mit 7680 × 4320 Pixeln
- SHDTV
- HD ready
- HDCAM
- Auflösung (Fotografie)
Weblinks
Literatur
- Charles A. Poynton, Digital Video and HDTV – Algorithms Interfaces. Morgan Kaufmann Publishers, Sprache: Englisch, 1. Januar 2003, 736 Seiten, ISBN 1558607927
- Claudia Udenta, HD 1080/24p – Die neue Dimension des Film(en)s. Mediabook-Verlag Reil, Sprache: Deutsch, September 2002, 201 Seiten, ISBN 3932972112
