4K-TV

Ultra HD - Die neue Generation des Fernsehens

Hinter den Kulissen brodelt es gewaltig. Hersteller und Filmbranche wollen den neuen Technologiestandard Ultra HD so schnell wie möglich ins heimische Wohnzimmer bringen. Doch was kann die neue Generation des Fernsehens, und wann lohnt es sich, umzusteigen?

Sony UltraHD-TV

© Hersteller/Archiv

Sony UltraHD-TV

Ultra HD ist in aller Munde. Wer nicht bereits im Januar bei der Berichterstattung zur Consumer Electronics Show (CES) von dem neuen Technologiestandard gehört hat, der wird spätestens im September zur IFA 2013 nicht mehr um Ultra HD herumkommen.Ultra HD - der Einfachheit halber gerne auch 4K genannt - wird in den kommenden Jahren den TV-Markt erobern. Davon gehen zumindest die Vertreter der Branche aus. Nicht ganz so klar ist derzeit, was Ultra HD alles mit sich bringt, welche Veränderungen auf den Endverbraucher zukommen und wann Ultra HD auch im Wohnzimmer die Norm sein wird.

Die neuen Bestimmungen

Was viele nicht wissen: Im Kino ist 4K bereits seit Jahren Standard und steht für ungefähr 4.000 nebeneinander angezeigte Pixel eines TV-Panels (4.096 x 2.160). Zu Hause auf dem TV-Bildschirm sind es dann 3.840 x 2.160 Pixel, das heißt: die doppelte Zeilenbreite und -höhe eines Full- HD-Bildschirms (1.920 x 1.080) und die vierfache Pixelzahl: etwa 8,3 Millionen.

Hier zeigt sich auch der kleine Unterschied zwischen 4K und Ultra HD: 4K bekommen wir im Kino, Ultra HD mit der etwas kleineren Auflösung im Wohnzimmer.

Sehabstand Full-und Ultra HD

© Archiv/Hersteller

Full HD erreicht eine fehlerfreie Auflösung beim Sehabstand von dreifacher Bildhöhe und einem Blickwinkel von 30 Grad. Bei Ultra HD erweitert sich das Blickfeld auf 55 Grad, weil man doppelt so nah vor der Mattscheibe sitzen darf. Während man von einem 55-Zoll-Full-HD-TV bei perfekter Bildquelle (Blu-ray) ca. zwei Meter entfernt sitzen sollte, dürfte man bei Ultra HD bis auf einen Meter heran.

Näher am Geschehen

Wurde anfangs Ultra HD vor allem dank seiner hohen Auflösung angepriesen, haben sich in den letzten Monaten und aufgrund der Standardisierung der ITU-T weitere Vorteile für die neue Technologie ergeben. Vor allem der geringere Sehabstand verdient nun mehr Aufmerksamkeit. Dank der höheren Auflösung und der dadurch bedingten Detailtreue gelingt es nun, näher als bisher an ein TV-Gerät heranzutreten.Selbst bei wenigen Zentimetern Abstand sind die Details im Bild noch zu erkennen; die hohe Pixelzahl verhindert, dass Inhalte unschön verschwimmen.

Damit ist es nun möglich, bei gleichbleibender Wohnungsgröße mühelos von beispielsweise einer Bildschirmdiagonale von 46 Zoll auf eine von zwei Metern oder mehr umzusteigen, ohne den Sehabstand und somit die Wohnzimmergestaltung ändern zu müssen. 

Das steckt hinter der neuen Ultra-HD-Norm

Empfohlen wird der neue Ultra-HD-Standard für TV-Geräte mit einer Bildschirmdiagonale von 1,5 bis 2,5 Metern. Dazu bietet Ultra HD noch den Vorteil, schnelle Bildsequenzen flüssiger zu zeigen als die aktuelle Full- HD-Norm. Laut ITU-T ist eine Bildwechselrate von bis zu 120 Hertz für das neue Format vorgesehen. Je höher die Bildwechselfrequenz, desto besser ist dann die Bildschärfe bei raschen Bewegungen. Zudem ist nur progressive Bilddarstellung erlaubt. Mit der Einführung von Ultra HD erübrigt sich die Diskussion um interlaced bald.

