Über High Definition

Einleitung

Die High Definition Technologie (HD) bzw. High Definition Television (HDTV) ist heutzutage aus unserer digitalen Welt und speziell in der Medienbranche nicht mehr wegzudenken.
Dabei versteht man unter HD eine hochauflösende Aufnahme- und Wiedergabetechnik im Bereich der Kino und TV Produktion, sowie in der Ausstrahlung, die das Standard-Definition Television (SDTV) ablösen soll.

Aktuell spricht man von HDTV, wenn die Bilder in der vertikalen Auflösung von 720 oder 1080 Pixeln erreichen. Bei einem Seitenverhältnis von 16:9, das sich zunehmend zum Standard entwickelt, erreicht man so eine maximale Auflösung von 1920 x 1080 Pixeln. Herkömmliches „Standard-Fernsehen“ wird nur mit einer Auflösung von maximal 576 Zeilen gesendet.

Grundnomenklatur & Bildaufbauverfahren

Da die HDTV-Norm eine Zusammenfassung von Bildauflösungen und Bildwiederholraten ist, gibt es zur Unterscheidung eine Grundnomenklatur, um diese zu benennen. Diese setzt sich wie folgt zusammen:

Zeilenzahl + Bildaufbauverfahren + Bildwiederholrate

Beispiele:
1080p30 = 1080i/60 = 1920 × 1080 Bildpunkte im Zeilensprungverfahren und 30 Vollbilder oder 60 Halbbilder pro Sekunde
1080p24 = 1080p/24 = 1920 × 1080 Bildpunkte im Vollbildverfahren und 24(Voll-)Bildern pro Sekunde
720p50 = 720p/50 = 1280 × 720 Bildpunkte im Vollbildverfahren und 50 (Voll-)Bildern pro Sekunde

Hervorzuheben ist dabei das Bildaufbauverfahren, da man hier zwischen zwei unterschiedlichen Verfahren unterscheidet. Das Vollbildverfahren (progressiv) wird mit „p“ abgekürzt und bezeichnet in der Technik die Ausgabe von echten Vollbildern bei Wiedergabegeräten, wodurch das Zeilenflimmern verhindert wird und das ganze Bild ruhiger und schärfer wirkt.
Im Vergleich dazu steht das Zeilensprungverfahren (interlace), welches mit „i“ abgekürzt wird. Damit hier nun ein Bild entstehen kann, werden immer Halbbilder dargestellt. Zuerst werden die ungeraden Zeilen dargestellt (Odd-Field), im Anschluss das zweite Halbbild aus den geraden Zeilen (Even Field).
Das menschliche Auge nimmt die einzelnen Zeilen nicht als flimmernd, sondern als wandernd wahr. Es integriert die Zeilensprünge im Idealfall zu einem Gesamtbild.

Codecs und Übertragung

Mit der Einführung der HD-Technik steht man nun vor neuen technischen Herausforderungen. Durch die hohe Auflösung benötigt man mehr Speichervolumen als zuvor und auch die Bandbreite für die Übertragung der digitalen Audio- und Videosignale muss vergrößert werden bzw. müssen die Daten komprimiert werden damit in der Endnutzung eine gute Übertragungsrate (Bitrate), und damit auch Bildqualität, erreicht wird. Um dies erreichen zu können, werden verschiedene, sogenannte Codecs, verwendet (z.B. MPEG-2, H264/MPEG-4 AVC). Wichtig ist, das die Empfangsgeräte diese Codecs unterstützen, sie dekodieren und wiedergeben können.
Für die Übertragung selbst können alle gängigen Übertragungssysteme genutzt werden. Zurzeit wird hauptsächlich über Satellit und Kabel übertragen, aber auch Übertragungen via Internet sind möglich. Je nach Land variiert die Verteilung der Systeme.
Neben dem direkten Empfangen von HDTV-Programmen hat man die Möglichkeit vorbespielte Medien zu nutzen, wobei sich die Blu-Ray Disc gegenüber der Marktkonkurrenz durchgesetzt hat. Beispielsweise drängte sie die zwischen 2005 und 2008 entwickelte HD-DVD vom Markt.
Blu-Ray eignet sich hervorragend für die Wiedergabe von HD-Filmen das sie über eine große Speicherkapazität(bis zu 50 GB) verfügt und eine hohe Datenrate übertragen kann, jedoch benötigt man dazu einen entsprechend Blu-Ray-Player der zusätzlich angeschaffen werden muss.

