(HD)TV Formate

Vor kurzem hat leider unser alter Fernseher seinen Geist aufgegeben und zwingt uns somit ihn zu ersetzen. Zeit also sich in der Fernsehlandschaft etwas umzusehen. Flachbildfernseher sind schon sehr weit verbreitet, man findet ja kaum noch Röhrenfernseher, aber noch immer nicht ganz billig, zweitere bieten, wenn nicht gerade im Angebot, aber auch nicht das gewünschte Preis-Leistungs-Verhältnis, also ist noch etwas warten angesagt. Durch das prinzipielle Kaufinteresse an einem LCD-TV angetrieben ging ich der Frage nach warum bei billigeren LCD-TVs das Bild oft eher schlecht ist und begab mich somit in den (HD)TV-Format-Dschungel und möchte nun eine kleine Landkarte dafür präsentieren.

Die gute alte Zeit

Zuerst versetzen wir uns aber zurück in eine Zeit als die Entscheidung Flachbild- oder Röhrenfernseher noch nicht existierte um ein Paar Grundprinzipien der Fernsehtechnik zu erörtern. Wie vielleicht einige schon mal gehört haben bauen Fernseher (in diesem Abschnitt meine ich damit immer die klassischen Röhrenfernseher) das Bild nicht auf einmal auf sondern setzen es auch zwei Bildern zusammen. Diese beiden Halbbilder enthalten jeweils jede zweite Zeile des gesamten Bilds, das erste also die Zeilen 1,3,5,… usw. und das zweite 2,4,6, … usw. Dieses Verfahren heißt auf Deutsch “Zeilensprung Verfahren”, auf Englisch heißt der Modus “interlaced”. Die Auflösung und die Bildwiederholdfrequenz der übertragenen Fernseheformate unterscheidet sich zwischen den USA und Europa. Der amerikanische Standard “NTSC” hat eine Auflösung von 720×480 bei 60Hz, also 60 Bildern pro Sekunde, in Europa verwenden wir “PAL” mit einer Auflösung von 720×576 bei 50Hz. Um alle Features eines Standards einfach darzustellen hat man sich auf eine Schreibweise geeinigt, die z.B. für PAL folgendermaßen aussieht: 576i, bzw. genauer 576i50. Also die Anzahl der Zeilen, das “i” steht hier für “interlaced”, und die Frequenz. NTSC ist demnach also 480i60.

Neuere Standards

Mit der Einführung von HDTV kamen vorwiegend zwei neue Standards auf den Markt: 720p und 1080i, jeweils in den zum Kontinent passenden Frequenzen 50, bzw. 60. Das “i” aus 1080i kennen wir schon, das “p” ist allerdings neu. Es steht für “progressive” und heißt das jedes gezeigte Bild tatsächlich aus einem ganzen Bild besteht. Es handelt sich hier also um sogenannte Vollbilder (im gegensatz zu den bei “i” verwendeten Halbbildern). Da das ausstrahlen der neuen TV Formate in einige Ländern bald beginnen wird legen sich die Fernsehstationen gerade auf den Standard fest den sie verwenden möchten. Auf den ersten Blick scheint 1080i qualitativ dem 720p bei weitem überlegen zu sein, man schaut sich nur mal die viel höhere Auflösung an:
Auflösungen
Hier kommt aber eben noch “progressive” und “interlaced” ins Spiel.

Unterschied von “p” und “i” in der Praxis

Was einem nicht sofort bewußt wird ist, das alle “interlaced” Formate quasi nur die halbe Frequenz haben, da PAL z.B. 50 Halbbilder zeigt, also nur aus 25 vollen Bildern besteht. Es sind aber nicht wirklich nur 25 Bilder, da Halbbild 1 und Halbbild 2 nicht aus genau dem selben Bild sind, sondern Halbbild 2 schon 1/50 Sekunde weiter ist. 50 Herz bei Halbbildern heißt also eigentlich: jede 50stel Sekunde sehe ich ein halbes Bild von der jetzigen Szene. Bei Vollbildern sehe ich bei gleicher Frequenz jede 50stel Skeunde das ganze Bild.