Farbraum Ultra HD

© Archiv/Hersteller

Einer der technischen Vorzüge von Ultra HD ist der erweiterte Farbraum (Wide Colour Gamut). Im linken Bild zeigt das farbige Dreieck den maximalen Farbraum, den das menschliche Auge wahrnehmen kann. Die Ecken des schwarzen Dreiecks entsprechen den Grundfarben von PAL und HDTV. Sie lehnen sich an die Phosphore von Bildröhren an. Ultra HD dagegen soll einen Farbraum bekommen, der fast alle sichtbaren Töne darstellt. Das weiße Dreieck darüber stellt die Farben von Ultra HD dar, die deutlich über die Möglichkeiten von HDTV, von Digital Cinema und auch von Adobe RGB hinausgehen.

Das Festival der Farben 

Werden die Inhalte eines TV-Bildes aufgebaut, geschieht dies über die Bildpunkte aus den Grundfarben Rot, Grün und Blau, deren Pegel mit 8 Bit (also einem Byte) quantisiert werden. Das heißt: Pro Grundfarbe sind 2^8 Werte möglich, also 0 bis 255. Bei Ultra HD sind nun Farbtiefen von 10 und 12 Bit erlaubt, dies ermöglicht im besten Fall 2¹² Werte: fast viertausend Farbabstufungen mehr, als wir es heute kennen. Durch die nun erweiterte Palette an Farben und Farbmischungen können Bilder dank Ultra HD viel natürlicher und originalgetreuer dargestellt werden, als es bisher bei Full HD der Fall war.

Die Abstufungen und Mischverhältnisse sind viel feiner und können detailgetreuer von den Filmstudios der Welt ins heimische Wohnzimmer gelangen. Mit der erhöhten Auflösung, den exakteren Farben und der schnelleren Bewegungsfrequenz kommen beeindruckende Bilder ins Wohnzimmer - theoretisch zumindest, denn das aktuelle Speichermedium Blu-ray macht der Technologie der Zukunft noch einen gewaltigen Strich durch die Rechnung.

Ultra HD: Blick in die Zukunft

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Kamera Red One
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2007: Einführung der legendären Kamera RED ONE für 25.000 US-Dollar.

Versäumnisse der Blu-ray

Die blaue Scheibe und die damit verbundenen technischen Spezifikationen können aktuell noch nicht die hohen Anforderungen von Ultra HD erfüllen. Laut eigenen Aussagen arbeitet die Blu-ray Disc Association (BDA) zwar bereits an einem neuen Standard, der - dem größeren Farbraum entsprechend - Rec 2020 bei UHD, die höhere Farbtiefe mit zehn oder zwölf Bit und eine höhere Bildwechselfrequenz von 48 Hertz und aufwärts erreichen soll, doch bis zur Martkeinführung wird es wohl noch bis mindestens 2014 dauern.

Hinzu kommt die Frage, wie groß die Speicherkapazität der Blu-ray in Zukunft sein muss. Realistisch betrachtet, kommt als eigentliches Trägermedium die BDXL-Scheibe mit bis zu 128 Gigabyte Speicherkapazität in Frage. Diese wurde zwar schon vor zwei Jahren vorgestellt, fand im Consumer-Bereich aber noch keine sinnvolle Verwendung, zumal für Full-HD-Filme die klassischen Discs mit 25 bzw. 50 Gigabyte Speicherkapazität vollkommen ausreichen.

Um diese Überlegungen bis zum Ende zu denken, muss auch ein neuer Standard zur Datenkompression vorgesehen sein. Erst wenn klar ist, mit welchen Datenraten man im komprimierten Zustand jongliert, kann entschieden werden, wie groß das Speichermedium Blu-ray am Ende wirklich sein muss.