Video- und Audioschnittstellen

Generell können analoge sowie digitale Schnittstellen für die Übertragung von dekomprimierten Signalen verwendet werden. Einschränkungen treten nur hinsichtlich der erforderlichen Bandbreiten und Frequenzen auf. Wenn die Schnittstelle diese nicht unterstützt oder nicht mit einer bestimmten Verschlüsselungstechnik arbeiten kann, treten Übertragungsprobleme auf.
Zu den analogen HD-fähigen Videoschnittstellen gehören VGA, inklusive DVI-Analog und DVI-Integrated, und Component Video sowie von einigen Herstellern inzwischen auch angeboten Component Video per SCART. Zu den digitalen Videoschnittstellen gehört DVI-Digital, DVI-Integrated und HDMI.

Audio

Nebst Bildmaterial müssen logischerweise auch Audiodaten übermittelt werden und auch hier muss mehr Bandbreite bereitgestellt werden. Prinzipiell können für HDTV alle gängigen Tonformate genutzt werden, jedoch hat sich Dolby Digital als Standard durchgesetzt. Unterstützt werden auf diese Weise bis zu sechs diskrete Kanäle.

Kopierschutz

Aufgrund des Wandels von analogen zu digitalen Anschlusstechniken musste ein neuer Kopierschutz entwickelt werden, da sich Kopien, über einen digitalen Anschluss, verlustfrei eins zu eins in bester Qualität anfertigen lassen.
Der Kopierschutz HDCP (High Bandwith Digital Content Protection) wurde 2003 von Intel speziell für die digitale Unterhaltungselektronik entwickelt.
Zu Beginn einer Datenübertragung (nach dem Einschalten) stimmen sich das Sende- und Empfängergerät auf einen zur Verfügung stehenden Schlüssel ab.
Auf diese Weise soll sichergestellt werden das beide Geräte das Signal verarbeiten können. Dieser besagte Schlüssel kann sich nach jeder Übertragung oder sogar währenddessen ändern.
Der Anschluss eines dritten, Aufnahmegerätes ist nicht möglich, da HDCP nur die Verbindung zwischen zwei Geräten vorsieht.
Streng genommen verschlüsselt HDCP nicht das eigentliche Bildsignal, sondern sperrt oder öffnet die Bildausgabe am digitalen Anschluss.

Produktion

Bevor es jedoch zu solch hochwertigen Ausstrahlungen kommen kann, muss logischerweise dementsprechend hochwertig produziert werden. Da HDTV ein Detailreichtum aufweist, welches von SDTV nicht geboten werden kann, müssen die Filmsets besser und intensiver vorbereitet werden.
Zum Beispiel muss in der Maske verstärkt darauf geachtet werden, dass durch die hohe Auflösung keine unerwünschten Alterserscheinungen zum Vorschein kommen. Anschließend können in der Nachbearbeitung Unschärfe- und Farbfilter verwendet werden um beispielsweise Hauttöne auszubessern.

Auch Bühnenbilder müssen präziser und sauber angefertigt werden. Von einer Übernahme von „SDTV-Bühnenbildern“ ist eher abzuraten, da auch hier die Auflösung Beschädigungen, Unebenheiten und Grobheiten sichtbar macht.
Einzig bei der Beleuchtung muss nicht gänzlich umgedacht werden. HD-Kameras kommen deutlich besser mit weniger Beleuchtung des Filmsets klar, als konventionelle Filmkameras (Eventuelles Bildrauschen kann durch eine Anpassung des Signal-Rausch-Verhältnis ausgeglichen werden).

Deutsches TV
Welche HDTV-Sender kann man in Deutschland sehen?

Man unterscheidet zwischen drei Sorten von HDTV-Sendern.

• Die frei empfangbaren, öffentlich-rechtlichen Sender
• Gebührenpflichtige Privatsender
• Pay-TV-Programme

Zu den erstgenannten Sendern gehören Arte HD, ARD- und ZDF-HD.

