Die neuen Features der Ultra HD-Ära

Der BT.2020-Standard

Ultra HD deckt einen größeren Farbraum ab, welcher unter den Namen BT.2020 oder auch Rec.2020 bekannt ist. Es handelt sich um eine Bildnorm nach ITU-R-Empfehlung (ITU ist die Internationale Fernmeldeunion). Die Norm ist seit August 2012 existent und enthält Rahmenbedingungen hinsichtlich Bildschirmauflösung, Bildfrequenz, der digitalen Darstellung, der Farbmetrik der Luma-Koeffizienten und der Übertragungsfunktion.

Im Standard festgelegt sind zwei Displayauflösungen: 3.840 x 2.160 Pixel als der bekannte UHD-Standard sowie 7.680 x 4.320 Pixel (für zukünftige 8K-TVs. Prototypen bzw. beinahe serienreife Geräte wurden z.B. von Hisense, Samsung und LG bereits gezeigt). Die beiden Auflösungen werden mit einem Seitenverhältnis von 16:9 kombiniert.

In der Norm sind auch zahlreiche Bildfrequenzen enthalten: 120p, 119,88p, 100p, 60p, 59,94p, 50p, 30p, 29,97p, 25p, 24p, 2,976p. Pro abgetastetem Wert sind 10 oder 12 Bit Farbtiefe in der Spezifikation festgelegt. Abhängig von der Farbtiefe fällt die Skala für die Helligkeitswerte unterschiedlich aus.

Bei einem Abtastwert von 10 Bits sind der Schwarzwert auf den Code 64 und der Weißpunkt auf den Code 940 festgesetzt. Die Codes von 0 bis 3 sowie von 1.020 bis 1.023 finden Verwendung für die Zeitreferenz. Bei einem Abtastwert von 12 Bit enspricht der Schwarzwert in der Skala dem Code 256 und der Weißpunkt auf den Code 3.760 – hier haben wir natürlich ein deutlich breiteres Spektrum.

Die Codes von 0 bis 15 sowie 4.080 bis 4.095 finden Verwendung für die Zeitreferenz. Die Codes von 16 bis 255 stellen Helligkeitspunkte unterhalb des Schwarzwertes da, Werte oberhalb des Weißpunktes werden mit den Codes 3.761 bis 4.079 belegt.

Bezüglich der Farbmetrik ist zu sagen, dass Grundfarben sowie Weißpunkt innerhalb eines Koordinatensystems genau festgelegt sind. Das ist hilfreich, wenn man mittels Meßsonde und entsprechender Software einen Ultra HD-Fernseher durchmisst.

Hier kann man nach Durchführung der Messungen erkennen, wie gut der jeweilige TV die Norm trifft. Im Vergleich zu Rec.709, dem Farbraum der Full HD-Zeit, kann Rec.2020 Farben präsentieren, die Rec.709 nicht wiedergeben kann. Die Grundlage für Rec.2020 ist übrigens schon alt.

Die im Standard verwendeten Grundfarben entsprechen einfarbigen Lichtquellen vom CIE-Normfarbsystem, das bereits im Jahre 1932 entstand. Im CIE-Normfarbsystem sind die Wellenlängen genau definiert: 630 nm für Rot, 532 nm für Grün und 467 nm für Blau.

Der CIE-Farbraum ist nochmals größer, Rec.2020 deckt exakt 75,8 Prozent davon ab. Lediglich 35,9 Prozent waren es bei Rec.709. Ist der Farbraum größer, wird der Abstand zwischen benachbarten Farbwerten ebenfalls vergrößert.

Aufgrund dieser Tatsache ist für jede einzelne Abtastung ein zusätzliches Bit notwendig. Nur dann kann eine identische oder größere Präzision ermöglicht werden.  Was die sogenannten Luma-Koeffizienten angeht, werden für RGB und für YCbCr Signalformate mit 4:4:4, 4:2:2 sowie 4:2:0 (letzteres wird dann "Farbunterabtastung" genannt) verwendet.

Weiter in Rec.2020 enthalten ist eine nichtlineare Übertragungsfunktion, diese kann man für die Anpassung des Gammawertes bei RGB und YCbCr einsetzen. Ist perfekte Qualität gefragt, wird RGB verwendet, während YCbCr Verwendung findet, wenn es um die Kompatibilität zu SDTV/HDTV geht.

Besseres Bild mit Dolby Vision

Der chinesische Hersteller TCL sowie LG beispielsweise rüsten TVs mit Dolby Vision aus.Dolby Vision ist auch in der Lage, normale Bildinhalte in HDR-Content umzuwandeln und holt aus HDR-Content ein Optimum heraus.

Dolby verspricht bis zu 50 Prozent mehr Farben, eine bis zu 40 mal so hohe Helligkeit und bis zu 50 mal mehr Kontrast.

Verschiedene Video on Demand (VoD) Anbieter verwenden Dolby Vision (aktuell bezogen auf USA), so Netflix oder VUDU.