Alles über HEVC - High Efficiency Video Coding

Den ersten Schritt hierfür hat die ITU-T Mitte 2013 getan, indem sie das neue Kompressionsverfahren High Efficiency Video Coding (HEVC) verabschiedet hat. Dieses neue Verfahren ist theoretisch doppelt so effizient wie MPEG4 H.264 AVC, es benötigt also bei gleichem Inhalt und gleichbleibender Qualität nur rund die halbeDatenrate. Somit sollen die immensen Datenmengen, die Ultra HD nun mal mit sich bringt, komprimiert und auf den Datenträger gepresst werden.

Dass die neuen Scheiben dann auch rückwärtskompatibel zu aktuellen Zuspielern ausgelegt werden, ist eher unwahrscheinlich. Idealerweise würde eine Firmware-Aktualisierung ausreichen, schlimmstenfalls benötigt man ein neues Abspielgerät. Bis es einen neuen Standard der Blu-ray gibt, müssen 4K-Inhalte noch auf Umwegen auf den Bildschirm gebracht werden.

Aktuelle UHD-Geräte und Projektoren haben üblicherweise einen Eingang, der 4K nach Spezifikation HDMI 1.4 unterstützt. Darin ist bei 24, 25 und  30 Hertz eine Auflösung von 3.840 x 2.160 Pixel möglich. Zudem sind einige bestehende Grafikkarten mit AMDChip in der Lage, 4K-Signale mit bis zu 30 Hertz auszugeben. Damit kann man also die Bildschirme füttern. Erst wenn auch HDMI als Schnittstelle überarbeitet wird, können die Inhalte mit mehr als 30 Hertz an den Fernseher geschickt werden.

Sony F65 8 K Aufzeichnungen

© Sony

8K-Aufzeichnung: Sonys Filmkamera F65 liefert bereits jetzt von vielen Film-Sets atemberaubende Bilder in 8KQualität. Damit steht dem Ruf nach mehr Content nichts mehr im Weg.

Gefangen in der Cloud

Derzeit diskutieren Hersteller und Branchenvertreter auch, ob man diese Problematik mit digitalem Content aus der Cloud bzw. mittels Streaming- Portalen lösen könnte. Es wäre einfacher, wenn es Inhalte zum Download gäbe: einen Film aussuchen, anklicken, ansehen. Doch aufgrund der immensen Datenraten von Ultra HD müssten Endverbraucher einen hochaufgelösten Film erst laden, bevor sie ihn anschauen könnten - höchstwahrscheinlich erst am nächsten Tag. 

Praxis: Filmen in Ultra HD

Live-Streaming ist nahezu unmöglich. Ein Spielfilm mit der Länge von 120 Minuten, mit H.264 komprimiert, benötigt ca. 120 GByte Speicherplatz. Wird dieser mittels HEVC komprimiert, sind es im Optimalfall noch gut 60 GByte. Diese Datenmenge mit einer DSL-Leitung von 16.000 kbit/s zu laden dauert fast neun Stunden bei konstanter maximaler Datenrate. Hinzu kommt, dass eine DSL-Leitung von 16.000 kbit/s in vielen deutschen Haushalten aktuell noch Wunschdenken ist.

Verfügt man über eine geringere Leitung, wird die Download-Zeit schnell länger. Und selbst wenn einzelne Endkunden schon weiter sind, weckt die Telekom derzeit nicht gerade Vorfreude auf die Übertragungsvolumina der Zukunft. Kommt die geplante DSL Drosselung wirklich (in welchem Umfang auch immer), wird sich der Traum von Ultra- HD-Portalen schnell in Luft aufgelöst haben. Gerade jetzt erleben viele Zuschauer den Vorzug von Video on Demand und damit eine neue Art der TV-Gestaltung. Da wird es schwer, wieder Wartezeiten von neun Stunden und mehr für einen einzigen Blockbuster einzuführen.

The Amazing Spiderman

© Archiv/Hersteller

Zu den "Mastered in 4K"-Blu rays von Sony gehört auch The Amazing Spiderman.

