Der zweite Blick offenbart Überraschendes

Überall hört man „HD„. Knapp 10 Jahre nach Einführung haben die hochaufgelösten Bildsignale den Massenmarkt erreicht.
So gut wie alles wird heute (auch) in HD angeboten:
Fernsehsender, Video On Demand, Filme zum Kaufen.
Videospiele nahmen seinerzeit gar mit dem Erscheinen von XBOX360 und Playstation 3 eine Vorreiterrolle ein. Und selbstverständlich beherrschen auch die Nachfolgegeräte XBOX ONE und Playstation 4, sowie die Wii U von Nintendo die hochauflösende Bildausgabe.
Oft wird die Begehrlichkeit von HD von Industrie und Inhalteanbietern (aus-)genutzt, um zusätzliches Geld zu verlangen (HD+, Sky HD, Video on Demand in HD, Blu-ray Disc) oder um sein Angebot gegenüber Mitbewerbern in den Vordergrund zu stellen („Die meisten HD-Sender gibt’s nur bei uns!“).
Auch kleinste Fernseher müssen heute grundsätzlich „Full-HD“ bieten, denn wer was anderes kauft, der hat ja keine Ahnung!
Und wenn ein HD-Bild auf einem Fernseher eine schlechte Qualität aufweist, so liegt dies grundsätzlich am Fernseher selbst, denn das Signal ist ja „in HD“ und damit über jeden Zweifel erhaben.

Eine Fernsehsendung in HD – auf den ersten Blick scheint das Bild makellos zu sein

Schön wär’s!

Denn die Realität sieht, wie so oft, ganz anders aus.
Der Begriff „HD“ bedeutet „Hohe Auflösung“ – und auf nicht weniger, aber eben  auch nicht mehr, bezieht sich diese Bezeichnung. Allerdings ist die Auflösung nur eines von mehreren Attributen, die letztendlich für ein (gutes) Bild verantwortlich sind. Doch ist es hier, wie überall: Bei allem, was nicht im Fokus der Öffentlich steht (sprich: von dem kaum jemand weiß), wird getrickst und gemogelt. Und hätten Sie gedacht, dass selbst die Auflösung nicht eindeutig festgelegt ist, wenn von „HD“ die Rede ist?

Vieles darf sich „HD“ nennen, weniges „Full-HD“

Um die Unterschiede besser verstehen zu können, müssen wir einen kurzen Ausflug in die technischen Hintergründe unternehmen.
Keine Angst, auch HD und der Aufbau eines Fernsehbildes sind kein Hexenwerk. 
Vorweg: Idealerweise lesen Sie diesen Artikel auf einem Display, das mindestens über Full-HD-Auflösung verfügt, denn nur dann werden Sie alle illustrierten Unterschiede auch wirklich sehen können.
Prinzipiell unterscheidet man bei HD verschiedene Kombinationen aus Auflösung, Bildaufbauverfahren und Bildrate. Dies sind die Grundbausteine eines jeden Fernsehbildes.

Die Auflösung beschreibt dabei die Anzahl der Bildpunkte (Pixel), aus denen das Bild zusammengesetzt ist. Die gängigen HD-Normen sind hier 1280×720 Pixel oder 1920×1080 Pixel.
Der Bildaufbau kann entweder (und idealerweise) fortlaufend Zeile für Zeile nacheinander für jedes volle Bild (Vollbilder = „Progressiv“ = „p“) erfolgen, braucht dann aber natürlich auch am Meisten Bandbreite und Speicherplatz.
Alternativ kann man, um Speicherplatz und Bandbreite bei der Übertragung zu sparen, abwechselnd nur quasi halbe Bilder übertragen – und zwar so, dass es unserem Auge am wenigsten auffällt: Ineinander verkämmt. Was konkret bedeutet: Das erste übertragene Bild besteht nur aus ungeraden Zeilen (also 1, 3, 5, 7, usw.), danach, im zweiten Bild, werden nur die geraden Zeilen (2, 4, 6, 8, usw.) übertragen, im dritten Bild wieder nur die ungeraden, usw. („Zeilensprungverfahren“ = Halbbilder = „Interlaced“ = „i“). Dies hat allerdings, gerade bei bewegten Objekten auf dem Bildschirm, auch eine schlechtere Detail- und Konturenschärfe zur Folge.
Wie gut das ursprüngliche Vollbild wieder hergestellt werden kann, hängt auch nicht zuletzt von der Qualität des verwendeten Fernsehers ab.
Ein Ball fliegt von links nach rechts vor einem Pfahl vorbei:
Beim Zeilensprungverfahren mit 50 Bewegtphasen pro Sekunde kann vom Fernseher kein Vollbild zusammengesetzt werden, das zu 100% dem Original entspricht, Konturen bewegter Objekte wirken „ausgefranst“ oder unscharf

