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 HDTV-Signale zwar annehmen und verarbeiten können, diese aber in geringerer Auflösung anzeigen. EDTV wird vor allem außerhalb der EU in Ländern mit NTSC-Fernsehnorm auch zu HDTV gezählt, ist aber dennoch nur die progressive Variante des SDTV.
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.
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).
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.
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 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).
Heutige Verfahren basieren auf reiner Digitaltechnik zwischen dem Sendestudio und dem Wohnzimmer – im Extremfall sogar zwischen Bilderzeugung und Anzeige (LCD-, Plasma-TV, Projektor).
| Verfahren | Anwendung | Effizienz (bit/px) |
|---|---|---|
| RGB 24 | 24 | |
| YUV 4:2:2 | PostPro, Broadcasting | 18 |
| 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 |
Die brasilianische Regierung benötigte eine lange Zeit um abzuwägen, welcher Standard für das Digitalfernsehen genutzt werden sollte. Am 29. Juni 2006 unterschrieb President Luiz Inácio Lula da Silva ein Dekret zur Einführung von ISDB als nationalen Standard. Der Übergang zu ISDB soll neun Jahre betragen. Die von brasilianischen Forschern vorgeschlagenen Implementierungen von Verbesserungen des Standards, werden wegen Inkompatibilitäten sehr unwahrscheinlich von japanischen ISDB-Verantwortlichen integriert werden, sondern erst in zukünftigen Erweiterungen für alle ISDB-Länder zur Verfügung gestellt werden.
Japan nutzte schon analoge Verfahren zur Übertragung von HDTV, allerdings ist der alte Standard nicht fähig gewesen auch den neuen digitale Standard zu übertragen. Japans Ausstrahlung von HD via ISDB-T startete im Dezember 2003. Es wird berichtet, dass zwei Millionen HD-Receiver bereits verkauft wurden.
In Südkorea wird von den Sendern eine Quote von mindestens 10 Stunden pro Woche für Ausstrahlungen in HD im ersten kommerziellen Regelbetriebsjahr verlangt.
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)Pro7HD|Sat1HD starten: ProSiebenHD und Sat.1HD senden seit heute hochauflösend im Simulcastbetrieb und in modernster Technikauf: wikinews.de, 26. Oktober 2005.
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 Bezahlsender Premiere bietet seine drei HD-Kanäle seit dem 3. Dezember 2005 an. Bei Premiere HD Film wird HDCP verlangt und das mitgesendete Steuersignal schaltet diesen an und die Analogausgänge ab. Bei Premiere Philips HD Sport und Discovery HD wird auf dieses verzichtet.
Der im Vergleich zu Nordamerika und Südostasien verspätete Start in Europa ermöglicht es den Anbietern, mit moderneren, Kosten sparenden Verfahren zu starten (MPEG-4-AVC und DVB-S2). Außerdem steht parallel die Markteinführung vorbespielter HD-Medien (HD-DVD, BD) an.
Seit Anfang September 2005 sendet der schwedische Pay-TV Anbieter Canal+ den HD-Sender C More HD über Satellit und nutzt dabei im Gegensatz zu anderen HD-Sendern das ältere DVB-S und MPEG-2, aber dafür wird das Programm in ganz Skandinavien empfangen, mit Originalton und allen skandinavischen Sprachuntertiteln gesendetC More HD startet: Erster europäischer Spielfilmsender mit hochauflösendem Sendebetrieb in Skandinavienauf: wikinews.de, 15. Oktober 2005. Weitere skandinavische Sender halten sich aber noch mit Verlautbarungen bedeckt.