Der Content kommt

Oft ist zu hören, dass es keinen 4K-Content gäbe. Ganz richtig ist dies jedoch nicht. Laut eigenen Angaben produzieren die Hollywood Studios schon seit einiger Zeit ihre Kino-Blockbuster und Serienneuheiten in vierfacher Auflösung. In vielen Kinos bekommen wir diese ja auch zu sehen. Selbst altes Material wie Lawrence von Arabien aus dem Hause Sony lässt sich mit speziellem Verfahren abtasten und in 4K-Qualität mastern

Hollywood-Studiotour: Hinter den Kulissen von Sony Pictures

Die Verfahren, um älteres Filmmaterial in 4K oder in höherer Auflösung, frame per frame, abzutasten, sind heutzutage sehr gut. Das Problem hier ist dann nur wiederum das Pressen des Materials auf die weniger geeignete Blu-ray. Einfacher ist es, Szenen gleich in mindestens 4K einzufangen. Hierfür bietet der Markt Kameras wie die RED Epic, ARRI 4k ALEXA oder Sony F65.

Schwieriger wird es dagegen bei Special Effects. Laut Angaben von Sony Pictures Studios in Los Angeles können diese derzeit aus Kostengründen immer nur in 2K gerendert werden. Alles andere bräuchte in Spielfilmlänge zu viel Zeit und würde dadurch noch mehr Budget verschlingen. Die Produktion des Blockbusters Oblivion in 4K hätte rund 1,5 Millionen US-Dollar mehr gekostet.  

Ultra-HD-Fernsehsender

Noch heißer als über die neuen Technikstandards wird bei der Frage nach mehr Content über den gewohnten Empfangsweg Satellit diskutiert. Ultra HD auf Blu-ray oder via PC als Zuspieler zu genießen ist zwar schön, doch bleibt die Frage, ob sich die Technologie auch in den alltäglichen TV-Betrieb einfügen wird wie Full HD, oder ob es eben nur ein nettes Feature bleibt wie derzeit 3D.

Alessandro Reitano, Director Sports Production bei Sky Deutschland, ist optimistisch: "Wir haben mit Sky 3D im Oktober 2010 den ersten 3D-Sender in Deutschland und Österreich gestartet. Dass wir daher über einen eigenen Ultra-HD-Sender nachdenken, liegt natürlich nahe. Zum jetzigen Zeitpunkt gibt es noch keine Details, ab wann wir Ultra HD ausstrahlen werden. Es ist aber auf jeden Fall ein sehr spannendes Thema und sicherlich mehr als nur ein nettes Feature." Der Weg dorthin ist also noch weit, konkrete Daten gibt es nicht, aber Ultra HD ist realisierbar

Download: 4K-Testbilder

Ein wichtiger Punkt war zu Anfang des Jahres die Verabschiedung des bereits genannten Codierungsstandards HEVC. Damit gelang dem Luxemburger Satellitenbetreiber SES erstmals, eine Ultra-HD-Live-Übertragung via Satellit auf die Beine zu stellen. Die Testsignale dafür wurden per DVB-S2 auf der ASTRA-Satellitenposition 19,2 Grad Ost mit einer Auflösung von 3.840 x 2.160 Pixeln und einer Datenrate von 20 Megabit pro Sekunde übertragen.

Seit Kurzem bietet auch ASTRA einen Kanal an: ASTRA Ultra HD Test auf der Satellitenposition 19,2 Grad Ost. Dieser soll sich in erster Linie an Händler richten, um die neuen Ultra-HD-Geräte via Satelliten-TV mit Testmaterial zu versorgen. Im Moment sieht man dort einen Trailer mit detailreichen Nahaufnahmen. Das klingt erstmal nach einem weiteren großen Schritt in Sachen Vermarktung und Ultra-HD-Content. Doch aktuelle Ultra- HD-Fernseher können den Sender ohne kompatiblen Tuner nicht empfangen.