Eine Entschlüsselungskarte benötigt man für die Privatsender RTL-, Sat.1-, ProSieben-, Kabel Eins-,  und Vox-HD. Solche eine Karte ermöglicht für ein Jahr den Empfang dieses HD-Programmes. Darauf folgen Kosten in einer Höhe von 50 Euro für weitere zwölf Monate.
Unterschiede zwischen den Sendern bestehen außerdem im verwendeten HDTV-Format. ARD- und ZDF-HD strahlen ihr im HD-Standard 720p aus. Die anderen Sender nutzen 1080i, da die Verwendung des Halbbildverfahrens nicht so viel Bandbreite in Anspruch nimmt wie das Optimum 1080p, welches (noch) nicht zum Einsatz kommt.
Die wirkliche Einführung der HD-Sender erfolgte erste Ende 2009 bzw. Anfang 2010. Die ersten Versuche 2005-2008 HD-Ausstrahlungen zu standardisieren schlugen fehl, da in den deutschen Haushalten nicht genügen TV-Geräte vorhanden waren, die diese Technik vollständig ausschöpfen konnten.
Damit startet das HD-Sendeformat in Deutschland vergleichsweise sehr spät und bietet bei weiten noch nicht solch ein breites Angebot wie z.B. in China oder Amerika.

HD in der Wirtschaft

Ökonomisch betrachtet fährt die HD-Technologie auf der Überholspur und schreitet immer weiter voran. Gerade im privaten Anwendungsbereich hat die Unterhaltungselektronikindustrie im Jahre 2009 ein großes Wirtschaftswachstum zu verbuchen. Zurzeit befinden sich schätzungsweise mehr als 20 Millionen HD geeignete TV-Geräte in deutschen Haushalten. 8,6 Millionen dieser Geräte wurden 2009 verkauft und machen so 40% des Unterhaltungselektronikumsatzes aus.
Für das Jahr 2010 prognostiziert Dr. Rainer Hecker, Aufsichtsratsvorsitzender der Gesellschaft für Unterhaltungs- und Kommunikationselektronik (gfu) positive Impulse beim Absatz von Fernsehgeräten und Set-Top-Boxen. Er ist der Meinung dass sich bis Ende diesen Jahres 29 Millionen Geräte, davon 16,5 Millionen mit integrierten Empfänger oder HDTV-Set-Box, verkauft haben sollen.

Technische Zukunft

Auf der CeBIT 2006 wurde ein Prototyp mit vierfacher Pixelanzahl (3840x2160Pixel) für HDTV vorgestellt, was beispielsweise für technische Zeichnungen oder Röntgenaufnahmen genutzt werden kann.
In Japan, wo HDTV längst der Sendestandard ist, wird bereits eine Weiterentwicklung namens Ultra High Definition Video (UHDV) getestet. Dieses Format verfügt über eine Auflösung von 7680x4320 Pixel und ist ausschließlich für 60 Vollbilder in der Sekunde ausgelegt. Dieser Neuentwicklung könnte für digitales Kino verwendet werden, da die bisherige Qualität von HD nicht für die Kinoprojektion ausreicht.

HD-Anlieferungsanforderungen in Europa

Vorweg ist an dieser Stelle zu erwähnen das es sich hierbei um zusammengefasste Auszüge aus den Richtlinien der jeweiligen Sender handelt. Die Richtig- und Vollständigkeit kann nicht garantiert werden, da sich die Sender und damit auch die Vorschriften in einer Übergangsphase befinden.

ARD, ZDF und ORF

Deutliche Unterschiede sind vor allem im Umgang mit den Formaten 720p/50 und 1080i/25 zu erkennen. ARD, ZDF und ORF unterscheiden Produktionen in drei verschieden Qualitätsstufen.

1. Mainstream
2. High Quality
3. News inkl. Videojournalismus

In der ersten Qualitätsstufe werden als Medien XDCam-HD Professional Disk und die P2 Speicherkarte akzeptiert. In der zweiten ist die HDCAM-SR Kassette zulässig und für die News sind keine genauen Medien definiert.
Im Mainstream-Format wird das Abtastformat 720p/50 verwendet, wobei bis 2011 noch die Anlieferung von Programmen mit einen Abtastformat 1080i/25 akzeptiert wird.
Für szenische Produktion und HD-Transfers vom Film wird vorzugsweise das Format 1080p/25 verwendet.
Wichtig ist vor allem das Abtastformate mit dem Sender vorab zu vereinbaren sind um Formatwandlungen zu vermeiden die zu einem Bildqualitätsverlust führen kann.