In England sendet seit dem 22. Mai 2006 Sky sein Bezahlangebot an HD-Kanälen. Von Start an werden für HD-fähige Festplattenrekorder angeboten und für die Anfangszeit wird auf HDCP und Analogausgangsabschaltung verzichtetSkyHD startet: Sky HD advance orders hit 40,000auf: wikinews.de, 05. Mai 2006 Symbole-en.png. Das öffentlich rechtliche BBC bereitet den HDTV-Regelbetrieb vor und sendete die Spiele der Fußballweltmeisterschaft 2006 über Satellit und in Teilen Londons über DVB-T.
| Fisch in Originalgröße im Vergleich zu HDTV- und SDTV-Auflösungen | |
|---|---|
| TV-Normen international (Bildauflösungen) TV-standards international (image-resolutions).png | |
| Zum Vergleich der Auflösung des Fisches zu Gesamtbildauflösung wird jeweils der gleiche Bildausschnitt im 9-Seitenverhältnis bei NTSC (480p), PALplus, 720p und 1080p gezeigt. | |
| HD-Fisch | |
| Raster graphic fish 40X46squares hdtv-example.jpg | Ein Quadrat entspricht einem Pixel. HDTV mit vierfacher Pixelzahl im Verhältnis zu SDTV. |
| SD-Fisch | |
| Raster graphic fish 20x23squares sdtv-example.jpg | 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. | |
ZEILENANZAHL + VERFAHREN DES BILDAUFBAUS + BILDWIEDERHOLRATE
Bei der Zeilenzahl wird die vertikale Bildauflösung angegeben, beim Verfahren des Bildaufbaus wird Vollbild- oder Zeilensprungverfahren [interlace abgekürzt mit p oder i, und bei der Bildwiederholrate die Anzahl der Bilder pro Sekunde oder wahlweise auch Hertz angegeben.
Beispiele:
Bei dieser Regelung gibt es noch zwei zu beachtende Eigenschaften von HDTV, die zu abweichenden Nomenklaturen führen. Zum einen kann es vorkommen, dass in Vollbildern vorliegende Filme, vorrangig Kinoproduktionen, zwar im Zeilensprungverfahren übertragen werden, sich aber der Vollbildcharakter unverändert aus diesen beiden Halbbildern rekonstruieren lässt. Auf dem Papier würde zwar zum Beispiel 1080i50 stehen, aber es ist auch als 1080psf25 darstellbar. Das Kürzel für das Bildaufbauverfahren ist das Progressive Scan with Segmented Frames (psf), das Anstelle des Interlace Kürzels geschrieben wird und nur die Übertragungsart genauer beschreibt. Als Folge muss aber die Bildwiederholrate halbiert werden. Und zum anderen sind bei digitalen Kinoproduktionen mit HD-Kameras auch das Kürzel 24p zu finden. Dabei kann es sich um 1080p24 Aufnahmen handeln, aber da beim Digitalem Kino diese Auflösung nicht zum Standard gehört kann es sich auch um eine höhere Auflösung handeln und ist somit nicht weiter auf den ersten Blick erkenn- und abgrenzbar.
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.
Die typischerweise verwendeten Bildfrequenzen betragen bei der Vollbilddarstellung 23.984 Hz, 24 Hz, 25 Hz, 29.97 Hz und 30 Hz, und bei der Halbbilddarstellung 50 Hz, 59.94 Hz und 60 Hz. Wenn es die Kapazität des Übertragungsmediums erlaubt, ist optional auch eine Vollbilddarstellung mit den Halbbildfrequenzen möglich.
Allerdings übersteigt die erforderliche Datenrate von 1080p50 und 1080p60 bei der Verwendung von MPEG-2 das von den eingesetzten Übertragungsverfahren (DVB und ATSC) vorgesehene Maximum.
Die traditionelle Frequenz von 50 bzw. 25 Hz wird für eine Darstellung des deutlich größeren dargestellten Bildes von einigen Experten als zu gering angesehen, weswegen auch in Europa die Nutzung von 60 bzw. 30 Hz erwogen wird.
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.