Die Bildrate legt letztendlich fest, aus wievielen einzelnen Bildern pro Sekunde das bewegte Bild aufgebaut wird.
Hierfür gibt es weltweit für das Fernsehen zwei Standards:
In Europa, und somit auch in Deutschland, sendet man z.B. 50 Bilder pro Sekunde („Frames per Second“ = fps, oder auch 50 Hz).
Die Norm in den USA oder auch vielen asiatischen Ländern (Japan, Korea, Teile Chinas) schreibt 60Hz vor.
Kinofilme nehmen eine Sonderstellung ein, denn sie werden durchgehend mit 24 fps gedreht und auch weltweit so im Kino wieder abgespielt. Diese Zahl kommt noch aus den Anfängen des bewegten Films, denn ab dieser Anzahl von Bildern pro Sekunde nimmt das menschliche Auge eine Bewegung als weitestgehend flüssig wahr. Auch wenn es bei schnellen Schwenks z.T. zu Verwischungseffekten kommt, so erhalten Kinofilme nicht zuletzt durch ihre Bildrate so doch ihren charakteristischen, und von Filmfreunden liebgewonnenen, Look.

Laufen Kinofilme im Fernsehen (oder erscheinen auf DVD), so werden sie in Deutschland grundsätzlich einen Hauch schneller, nämlich mit 25 Bildern/Sekunde abgespielt, wobei jedes Bild doppelt gezeigt wird – womit wir bei den eingangs beschriebenen 50fps sind. Nachteil: Musik klingt ebenfalls schneller und dadurch entweder leicht höher (so als würde man eine Schallplatte etwas schneller laufen lassen) oder leicht „pumpend“, da winzige „Scheibchen“ pro Sekunde aus dem Soundtrack herausgeschnitten werden, um wenigstens die Tonhöhe zu halten.
In den amerikanischen und asiatischen Ländern ist die Umrechnung komplizierter, hier wird von den 24 Bildern/Sekunde jedes Bild ebenfalls zweimal angezeigt (= 48 fps), jedes 2, Bild gar ein drittes Mal (24/2=12, 12+48=60 fps). Man spricht hier deshalb vom „3:2 Pulldown“. Sein Vorteil: Die Originalgeschwindigkeit des Films bleibt erhalten, der Sound verändert sich nicht, dafür entsteht das berüchtigte „Pulldown-Ruckeln“ – Kameraschwenks oder gleichmäßige Bewegungen sind nicht mehr gleichmäßig, sondern leicht ruckelig, weil abwechselnd einige Bewegtphasen 2x, andere 3x wiederholt werden.
Letztendlich ergeben sich aus den o.g. Möglichkeiten beispielsweise folgende technische Bezeichnungen für die verschiedenen Unternormen des HD-Standards:

720p/50	1280×720 Pixel bei 50 Vollbildern pro Sekunde
1080i/50	1920×1080 Pixel bei 50 Halbbildern pro Sekunde
1080p/24	1920×1080 Pixel bei 24 Vollbildern pro Sekunde

Weitere Kombinationen aus Auflösung und Bildrate sind natürlich möglich, wobei 60 fps die derzeit maximal übertragbare Bildrate darstellt.  Alles   was mit der vollen Auflösung von 1920×1080 Pixeln bei fortlaufender Zeilenfolge (also Vollbildern = „Progressive“ = „p“) zusammenhängt, bezeichnet man als „Full-HD“.