Bei den Röhrenfernsehern gab es hier keine speziellen Probleme mit der Halbbilddarstellung, sie wurden ja, anders LCD-TVs, für diese Standards entwickelt. Der springende Punkt, auf den ich bei diesen Recherchen draufgekommen bin, ist folgender: LCD Fernseher können nur Vollbilder darstellen, keine Halbbilder. Das hat zur Folge, dass Halbbildmaterial im Fernseher mittels eines Videoprozessors aufbereitet werden muss und erkärt wiederum die großen Bildqualitätsunterschiede der verschiedenen Preisklassen, denn hier lässt sich sicher einiges einsparen.

Der Videoprozessor muss also die beiden Halbbilder zu einem Vollbild zusammenfügen, bevor es angezeigt werden kann. Bei einer komplett statischen Szene ist das überhaupt kein Problem, da HB 1 und HB 2 ident sind. Bewegt sich jedoch etwas zeigen die beiden HBs nicht genau die gleiche Szene und Objektkanten fransen hier meist stark aus. Um das zu vermeiden muss der Videoprozessor also Bewegungsabhängig die HBs interpolieren, was bei viel Bewegung (z.B. Sportübertragungen) dazu führt das von den 1080 Zeilen quasi nur 540 an “echter” Bildinformation übrig bleiben, was wiederum dem 720p Format unterlegen ist.

Es wird noch etwas komplizierter

Das 720p Format kann sein Vorteile also bei viel Bewegung im Bild ausspielen …. naja nicht ganz, oder besser gesagt, es kommt ganz darauf an. Eine sehr wichtigen Faktor, an den man also Konsument aber auch kaum denkt, haben wir nämlich vergessen: Wie wird das Videomaterial aufgenommen?

Für Kinofilme und vermehrt auch für TV-Serien werden Filmkameras (und nicht Fernsehkameras) verwendet die mit 24 Bildern pro Sekunde aufnehmen. Ja 24, nicht 25 und schon gar nicht 50. So wo lässt uns das jetzt bei unserer “i” vs. “p” Diskussion? Erstens muss das Filmkameramaterial (für Europa) von 24 auf 25 Bilder beschleunigt werden (nennte sich “PAL Speedup”). Wie kommt man nun von den 25 Vollbildern auf 720p50 bzw. 1080i50? Für das 1080i50 Format teilt man einfach jedes der 25 Vollbilder in zwei Halbbilder und kommt so auf die gewünschte Frequenz von 50Hz. Um 720p50 zu generieren spielt man jedes Vollbild einfach zwei mal hintereinander ab. Die Umwandlung ist also nicht so schwierig, der Vorteil des 720p Formats geht aber verloren, da die jeweils zwei Halbbilder des 1080i Formats den selben Zeitpunkt zeigen, also keine Artefakte entstehen und somit die höhere Auflösung voll zum tragen kommt. Auch hier muss der Videoprozessor aber “mitdenken” und eben wissen dass die beiden Halbbilder jeweils zur selben Zeit gehören.

Bevor es jetzt zu trocken wird werde ich hier den Schlussstrich ziehen, fast zumindest. Einige haben sich vielleicht schon gefragt warum man denn nicht gleich das Format 1080p verwendet, das hätte die höhere Auflösung und Vollbilder. Das Problem hier ist jedoch die drastisch höhere benötigte Datenrate (doppelt soviel wie 1080i) die momentan einfach noch nicht tragbar wäre, denn schon 1080i und 720p brauchen für heutige Verhältnisse sehr viel Bandbreite.

Die Antwort auf die ursprüngliche Frage nach der schlechten Qualität bei einigen/vielen LCD-TVs ist also gar nicht so einfach wie gedacht. Prinzipiell liegt es jedoch daran, dass LCDs sich nicht auf Halbbilder verstehen und diese deshalb erst aufbereitet werden müssen. Bei diesem Aufbereiten können eben große Unterschiede auftreten, die sich anscheinend direkt im Preis niederschlagen.