| Vollbilder (p) | Halbbilder (i) | Pixelrate (absteigend) |
|---|---|---|
| Television bandwidth 1080p60 diagram-cube 3-axis H-W-T (height-width-frequency).png 1080p60 | 1920 × 1080 × 60 Hz = 124,4 Mpx/s | |
| Television bandwidth 1080p50 diagram-cube 3-axis H-W-T (height-width-frequency).png 1080p50 | 1920 × 1080 × 50 Hz = 103,7 Mpx/s | |
| Television bandwidth 1080p30 diagram-cube 3-axis H-W-T (height-width-frequency).png 1080p30 | Television bandwidth 1080i60 diagram-cube 3-axis H-W-T (height-width-frequency).png 1080i60 (psf) | 1920 × 1080 × 30 Hz = 62,2 Mpx/s |
| Television bandwidth 720p60 diagram-cube 3-axis H-W-T (height-width-frequency).png 720p60 | 1280 × 720 × 60 Hz = 55,3 Mpx/s | |
| Television bandwidth 1080p25 diagram-cube 3-axis H-W-T (height-width-frequency).png 1080p25 | Television bandwidth 1080i50 diagram-cube 3-axis H-W-T (height-width-frequency).png 1080i50 (psf) | 1920 × 1080 × 25 Hz = 51,8 Mpx/s |
| Television bandwidth 1080p24 diagram-cube 3-axis H-W-T (height-width-frequency).png 1080p24 | 1920 × 1080 × 24 Hz = 49,8 Mpx/s | |
| Television bandwidth 720p50 diagram-cube 3-axis H-W-T (height-width-frequency).png 720p50 | 1280 × 720 × 50 Hz = 46,1 Mpx/s | |
| Television bandwidth 720p30 diagram-cube 3-axis H-W-T (height-width-frequency).png 720p30 | Television bandwidth 720i60 diagram-cube 3-axis H-W-T (height-width-frequency).png 720i60 (psf) | 1280 × 720 × 30 Hz = 27,6 Mpx/s |
| Television bandwidth 720p25 diagram-cube 3-axis H-W-T (height-width-frequency).png 720p25 | Television bandwidth 720i50 diagram-cube 3-axis H-W-T (height-width-frequency).png 720i50 (psf) | 1280 × 720 × 25 Hz = 23 Mpx/s |
| Television bandwidth 720p24 diagram-cube 3-axis H-W-T (height-width-frequency).png 720p24 | 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 mit MPEG-2 wird (gemäß ITU) eine Bitrate von 27 Mbit/s empfohlen (0,52 bit/px → ca. 5,4 Mbit/s bei 576i50), bei geringeren Qualitätsanforderungen 22 Mbit/s (0,42 bit/Pixel → 4,4 Mbit/s). HD1 sendet nur mit 18 Mbit/s, also 0,35 bit/px, was etwa 3,6 Mbit/s für SDTV oder 3,75 Mbit/s bei 1,85:1- bzw. 3 Mbit/s 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 unteren Bildrand mitübertragen, da er keine sichtbaren Bildinformationen enthielte und somit überflüssig ist. Jedoch fallen dabei Bildinformationen an den Seiten weg. Da statische schwarze Bereiche sich effektiv komprimieren lassen gibt es nur eine geringe Datenratenersparnis, dafür wird die Datenrate von einem kleinen erforderlichen Bildbereich auf eine größere Fläche erweitert und somit die Datenrate pro Fläche veringert wird. 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.
Darüber hinaus 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. De facto 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.
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 Stereo oder gar Mono gesendet, wobei es sich dabei meistens um ältere Filme handelt, bei denen es zur Zeit der Produktion noch kein Mehrkanaltonverfahren gab und eine nachträgliche Bearbeitung des Quelltones nicht gemacht wurde.
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 Zusatzfunktionen erlauben sollen.
In den Ländern wird sich an den gewachsenen Fernsehnormen orientiert. In Nordamerika wird ATSC als Übertragungsart verwendet. dort ist eine maximale Datenübetragunsrate von 19,2 Mbit/s vorgeschrieben, die aber nicht vom Broadcaster bis zum Endkunde gehalten werden kann, da sich innerhalb der Übertragungswege so genannte eigenständige Networks befinden, die das Signal verändern dürfen, um es auf die Gegebenheiten des eigenen Netzteiles anzupassen. Diese geschieht vor allem bei Kabel- und terrestrischer Übertragung. Als Videokomprimierung wird MPEG-2 und als Tonkomprimerung können MPEG Audio und Dolby Digital verwendet werden.
