Auf die Menschen hört ja keiner...

Display mit Herbstlandschaft

Mehr Kontrast bringt mehr Qualitätsgewinn als höhere Auflösung

Schon lange bevor die Industrie die Kunden zu immer neuen Auflösungsorgien von HD über 4K bis zu 8K überreden wollte, gab es weltweit eine Vielzahl von Studien darüber, was das menschliche Auge tatsächlich als Unterschied wahrnehmen kann und was es als Scharf und qualitätsvoll empfindet.

 

Die Erkenntnisse zeichneten sich bereits bei der Diskussion zwischen 720p und 1080i ab. Wenn man 720 den Zuschauern mit 50 Einzelbildern vorführte, empfanden sie das Bild mehrheitlich als besser, als wenn man ihnen 1080 Pixel in 50 Halbbildern präsentierte. Offensichtlich war die schiere Auflösung nicht der einzige Schlüssel zum hochwertigen Bild.

 

Andere Tests, unter anderem auch von Arri zeigten, dass der Kontrastumfang eines Bildes, also wie viele Helligkeitsstufen wiedergegeben werden können, mehr zum Schärfeeindruck eines Bildes beitrug, als die reine Höhe der Auflösung.

 

Zudem ist schon länger bekannt, dass höhere Auflösungen jenseits von HD bzw. 2K wie etwa 4K oder 8K bei den Displays nur bei so geringen Abständen vom Bildschirm tatsächlich wahrgenommen werden, wie sie wohl kein Zuschauer jemals einnehmen würde.

 

Konsequenzen

Doch erst 2015 haben die Hersteller von Kameras und der sogenannten Wiedergabekette bis hin zu den Displayherstellern sich diesen Phänomenen mit der notwendigen Konsequenz genähert. Und auch nicht in Gänze, an die höheren Bildfrequenzen wagt man sich noch nicht so ran, zu sehr würde dies die Datenmengen explodieren lassen, doch der Dynamikumfang ist in der Wahrnehmung der Hersteller angekommen.

 

Sicherlich liegt das auch daran, dass früher weder auf der Kameraseite, noch auf der Displayseite geeignete Technologien zur Verfügung standen, doch inzwischen sind 14-15 Blendenstufen Belichtungsumfang bei Kameras durchaus machbar und es gibt noch reichlich Luft nach oben. Arris Alexa etwa liefert bereits seit 2010 einen Dynamikumfang, der HDR bedienen kann, aber es gab noch keine Displays, die 15 Blendenstufen wiedergeben konnten, um HDR zu bedienen. Das ist bereits über zehn Mal so viel Dynamik wie bei Kameras, die 11 Blenden Umfang anbieten. Und auch bei den Displays haben die wichtigsten Anbieter inzwischen erste HDR Monitore im Angebot.

 

Sensoren und Kameras

Alexa Mini

Arris Alexa Mini kann HDR spielend bedienen

Hier taucht der erste Widerspruch zwischen Auflösung und Dynamikumfang auf. Für eine hohe Lichtempfindlichkeit, wie sie aus optischen Gründen für 4K und höher notwendig ist, müssen die einzelnen lichtempfindlichen Dioden auf den Sensoren möglichst groß sein, für eine möglichst hohe Auflösung aber eher klein. Wir sprechen hier von Größen von beispielsweis 64ym2 bzw. 8,25 ym2 bei der Alexa oder 25ym2 bei RED oder etwas mehr als 6ym2 etwa bei manchen Sony-Semiprofessionellen 4 K Kameras.

 

Lichtempfindlichkeit versus Auflösung

Warum die Lichtempfindlichkeit bei Ultra HD und höheren Auflösungen wichtiger ist als bei HD?- Nun die Objektive, die diese hohen Auflösungen bedienen müssen, liefern ihre besten Ergebnisse nicht unbedingt bei offener Blende (der kleinsten Blendenzahl) und Zooms dieser Kategorie beginnen auch gerne mal erst bei 3,5 oder gar 4,5 als Öffnungsblende. Canons Ultralichtstarke HD Kamera ME20F-SH hat übrigens sogar 19 ym2 große Photodioden.

 

 

Kontrastreiches Bild eines Cafes

Mehr Auflösung und mehr Kontrast erhöhen die Gefahr, dass Rauschen sichtbar wird

Natürlich hat eine derartige Optimierung der Aufnahmeparameter ihren Preis,- die Datenmenge vergrößert sich. Hier können Algorithmen helfen, die Datenflut in Schach zu halten. Wenn man sich etwa Wahrnehmungsphänomene zunutze macht, wie den Umstand, dass das menschliche Auge bei dunklen und mittleren Helligkeiten mehr differenzieren kann als bei hohen Helligkeitswerten, so kann man entsprechend mehr Daten für diese niedrigeren Werte (Tiefen) reservieren und bei den Lichtern etwas weniger Daten definieren. Doch das geht nur, wenn diese Algorithmen genau so auch von den Displays umgesetzt werden. Hier sind Normierungen notwendig.

 

Schärfeeindruck

Wer nebeneinander SDR (Standard Dynamikumfang) und HDR (Hoher Dynamikumfang) vergleichen kann, wird sofort feststellen, dass die Qualitätssteigerung hier viel mehr ins Auge fällt, als bei immer höheren Auflösungen. Die Richtung ist also überzeugend.

 

Für die Displayhersteller bedeutet dies, für HDR Wiedergabe Leuchtdichten von 1-2000 cd/m2 bereitzustellen. Natürlich müssen dafür auch die Signale entsprechend angeliefert werden, angesichts der begrenzten Bandbreiten in Kabelnetzen etc. eine weitere Aufgabe für die diversen Datenkompressionen.