Der Kopierschutz HDCP 2.2

Der Kopierschutz der Ultra HD-Ära. Wichtig ist, dass die HDMI-Terminals des jeweiligen Gerätes, ganz gleich, ob Ultra BD-Player, AV-Receiver oder Fernseher, HDCP 2.2 unterstützen.

Die aktuellste Version des HDMI-Standards: HDMI  2.0 / 2.0a

Die aktuellste Version des HDMI-Standards ist HDMI 2.0a. Er unterstützt High Dynamic Range (HDR) Metadaten, die im Standard CEA 863.1 festgelegt sind. Schon HDMI 2.0 unterstützt 4K bei 50 und 60 Hz.

Weitere Merkmale von HDMI 2.0: Bis zu 32 Audiokanäle sind maximal möglich. Die maximale Samplingfrequenz sind 1.536 kHz. Zeitgleich können überdies zwei Video-Streams zu verschiedenen Anwendern auf den identischen Bildschirm übertragen werden.

Multi-Stream Audio ist zur gleichen Zeit mit bis zu vier Empfängern möglich. 21:9 Video wird von HDMI 2.0/2.0a ebenfalls unterstützt. Audio- und Video-Streams werden dynamisch miteinander synchronisiert, so werden potentielle Zeitlaufunterschiede ausgeglichen.

Erweiterte CEC-Einbindung stellt sicher, dass man komplette AV-Ketten noch komfortabler mit nur einer Fernbedienung steuern kann.  HDMI 2.0 und HDMI 2.0a verwenden die bereits hinlänglich bekannte standarisierte HDMI-Buchse.

HDR – High Dynamic Range

Eines der Schlagworte 2016 im Zusammenhang mit Ultra HD-TVs ist HDR. Praktisch alle namhaften TV-Hersteller rüsten zumindest ihre Modelle der Ober- und Luxusklasse mit HDR-fähigen Displays aus.

Ein normales, bislang gebräuchliches Panel kann in den meisten Fällen nicht verwendet werden, da eine enorm hohe maximale Helligkeit von mindestens 1.000 Nits erforderlich ist.

Vorzüge von HDR-Inhalten: Ober- und Unterbelichtungen kommen praktisch nicht mehr vor, kleine visuelle Einzelheiten werden deutlich besser sichtbar eingearbeitet.

Bilanzierend werden bei HDR-Inhalten – wie sie z.B. zukünftig auf verschiedenen Ultra HD-Blu-rays zu finden sind (Columbia beispielsweise hat schon angekündigt, Ultra HD-BDs mit HDR-Inhalten anzubieten) – mehr Leuchtkraft, mehr Detailtreue und ein sichtbar besserer Gesamtkontrast offeriert.

Gegenstück zu HDR ist LDR (Low Dynamic Range). Ein herkömmliches LDR-Bild verfügt über 256 Helligkeitsstufen, ein HRD-Bild hingegen kann Werte von 0,18 bis 560 enthalten. Dadurch ist es möglich, beispielsweise Details in hellen oder auch in dunklen Bildbereichen deutlich besser herauszuarbeiten

Nit als Maßeinheit für die Helligkeit

Im Zusammenhang mit HDR-geeigneten Displays wird vor allem seit der CES immer wieder die SI-Maßeinheit "Nit" genannt – in Europa kaum bekannt, kommt diese Maßeinheit aus den USA.

1 Nit entspricht 1 Candela/Quadratmeter. Was verbirgt sich hinter "Nit"? Das lateinische Wort "nitere" (heißt „scheinen“) steckt dahinter.

PC- und Computer-Experten kennen "Nit" auch als Einheit für die Leuchtdichte von Monitoren. Hier in Deutschland ist "Nit" keine gesetzliche Maßeinheit.

Ultra HD Premium

Dieses neue Logo, vorgesehen für besonders hochwertige Premium-Ultra HD-Fernsehgeräte, definiert bestimmte Ansprüche, die ein UHD-TV erfüllen muss, um mit diesem Logo zertifiziert zu werden.

So ist die Wiedergabe von High Dynamic Range (HDR) Inhalten Pflicht. Hier werden verschiedene Optionen geboten. Möglichkeit Nummer eins: Das im TV verbaute Display schafft mehr als 1.000 Nit maximale Helligkeit und einen Schwarzpegel unterhalb der 0,05 Nit.

Zweite Variante: Über 540 Nits Spitzenhelligkeit und weniger als 0,0005 Nits Schwarzpegel. Des Weiteren lässt die Ultra HD Premium-Spezifikation bei der Auflösung Luft nach oben: Minimal werden die von den aktuellen Ultra HD-TVs bereitgestellten 3.840 x 2.160 Pixel verlangt.

Als untersten Wert für die Farbtiefe setzt der Standard 10 Bit an. Das Gerät, welches mit Stolz das Ultra HD Premium Logo tragen darf, kann 90 Prozent des DCI P3 Farbraums darstellen.