In Europa wird der DVB-Standard verwendet und hauptsächlich über Satellit ausgestrahlt. Erste Kabelunternehmen fangen gerade an HD-Sender in Ihre Netze aufzunehmen. In Frankreich werden momentan Test über das dort TNT getaufte DVB-T in einigen Regionen getestet. Im Gegensatz zu Deutschland wird dort vom Start an MPEG-4 als Videokodierung auch für SDTV genutzt, was direkt für auch für die HD-Kanäle genutzt werden kann. In England wird in der Londoner Region ebenfalls von BBC eine BBC-HD Variante als Test in das dort Freeview getaufte DVB-T Netz eingespeist. Dort wird ebenfalls ein Downpush durch Low Bandwidth Broadcasting getestetEBU-Tech 3312: Digital Terrestrial HDTV Broadcasting in Europeauf: www.ebu.ch, Genua, Februar 2006 Symbole-en.png.
In der frühen Testzeit wurde noch DVB-S genutzt, aber zum Ende auf DVB-S2 gewechselt. Die momentanen HD-Sender verwenden DVB-S2 für den Regelbetrieb und bei angekündigten Neuaufschaltungen wurde nur DVB-S2 genannt. DVB-S2 verwendet im Gegensatz zu DVB-S eine erhöhte Fehlerkorrektur bei der Modulation und kann dadurch bis zu 30% effektiver die Bandbreite übertragen. Im Kabelnetz wird das DVB-C beibehalten und es wird keine erweiterte Version, ähnlich dem DVB-S2, benötigt. Allen Wegen ist gemein, dass als Videokomprimierung das effektivere MPEG-4 Verwendung findet.
In Australien wird schon im Regelbetrieb HDTV über DVB-T ausgestrahlt, allerdings in MPEG-2.
In Japan wird bei Kabel, Sat und Antenne ISDB als Standard genutzt. Es wird zwar das ältere MPEG-4 für das Bild benutzt, allerdings das effektivere Advanced Audio Coding verwendet.
Die Übertragung im Internet ist möglich, allerdings noch weit entfernt vom Regelbetrieb. Es sind vereinzelt Internetseite mit HD-Videos zu finden, allerdings handelt es sich dort um herunterladbare Kinotrailer. Auch werden aus dem Fernsehen aufgenommene HD-Spielfilme illegal über Tauschbörsen verteilt. Kommerzielle Dienste für IPTV oder VoD gibt es für HDTV noch nicht. Die deutsche T-Com hat einen IPTV-Dienst auf Basis des geplanten VDSL-Netzes angekündigt die Premiere-HD Kanäle einzuspeisen, aber diese Netz wird gerade erst aufgebaut.
| Systeme | ATSC | DVB-T | ISDB-T |
|---|---|---|---|
| Source coding | |||
| Video | Main Profile Syntax von ISO/IEC 13818-2 (MPEG-2 – Video) | ||
| Audio | ATSC Standard A/52 (Dolby AC-3) | ISO/IEC 13818-2 (MPEG-2 – Layer II Audio) und Dolby AC-3 | ISO/IEC 13818-7 (MPEG-2 – AAC Audio) |
| Transmission system | |||
| Channel coding | |||
| Outer coding | R-S (207, 187, t = 10) | R-S (204, 188, t = 8) | |
| Outer interleaver | 52 R-S Block | 12 R-S Block | |
| Inner coding | rate 2/3 Trellis code | PCC: rate 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8; constraint length = 7, Polynomials (octal) = 171, 133 | |
| Inner interleaver | 12 to 1 Trellis code | bit-wise, frequency | bit-wise, frequency, selectable time |
| Data randomization | 16-bit PRBS | ||
| Modulation | 8-VSB und 16-VSB | COFDM QPSK, 16QAM und 64QAM Hierarchical modulation: multi-resolution constellation (16QAM and 64QAM) Guard interval: 1/32, 1/16, 1/8 & 1/4 of OFDM symbol Zwei Modi: 2k und 8k FFT | BST-COFDM mit 13 Frequenzsegmente DQPSK, QPSK, 16QAM and 64QAM Hierarchical modulation: Wahl zwischen drei verschiedenen Modulationen bei jedem Segment Guard interval: 1/32, 1/16, 1/8 & 1/4 of OFDM symbol Drei Modi: 2k, 4k und 8k FFT |
Zur optimalen Darstellung von HDTV muss das Anzeigegerät eine physikalische Auflösung von 1920 × 1080 Pixel beherrschen. LCD-Fernseher stellen heute überwiegend 1366 × 768 Pixel (bei 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 (siehe Overscan), welche aufgrund des geraden Teilungsverhälnisses 1920 × 1080 besonders 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.