Maßstab Blu-ray Disc

Mit der Blu-ray Disc kam 2006 das erste (und bis heute einzige) Heimvideoformat auf den Markt, das Filme auch in ihrer originalen Bildrate („Framerate“) von 24 fps speichern und wiedergeben kann, was sie für Filmfreunde schon allein aus diesem Grund einzigartig macht: Filme ruckeln nicht und laufen auch nicht schneller, wodurch sowohl Bild als auch Ton zu 100% dem Original entsprechen.
Zudem wird die volle HD-Auflösung von 1920×1080 Pixeln genutzt und prinzipiell auch keine Halbbilder, sondern Vollbilder verwendet. Ausnahmen bilden hier Dokumentationen, Sport, u.Ä., welche bereits im Zeilensprungverfahren produziert wurden.
Die maximale Datenrate einer Blu-ray Disc beträgt 48 Megabit pro Sekunde (MBit/s). Zum Vergleich: Bei der DVD waren es bis zu 10 MBit/s. So viele Daten werden pro Sekunde von der Disc ausgelesen und in Bild und Ton umgewandelt – je höher der Wert, desto sauberer kann beides abgespeichert und wiedergegeben werden, da es weniger „zusammengestaucht“ („komprimiert“) werden muss (vergleichbar mit einem mp3 gegenüber der CD).
Die Bildqualität einer sauber gemasterten Blu-ray Disc ist optisch kaum vom auflösungsgleichen Studio-Master zu unterscheiden und stellt deshalb für den Filmfreund derzeit das höchste der Gefühle dar.

Volle Qualität im Fernsehen geht nicht

Die weltweiten Normen für TV-Ausstrahlungen sind festgeschrieben und technisch bindend. In Deutschland wird daher, wie eingangs bereits erwähnt, alles in 50 Hz, also mit 50 Bildern pro Sekunde, ausgestrahlt, es ist nicht möglich, Sendungen mit unterschiedlichen Bildraten zu senden, sie müssen grundsätzlich zuvor auf 50Hz umgerechnet werden.
Da im Fernsehen (bzw. auf Satelliten oder in Kabelnetzen) Bandbreite grundsätzlich knapp (und damit teuer) ist, ist es allerdings keine Option, bei voller Auflösung, also mit 1920×1080 Pixeln in 50 Vollbildern, zu senden (was das Optimum wäre).
Der erste Kompromiss, den nahezu alle Privatsender, sowie auch Sky, eingehen, lautet daher „Zeilensprungverfahren“, Sie erinnern sich: Statt 50 Vollbilder werden 25 Bilder mit ungerader und 25 Bilder mit gerader Zeilenzahlen gesendet. Der Fernseher setzt diese dann wieder zu Vollbildern zusammen, man spricht dabei vom „Deinterlacing“ (da das „Interlacing“, also das Zeilensprungverfahren, damit rückgängig gemacht wird).
Die halbierte Zeilenzahl halbiert die benötigte Bandbreite für die Übertragung, allerdings auch die Qualität, namentlich die Bewegungsschärfe, zumindest bei Material, das dennoch ursprünglich aus 50 Vollbildern mit 50 Bewegtphasen bestand (Fernsehsendungen, Sportübertragungen, usw.). Bewegte Objekte haben, je nach Qualtität des Fernsehers, daher oft mit „ausgefransten“, und damit unscharfen, Konturen zu kämpfen – je schneller die Bewegung, desto wahrnehmbarer dieser Nebeneffekt (siehe Beispielillustration weiter oben).
Kinofilme lassen sich zwar theoretisch wieder verlustfrei deinterlacen, da hier, wie beschrieben, sowieso nur 25 Vollbilder zugrunde liegen, in der Praxis führen Interlacing und Deinterlacing hier aber dennoch zu leichten sichtbaren Bildfehlern (man spricht hier von „Bildartefakten“), wie Zeilenflimmern bei feinen Details, usw.

Die Öffentlich-Rechtlichen Sender haben sich für einen anderen Kompromiss entschieden: Hier werden in der Tat 50 Vollbilder gesendet, dies aber dafür nur in der kleinen HD-Auflösung von 1280×720 Pixel. Die Einsparung an Bandbreite ist ähnlich, die ursprüngliche Idee, nämlich die bessere Darstellung bewegter Objekte, wird allerdings dadurch wieder zunichte gemacht, dass nahezu alle Welt bei HD im Fernsehen auf 1080i setzt, weshalb z.B. international gemasterte Sportveranstaltungen (wie Formel 1, Fußball, Tennis, usw.) für das Öffentlich-Rechtliche Fernsehen zunächst von 1080i auf 720p umgerechnet (sowohl deinterlaced, als auch skaliert, also auflösungstechnisch „aufgeblasen“) werden müssen. Selbst viele Studiokameras der Sendeanstalten zeichnen zunächst in 1080i auf.
Die Folge: Man vereint die Nachteile beider Kompromisslösungen und hat am Ende ein Bild mit stark reduzierter Auflösung UND verschlechterter Bewegungsdarstellung.

