Hintergrund
Wie gross ist ein Pixel?
von Luca Fontana
UHD, 4K und 8K: Die wahre Bedeutung der Datenübertragung
19.12.2018
Video: Stephanie Tresch
Bildauflösungen entwickeln sich schnell. 4K und Ultra HD etablieren sich erst gerade, schon stehen 8K-Fernseher in den Regalen. Doch der beste 8K-TV nutzt nichts, wenn eines nicht stimmt: Die Datenübertragung.
Manche Technologien entwickeln sich schneller, als dass sie sich durchsetzen können. Etwa die Bildauflösung. 4K und Ultra HD sind noch nicht so verbreitet, da präsentiert Samsung bereits die ersten 8K-Fernseher.
Das geht zu schnell. Denn ehe ein neues Format sich etablieren kann, muss es drei Hürden nehmen.
- Passendes Wiedergabegerät
- Verfügbarkeit von Inhalten
- Grosse Übertragungsraten
Geräte herzustellen, die mit der vierfachen Auflösung von Ultra HD (UHD) umgehen können, ist nicht der schwierige Part. Auch nicht, derart hochauflösende Inhalte zu finden. Es ist die Übertragbarkeit der Inhalte aufs Wiedergabegerät, die über Erfolg oder Misserfolg eines neuen Formats entscheiden.
Die 1. Hürde: Das Wiedergabegerät
Damit Bildauflösungen wie UHD oder gar 8K dargestellt werden können, braucht es ein kompatibles Wiedergabegerät. Fernseher. Monitore. Werbetafeln. Die Auflösung ist dabei kein Resultat irgendeiner Software, die kleine Bildpunkte berechnet. Sie kann auch nicht via Firmware-Update nachgereicht werden. Die Bildauflösung ist physisch vorhanden, in Form von Pixeln. Immer. Soll heissen: Je grösser die Auflösung, desto mehr Pixel sind auf dem Bildschirm verbaut.
Quelle: Luca Fontana
Die Schwierigkeit liegt darin, Pixel zu bauen, die klein genug sind, um auf der Fläche eines Fernsehers Platz zu finden. Bei einem 65-Zoll-Display hätte ein UHD-Pixel die Breite und Höhe von 0.375 Millimeter. Bei einem 8K-Display sind es 0.175 Millimeter. Ein Pixel besteht übrigens aus drei Subpixeln, die zusammen die Farbe des Pixels mischen. Hersteller bauen also nicht Pixel, sondern die Subpixel, die nur einen Drittel der Grösse des Bildpunktes haben. Das sind 0.125 Millimeter bei UHD und 0.058 Millimeter bei 8K-Displays.
Es wird immer verreckter.
Trotz Schwierigkeiten ist diese erste Hürde einfach zu nehmen. Aktuell führt Samsung das 8K-Rennen an. Schon seit Herbst 2018 bietet der südkoreanische Hersteller den ersten UHD-2-Fernseher fürs Heimkino an. UHD-2 – das ist die Bezeichnung fürs 8K-Format im Heimkino. Jedenfalls solange, bis jemand eine bessere Idee hat, als einfach eine Zwei hinter «UHD» zu pappen.
Das Tragische: Es ist nicht die schiere Pixelmasse, die darüber entscheidet, wie gut das Bild auf den Zuschauer wirkt.
Die 2. Hürde: Hochauflösende Inhalte
Ein UHD-2-Fernseher ohne passende Inhalte, also Filme und Serien in 8K, ist nicht mehr als ein UHD-Fernseher, an dem einige tausend Franken in Pixelform kleben. Darum ist die zweite Hürde kritisch.
Die am einfachsten zu erreichende UHD-2-Quelle ist «Upscaling». Das ist das Hochrechnen von Full-HD- oder Ultra-HD-Inhalten. Das geschieht durch bilineare Interpolation: Die Gesamtzahl Pixel wird vergrössert, indem fehlende Pixel dazugerechnet werden. Die Rechnerei übernimmt der Bildprozessor. Je mehr Leistung der Prozessor hat, desto besser die Upscaling-Qualität. Nur: Viele Bildinformationen müssen dazu erfunden und kopiert werden. Hochskalierte Inhalte sehen darum nie so gut aus wie Inhalte, die von Anfang an in UHD-2-Qualität vorliegen.
Upscaling als einzige 8K/UHD-2-Quelle kann deshalb nicht funktionieren. Es braucht echtes Bewegtmaterial, das mit entsprechenden Videokameras aufgenommen worden ist. Das ist ein Problem. Red gehört in Hollywood zu den führenden Unternehmen für die Herstellung von Filmkameras. Und sie gehören zu den Wenigen, die 8K-Kameras überhaupt herstellen.