Aktuelle „HD-fähige“-Geräte mit meist 768 Zeilen Auflösung besitzen nur 192 Zeilen mehr als herkömmliche PAL-Geräte. Zu beachten ist erstens das 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 oder 1080i60.
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.
Zu den analogen hd-fähigen Videoschnittstellen gehören VGA, inklusive DVI-Analog und DVI-Integrated, und Component Video.
Zu den digitalen Videoschnittstellen gehören DVI-Digital und DVI-Integrated. Das Serial Digital Interface findet man vor allem bei Projektoren für Digitalkinos, behrrscht aber ebenfalls die HDTV-Auflösungen. Und zukünftig soll im Computerbereich noch der DisplayPort eingesetzt werden. Für D-VHS Rekorder und für HDV-Camcorderwird vereinzelt FireWire verwendet. Über das zu DVI kompatible HDMI lassen sich Videodaten und zusätzlich noch Audiodaten und Steuersignale versenden. Bei HDMI gibt es drei Varianten. HDMI 1.0, 1.2 und 1.3 unterscheiden sich nur in den unterstützen Auflösungen, Farbtiefe und Tonnormen. So unterstützt HDMI 1.0 nur direkt die HDTV-Auflösungen, 24 bit Farbtiefe und Dolby Digital, DTS und PCM. HDMI 1.3 unterstützt auch direkt die SDTV-Auflösungen 48 bit Farbtiefe und Dolby Digital plus (inklusive TrueHD) und DTS HD. Für die neuen Tonformate können auch HDMI 1.0 oder den SPDIF verwenden, allerdings müssen dazu die Signale in Echtzeit in normales Dolby Digital, DTS oder gar einzelne PCM-Ströme gewandelt werden.
Sonyhdrfx1.jpg]] Für Hobbyfilmer wurde der DV- zum HDV-Standard erweitert; entsprechende Videokameras sind bereits erhältlich und bieten eine Auflösung von 1440 × 1080 in anamorphem 16:9 Seitenverhältnis und 50 und 60 Hz Bildwiederholrate im Zeilesprungverfahren.
Sony und Panasonic führen 2006 mit AVCHD ebenfalls einen neuen Camcorderstandard für Hobbyfilmer ein. Das "AVC" steht für MPEG-4/AVC und gibt dabei den verwendeten Aufnahme-Codec wieder und der Standard definiert eine Auflösung von 1920 × 1080 bei 60 50 Hz im Zeilensprungverfahren und sogar 24 Hz im Vollbildverfahren.
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 Abspielgeräte 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.
Bei Enterprise kam ein anderer Nebeneffekt von HDTV zum Tragen. In der Folge „Im einem dunklen Spiegel - Teil.2“ gibt es eine Szene, in der biographische Hintergrundinformationen zweier Hauptcharaktere auf einem Bildschirm gezeigt wurden. Nur ein kleiner Teil davon wurde in den Dialogen wiedergegeben und der Rest war in der SDTV-Übertragung nicht zu entziffern. Der Autor Michael Sussman war sich allerdings nicht bewusst, dass der angezeigte Text in HDTV vollkommen zu entziffern und somit lesbar war. Folglich fertigten Star Trek Fans Screenshots davon an und wurden auf einige Fehler im Text aufmerksam die nicht mit dem strengen Star Trek Canon (anerkannte Fakten und Chronologie innerhalb des fiktiven Star Trek Universums) übereinstimmen. Unter anderem wurde das Datum von Captain Archers Befehlsübernahme der Enterprise falsch angegebenKulisse: Star Trek: Biografiedetails von Archer und Satoauf: dailytrek.de. Dieses fällt zwar nur eingefleischten Fans auf, verdeutlicht aber, dass auch mehr Wert auf Kulissen gelegt werden muss, um solche Fehler zu vermeiden oder um diese als Eastereggs zu verwenden.