Bei der Hochskalierung von 720p auf 1080i treten zusätzliche Artefakte, wie sog. Kammfiltereffekte und Zeilenflimmern auf

Nicht umsonst regen sich nahezu sämtliche deutsche Fachpublikationen schon seit Jahren über diese Fehlentscheidung von ARD, ZDF & Co. auf – diese lehnen einen nachträglichen Umstieg auf 1080i allerdings aus Kostengründen ab – und versuchen, das Problem kleinzureden.

Hart, aber technisch korrekt, ausgedrückt, gibt es im Fernsehen somit eigentlich kein richtiges „Full-HD“ – wobei die privaten Sendeanstalten diesen Ausdruck dennoch verwenden (wo kein Kläger, da kein Richter) und argumentieren, man habe ja die vollen 1080 Zeilen. Warum dies nur bedingt stimmt, wissen Sie seit ein paar Minuten.

Und es kommt noch schlimmer

Wären die o.g. Einschränkungen nicht schon groß genug, so kommt ein weiteres qualitätshemmendes Element hinzu: Selbst mit reduzierter Auflösung oder reduzierter Bildrate ist die benötigte Bandbreite für die etablierten Übertragungswege (Satellit, Kabel, Internet) noch viel zu hoch, um kostendeckend und quantitativ ansprechend Inhalte (sprich Programme) liefern zu können.
Also reduziert man einen weiteren Qualitätslieferanten:
Die Datenrate.
Liefert die Blu-ray Disc, wie gesagt, bis zu 48 MBit/s bei 1080p/24 mit mehreren Tonspuren, so müsste ein Fernsehsender in 1080i/50, wenn man den Platz für die zahlreichen hochauflösenden Tonspuren der Blu-ray Disc abrechnet, um die gleiche Bildqualität zu erzielen, rein rechnerisch eine Datenrate von 30-35 MBit/s aufweisen.
Sie ahnen es schon – in der Praxis ist es deutlich weniger.
Tatsächlich liegen alle deutschen HD-Sender irgendwo im Bereich von 7-15 MBit/s – also maximal die halbe, schlimmstenfalls ein Fünftel der Qualität der Blu-ray Disc!
Die folgenden Bilder geben einen Eindruck des Qualitätsverlustes eines 1080i-Fernsehbildes mit geringer Datenrate (rechts) im Vergleich zur bildqualitativ referenzwürdigen 1080p-Blu-ray Disc (links) des Universal-Sci-Fi-Blockbusters „Oblivion“.

(Simulierte Darstellung) Bereits in der Totalen werden die Kompressionsartefakte in der linken Bildhälfte sichtbar

(Simulierte Darstellung) Im Detail wird das ganze Ausmaß deutlich: klötzchenartige Artefakte, soweit das Auge reicht

(Simulierte Darstellung) Auf den ersten Blick gar nicht so schlimm, auf den zweiten schon…

(Simulierte Darstellung)…und auf den dritten noch viel schlimmer – man beachte die Kabel und Schläuche in den dunklen Bildbereichen

(Simulierte Darstellung) Dieser Screenshot sieht noch am Besten aus…

(simulierte Darstellung) …die Klötzchen im Wasser- und Himmelbereich, sowie im Sand erkennt man dennoch überdeutlich

Empfängt man sein Fernsehprogramm per Satellit (DVB-S), so kommt man qualitativ noch am Besten weg.
Immer mehr Kabelnetzbetreiber komprimieren die DVB-C-Programme, die sie einspeisen, aber NOCH stärker, weil der „Platz“ im Kabel noch deutlich knapper ist, als auf dem Satelliten. Natürlich könnten die Betreiber ihre Netze aufrüsten, dies kostet allerdings Geld – und ist daher selbstverständlich die absolut letzte Option für ein gewinnorientiertes Unternehmen.
T-Entertain ist mit seinem sog. IPTV-Angebot ein weiterer Kandidat für eine stärkere Komprimierung – hier wird z.T. mit sogenannten „dynamischen Codecs“ gearbeitet, die die Bildqualität der Programme automatisch an die Geschwindigkeit des jeweils vorhandenen Internetanschlusses anpassen. Man hört von der Telekom immer wieder Aussagen wie „HD schon ab DSL 10.000“, womit 10.000 kBit/s gemeint ist, was wiederum 10 MBit/s entspricht. Wenn Sie das mit den 48 MBit/s der Blu-ray Disc oder auch nur den bis zu 15 MBit/s der Fernsehanstalten (über Satellit) vergleichen, können Sie sich vorstellen, was das schlimmstenfalls für die Bildqualität von T-Entertain bedeuten kann.
Bei Video On Demand (Maxdome, Watchever, Apple TV, usw.) sieht es ähnlich aus.
DVB-T bietet in Deutschland gar überhaupt keine HD-Programme.
„Schuld“ ist hier in erster Linie der veraltete Sendestandard.
Im europäischen Umland hat man bereits vor Jahren auf DVB-T2 aufgerüstet, wodurch z.B. in Frankreich HD-Programme auch per Zimmerantenne empfangen werden können.
Bei uns konnte man sich allerdings schon bei DVB-T nicht über die Finanzierung der Infrastruktur einigen, weshalb in den wenigsten Gebieten überhaupt private Sender terrestrisch eingespeist werden.
Wann, wie, ja vor allem ob DVB-T2 bei uns an Fahrt gewinnt, bleibt derzeit abzuwarten.