Wichtig bei den Programmbeiträgen ist, dass das verwendete Abtastformat auf der Medien-Begleitkarte oder in den Metadaten vollständig beschrieben ist.
HD-Programmbeiträge müssen außerdem durchgängig in HD produziert worden sein, d.h. von der Aufnahme, über die Bearbeitung bis zur Anlieferung. Das bedeutet z.B. dass HD-Kamerasensoren native 1920x1080 Pixels aufweisen sollen und mindestens 2/3“ groß sein sollen.
In besonderen Ausnahmefällen darf das Material einen Anteil von 25% SD-Material aufweisen.

Arte

Arte verlangt bei Programmen im HD-Format die Lieferung eines HD-Bandes, welches das SD-Sendeband ersetzt. Also Bandformat wird HDCam oder HDCam-SR vorgesehen.
Jeder Kassette muss beim Ton die Sprachfassung des liefernden Mitglieds hinzugefügt werden, sowie eine eventuelle Originalfassung (falls diese von der Sprachfassung des liefernden Mitglieds abweicht).
Nebst einer genauen Beschriftung des Materials muss zu jedem Band ein Protokoll mit diversen Angaben (z.B. Titel, Produktionsnummer, Tonspurbelegung, Angabe zur Tonfassung etc.) mitgeliefert werden.
Sofern mehrere Bänder vorliegen, sollten Bild- und Tonüberlappungen vermieden werden.
Tonsignale dürfen Videosignalen nicht mehr als +/- 20ms bzw. nacheilen.
Gegenwärtig muss das Videosignal der Norm 4:2:2 HD 1080i25 (gemäß EBU) entsprechen.

HD suisse

Der Ausstrahlungsstandart ist hier wie folgt festgelegt:
Videoformat: 720p/50
Tonformat: Dolby Digital
HDCam SR wird als Bandformat bevorzugt, es werden aber HDCam und DVC-Pro HD akzeptiert.

ProSiebenSat.1 Group

Die Richtlinien für HD der ProSiebenSat.1 Group sind im Vergleich zu denen der anderen Sender am umfangreichsten.

Die ProSiebenSat.1 Group unterscheidet beim Programmmaterial zwischen Band- und Fileformaten. Programmmaterial bezeichnet sämtliches Material, welches zur direkten Ausstrahlung genutzt oder nur durch sendevorbereitende Maßnahmen für die Ausstrahlung erstellt wird.

Beispiele für Programmmaterial sind:

• Lizenzmaterial: Serien oder Spielfilme
• Auftragsproduktion oder Eigenproduktion
• Werbung
• Trailer

Die technische Bildgröße des aktiven Bildes muss 1920x1080 Pixel betragen, andere Größen werden nicht akzeptiert. Hochkonvertiertes SD-Material wird ebenfalls nicht akzeptiert. Beim Bildaufbauverfahren sind entweder 25 Vollbilder oder 50 Halbbilder vorgesehen. Akzeptierte Bandformate sind hier HDCam, HDCam-SR und Digital Betacam.

Als akzeptierte Audioformate werden bei diesen Sendern Mono, Stereo, Dolby Surround und Dolby-E angegeben.
Der Ton auf dem Trägermaterial sollte keine Rauschunterdrückung, Vorentzerrung oder Datenreduktion enthalten und muss synchron zum Videomaterial laufen. Es ist generell (in der Postproduktion) darauf zu achten, dass die Anzahl der Dekodierungs- und Kodierungsprozesse minimiert wird. Akzeptable Videokomprimierungscodecs wären MPEG-2 oder DNxHD.

RTL und VOX

Auch die Sender RTL und VOX stellen dem Zuschauer zukünftig High Definition-Programm bereit.
Als Kodierungsformat wird intern XDCam HD 422 verwendet und in der Annahme bevorzugt. Außerdem wird HDCam-SR akzeptiert. HDCam wird nur nach vorheriger Absprache in besonderen Ausnahmefällen verwendet.
Bei HDCam-SR erfolgt die Videokodierung in 1080i/25 in MPEG-4 bei einer Auflösung von 1920x 1080 Pixel. Bei HDCam erfolgt die Videokodierung in reduzierter Auflösung (1440x1080).