Mit ihren 8K-Kameras wurden Filme wie «Guardians of the Galaxy Vol. 2» oder der kommende «Mortal Engines» aufgenommen. Vielleicht kennst du noch mehr. Aber das war’s dann auch schon. Hollywood sieht noch wenig Gründe für 8K. Die meisten Kinoprojektoren projizieren ein 2K-Bild. Sogar 4K-Kinos sind selten: Das Onyx Cinema im Saal 5 der Cinema Arenas im Einkaufszentrum Sihlcity, Zürich, ist eine Rarität in der Schweiz. Und nach 8K-Kinos brauchst du ausserhalb von IMAX-Filmtheatern gar nicht erst zu suchen.
Das grösste Problem im Umgang mit 8K-Inhalten ist die schiere Menge an Bildinformationen, die in Videodateien eingefangen wird. Hollywood-Grossproduktionen gehen bis in die hundert Terabytes oder gar Petabytes. Das zwingt Hard- und Software in die Knie. Server. Computer. Schneidprogramme. Es ist teuer, Ressourcen zur Verfügung zu stellen, die mit so gewaltigen Datenmengen effizient umgehen können.
Die 3. Hürde: Datenübertragung
Sind die ersten zwei Hürden genommen, bleibt die Frage, wie das Material auf den Fernseher kommt. Datenübertragung also. Eine effiziente Übertragung hängt von der Bandbreite ab. Das trifft sowohl bei der Übertragung via Internet als auch Kabel zu. Und die sich stellende Herausforderung ist jener am Gotthard-Tunnel zwischen den Kantonen Uri und Tessin gar nicht so unähnlich.
Stell dir diesen Tunnel vor.
Metaphorisch gesprochen ist er die Bandbreite. Die durchfahrenden Autos sind die Datenmenge. Wenn der Flaschenhals zu klein ist, kommen die Autos nur langsam voran. Stau. Genau das passiert mit Daten, wenn die Bandbreite zu klein ist. Sie können nicht schnell genug zu deinem Fernseher gelangen. Videos beginnen zu stocken, bis irgendwann gar nichts mehr läuft und das System überlastet aufgibt.
Die Datenmenge bei 4K und UHD-Inhalten ist riesig. Im Blu-Ray-Bereich werden Fernseher schon heute so gerüstet, dass sie damit umgehen könnten. Es braucht einen HDMI-2.1-Stecker – das haben die Meisten – und ein 8K-fähiges HDMI-Kabel, dessen Übertragungsrate 48 Gigabits pro Sekunde beträgt. Auch das ist kein Problem.
Problematisch ist, dass es keine UHD-2-Blu-Rays gibt oder in absehbarer Zeit geben wird.
Bleiben bloss Streamingportale wie Netflix oder Prime Video. Für ihre Online-Inhalte empfehlen sie eine Internetleitung, die mindestens 25-30 Megabits pro Sekunde (Mbit/s) durchschleust. Damit würde sichergestellt, dass Videos bei einer vernünftigen Rate von sechzig Bildern pro Sekunde abgespielt werden können.
Wie gross die Bandbreite bei UHD-2-Inhalten sein müsste, ist mangels Beispielen noch nicht klar. Tests der japanischen Sendeanstalt NHK, welche die olympischen Spiele 2020 in Tokyo in 8K übertragen will, haben ergeben, dass beim Streamen eine Übertragungsrate von 80-100 Mbit/s nötig wäre. Google-Tests mit YouTube funktionierten hingegen bereits mit einer Bandbreite von etwa 45-50 Mbit/s.
Quelle: Luca Fontana
Diese Zahlen möchte ich dir aufschlüsseln. Die Schweiz surft laut dem im April 2017 veröffentlichtem State-of-the-Internet-Bericht von Akamai, Seite 14, mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von etwa 21,7 Mbit/s, und liegt damit im weltweiten Vergleich auf Platz 5. Auf Platz 1 ist Südkorea mit 28,6 Mbit/s. Die USA liegt mit 18,7 Mbit/s auf Platz 10, China mit 7,6 Mbit/s gar nur auf Platz 74.
Eines wird offensichtlich: Die Infrastruktur für Bandbreiten und Übertragungsraten, die mit so grossen Datenmengen umgehen können, wie sie 8K und UHD-2-Inhalte verursachen, ist auf der Welt kaum vorhanden.
Darum ist Datenübertragung die höchste der drei Hürden. Darum wird es noch Jahre dauern, bis sich 8K und UHD-2 etabliert haben werden.
Luca Fontana
Senior Editor
Luca.Fontana@digitecgalaxus.chAbenteuer in der Natur zu erleben und mit Sport an meine Grenzen zu gehen, bis der eigene Puls zum Beat wird — das ist meine Komfortzone. Zum Ausgleich geniesse ich auch die ruhigen Momente mit einem guten Buch über gefährliche Intrigen und finstere Königsmörder. Manchmal schwärme ich für Filmmusik, minutenlang. Hängt wohl mit meiner ausgeprägten Leidenschaft fürs Kino zusammen. Was ich immer schon sagen wollte: «Ich bin Groot.»
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