Auch beim Zocken wird gemogelt

Seit es XBOX360 und Playstation 3 gibt, kommt man auch bei Videospielen in den Genuss von hochauflösenden Bildern.
Doch – natürlich – ist auch hier nicht alles Gold was glänzt.
Viele der allerneuesten Playstation 4 Spiele brüsten sich stolz damit, in 1080p/60 zu laufen, also der vollen Auflösung von 1920×1080 Pixel bei 60 Vollbildern pro Sekunde – feinstes Full-HD. Sogar die, nahezu zeitgleich veröffentlichte, XBOX ONE hat hier aktuell (noch?) meistens mit 720p/60 oder 1080p/30 das Nachsehen.
Unweigerlich stimuliert dies natürlich die Frage, in welcher Auflösung Spiele denn zuvor, vor allem auf XBOX360 und PS3, liefen?
Natürlich in geringeren, die von Spiel zu Spiel variieren und auch „krumme“ Pixel-Kombinationen beinhalten konnten.
Der Vorteil der Konsolen ist jedoch, dass sie interne Scaler besitzen, also das Bild immer auf die Auflösung skalieren (umrechnen), die man in den Geräteeinstellungen angewählt hat, weshalb viele Zocker, die nicht wissen, worauf sie bei der Bildqualität achten sollten, davon überhaupt nichts mitbekommen. Aber nur weil der Fernseher beim Druck auf die „Info“-Taste „1080p“ anzeigt, bedeutet dies noch lange nicht, dass die Konsole das Spiel intern auch in dieser Auflösung berechnet. Die Folge sind Schärfeverluste oder sogar Bildruckler, denn auch Frameraten werden z.T. umgerechnet oder dynamisch angepasst. Auf der letzten Konsolengeration war man allerdings weiter von echter Full-HD-Auflösung entfernt als auf der aktuellen.
Ein Videovergleich zum neuen, technisch auf allen Plattformen beeindruckenden „Metal Gear Solid V: Ground Zeroes“ von Konami, dem Prolog zum kommenden „Metal Gear Solid V: The Phantom Pain“, welches auf der PS4 in vollen 1080p/60 berechnet wird, auf der XBOX ONE nur in 720p/60 (für das Video, wie auf Full-HD-Fernsehern, auf 1080p hochskaliert), relativiert gar den auf dem Papier großen Unterschied: Der Schärfevorteil der PS4 fällt zwar auf, die XBOX ONE schlägt sich aber aufgrunddessen, dass Videospielgrafik von Konsolen oder PCs nicht komprimiert oder interlaced wird, dennoch sehr wacker:

Dennoch ein Fortschritt

Fairerweise muss man schließlich anmerken, dass „HD“, egal wie geartet und auf welchem Wege empfangen oder zugespielt, immer noch deutlich besser ist als „SD“ („Standard Definition“, also „normales“ Fernsehen, ohne HD, in Deutschland PAL), wie das folgende Bild zeigt:

(Simulierte Darstellung) Links Blu-ray, Mitte HD-Fernsehen in 1080i, rechts Digitalfernsehen in „normaler“ (also Nicht-HD-) Auflösung

HD beim Fernsehen lohnt sich somit zwar dennoch, man darf allerdings nicht glauben, dass der teure neue Flatscreen beim Tatort oder beim Fußballspiel schon alles zeigt, was bildqualitativ in ihm steckt. Schauen Sie dazu ruhig jetzt noch einmal auf den Screenshot der Fernsehsendung am Anfang dieses Artikels – Sie werden das Bild nun mit anderen Augen sehen (je nach Qualität Ihres Monitors)!
Umso besonderer und begeisternder bleibt da die HD-Spielkonsole oder der Blu-ray Filmabend.
Und das ist auch gut so – schließlich war und ist Kino ja auch etwas Besonderes.