Bei HD-Aufnahmen oder DVR-Zwischenspeicherungen kann es beim Abspielen passieren, dass wegen der hohen Bandbreite und einem zu schwachen Abspielgerät nicht die kompletten Daten geladen werden und diese unvollständigen Datensätze verarbeitet und ausgegeben werden, obwohl die Datei unberschädigt und vollständig vorliegt. Aber es kann passieren, dass bei der Aufnahme wegen eines gestörten Empfangssignals, zum Beispiel durch Gewitter oder technischer Probeleme des Senders, unvollständig gespeichert werden. Diese Lücken werden beim Abspielen durch Interpolation ersetzt, was ebenfalls zu Glichtes führen kann
Das Hochskalieren wird auch von den Sendeanstalten 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.
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-Ausstrahlungen 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.
Es gibt auch Versuche, 3D-HD-Signale auf 3D-Displays zu bringen, auf denen der 3D-Effekt ohne spezielle 3D-Brille zu erkennen ist. Philips zeigte auf der CeBIT 2006 einen Prototypen, auf dem auch 3D-Material der KUK Filmproduktion GmbH zu sehen war.
Die Übertragung der Bilder kann entweder als ein Signalstrom geschehen, in dem beide perspektivischen Bildhälften mit anaglyphen Farbversatz gesendet werden. Andere Methoden benötigen zwei getrennte Signalströme für jede der perspektivischen Bildhälften und somit wird die doppelte Bandbreite benötigt. HDMI bietet dabei genug Bandbreitenreserven, um zwei 1080p60 Datenströme zum Display zu übertragen. Um eine einwandfreie Wiedergabe zu gewährleisten muss die Synchronisation zwischen den beiden getrennten Signalen dabei erhalten bleiben. Ebenfalls muss das Medium, dass diese getrennten Informationen beinhaltet ausreichend Kapazitäten besitzen und die Ausgabegeschwindigkeit gewährleisten. Bis jetzt hat weder das HD-DVD Lager noch das Blu-ray Disc Lager bekannt gegeben, ob es 3D-Filme in getrennten Datenspuren auf den Medien geben wird.
HDTV hat nicht direkt etwas 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.
Ebenfalls lassen sich alle digitalen Steuerungs-, Verschlüsselungs-, oder Zuordnungsmechanismen anwenden, die auch schon heute in den digitalen Medien genutzt werden. So können Digitale Rechteverwaltung für gezielten Erlaubnisabgleich integriert werden, Verschlüsselung des Signales innerhalb der Hardware unter anderem durch Digital Transmission Content Protection angewendet werden, um ein ungewolltes Abgreifen zu verhindern, und auch Wasserzeichen im Bild-, Audio oder weiteren Bereichen gesetzt werden. Es wird zur Zeit ein für die neue DVB-Version 3.0 Content Protection and Copy Management System (DVB-CPCM) entwickelt, das das Signal nach dem Empfang verschlüsselt und nur von Geräten abspielen lässt, die sich in der Authorized Domain befinden.
Diese Mechanismen sind nicht in der HDTV-Norm vorgesehen, sondern werden wie bei allen digitalen Medien angewendet und durch das annähernd zeitgleiche Erscheinen dieser Techniken auf den Markt wird der Eindruck erweckt, dass HDTV und die genannten Mechanismen zwingend mit einander verflochten sind.
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 gleich bleibendem 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 Bildschirmdiagonale 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.
In Japan testet der Fernsehsender NHK bereits eine Weiterentwicklung von HDTV namens Ultra High Definition Video (UHDV). Dieses Format hat eine Auflösung von 7680 × 4320 Pixeln, ist ausschließlich für 60 Vollbilder pro Sekunde ausgelegt und unterstützt bis zu 22.2 Audiokanäle. Das Format wurde zwar für den Fernseheinsatz entwickelt, schließt aber auch die Lücke zwischen Fernsehen und digitalem Kino, da HDTV keine ausreichende Auflösung besitzt, die das digitale Kino vorschreibt. Um eine einfache Skalierung zu ermöglichen wurde die vierfache Zeilen- sowie Spaltenanzahl zu HDTV genutzt. UHDV befindet sich in einer sehr frühen Entwicklungsphase und bevor dieses im Sendebetrieb eingesetzt werden kann, müssen unter anderem die massiven Voraussetzungen an Bandbreite gelöst werden und weitere effizientere Komprimierungsmethoden entwickelt werden.
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