Samsung S9 und Sony KD-65X9005A

© Archiv/Hersteller

Schöner Gigant: Der S9 von Samsung erinnert an eine Art Schultafel aus vergangener Zeit. Der 85-Zöller überzeugt mit hohem Kontrast und vielen Einstellmöglichkeiten. (links) Eine Nummer kleiner: Sony brachte mit dem KD- 65X9005A den ersten Ultra HD in unsere Redaktion, der kleiner und damit anwendungsfreundlicher ist. (rechts)

Die wirklichen Stars

Last but not least sind auch die notwendigen Endgeräte für Ultra HD bei der Entwicklung des neuen Formats enorm wichtig. Hersteller wie LG, Samsung oder Sony treiben den neuen Standard mit ihren Giganten bis 85 Zoll derzeit weiter voran.

Auch auf der diesjährigen IFA in Berlin werden neue Highlights der Hersteller erwartet. Klar ist jedoch derzeit auch, dass die Modelle sich noch in einem Reifeprozess befinden. Solange HDMI als Schnittstelle noch nicht für das ganze Ausmaß von Ultra HD bereit ist, werden Endverbraucher schnell mit den aktuellen Geräten unzufrieden sein.

LG und Sony bieten derzeit keine Möglichkeit an, ihre TVs in Zukunft nach- bzw. aufzurüsten. Samsung versucht seinem Endkunden mit der One Connect Box - einer externen Anschlussbox, die bei Einführung des neuen Standards aufgerüstet werden kann - Mut zu machen. Bei einem Preis des TV Geräts von 35.000 Euro (unverbindliche Preisempfehlung) wird es aber nur wenige darüber hinwegtrösten, dass in Kürze die nächste Endgeräte-Generation in den Startlöchern steht. 

Test: Sony Bravia KD-65X9005A

Verständlicherweise haben viele Kunden nach dem Hickhack mit HDready-und Full-HD-Geräten auch Angst, dass sie mit den derzeitigen TVs schnell auf dem Abstellgleis stehen und der Zug der Entwicklungen und neuen Technologien an ihnen vorbeirauscht. Auch die Hersteller wissen, dass mit den aktuellen Geräten noch nicht das Ende der Fahnenstange erreicht ist.

Die kommenden Modelle werden mit Sicherheit noch mehr können, die Preise werden fallen und die Display-Diagonalen wie aktuell bei Sony zurück in ein verbraucherfreundliches Maß finden. Denn so schön der S9 und seine Wegbegleiter auch sind, für solch ein Gerät muss der Verbraucher in seinem Wohnzimmer einmal Platz finden.

Was die Zukunft bringt

Alles in allem freuen sich sowohl die Branche als auch die Verbraucher auf Ultra HD. Jeder, der bisher die Chance hatte, hochauflösendes Material in seiner ganzen Pracht bestaunen zu dürfen, wünscht sich, dass das bald Realität wird. Die mögliche Tiefenschärfe, die ein Ultra-HD-Gerät mit gutem Content nach Hause bringt, ist beeindruckend. 

Realistisch betrachtet, wird es jedoch noch einige Zeit dauern, bis die Technologie und dann der deutsche Markt so weit sind. Der nächste Schritt werden der neue Blu-ray- und HDMI Standard sein. Dann darf man sich darauf freuen, wenn Medienanstalten und Satellitenbetreiber wie Sky und ASTRA mit den ersten Sendern an den Start gehen und bald auch die Tuner folgen, die die Daten dann auch für den Fernseher verarbeiten können.

Laut Schätzungen von Dr. Rainer Schäfer, Geschäftsfeldleiter Fernsehen des IRT in München, kommen die nötigen Decoder dafür Ende 2014 auf den Markt. Sicherlich wird es keine 20 Jahre mehr dauern, wie es bei HDTV der Fall war, bis sich Ultra HD durchsetzt, doch der deutsche Markt wird noch mit seinen Aufgaben wachsen müssen.

ARD ist laut eigenen Aussagen immer noch dabei, von SD auf HD umzusteigen. Nur 40 Prozent der rund 18,1 Millionen TV-Haushalte mit Satellitenempfang nutzen in Deutschland derzeit HDTV; auch hier ist noch Luft nach oben. Bis dahin heißt es abwarten und sehen, was die Branche bringt: neue Standards, preiswertere Geräte und mehr Content.

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