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native Auflösung

native Auflösung

Glossar: native Auflösungen und Formate

Ø Grundlagen: native Auflösung

Die native Auflösung (oft auch nur Auflösung genannt) gibt die Anzahl der darstellbaren Bildpunkte (auch Pixel genannt) an.

Im Bereich der Digitalfotographie wird oft nur die Gesamtanzahl der Bildpunkte (z.B. 3 Megapixel = z.B. 1.984 × 1.488 Bildpunkte) genannt. Mit der Angabe „X Megapixel“ wird aber nicht klar, welches Seitenverhältnis (4:3 / 16:9 / 5:4 / 1:1 etc.) das Bild hat.

Daher wird im Bereich der professionellen Medientechnik die native Auflösung als Anzahl Bildpunkte pro Zeile (horizontal) x Anzahl Bildpunkte pro Spalte (vertikal) - z.B. 1.024 x 786 Bildpunkte - angegeben.

Die native Auflösung sollte nicht mit der relativen Auflösung eines Bildes (auch Bildauflösung oder Pixeldichte genannt) verwechselt werden. Hier wird die Anzahl der Bildpunkte im Verhältnis zu einer Längeneinheit gesetzt. Für den professionellen Druck werden z.B. Bilder mit möglichst 300dpi benötigt – 300 dots per Inch bzw. 300 Pixel pro Zoll.

Ø gängige native Auflösungen bei Projektoren und Displays

VGA = 640 x 480 Bildpunkte (4:3)
Kommt nur noch bei sehr alten Projektoren und Displays vor.

W-VGA = 852 x 480 Bildpunkte (Widescreen)
Auflösung für günstige Einstiegsdisplays (z.B. für Produkt-Werbung oder Besucher-Terminals)

und sehr günstige Heimkino-Beamer.

PAL = 768 x 576 Bildpunkte (4:3)
(Noch) Standard-Auflösung von europäischen TV-Stationen / Fernsehsendungen (nicht Frankreich)

Die TV-Sender stellen ihr Programm langsam auf HD-Auflösung um.

SVGA = 800 x 600 Bildpunkte (4:3)
Auflösung für günstige Einstiegsprojektoren (ausreichend für Powerpoint-Präsentationen und Home-Entertainment).

HD = 1.280 x 720 Bildpunkte (Widescreen)
Auflösung für Heimkino-Projektoren (mittlere Preiskategorie).
XGA = 1.024 x 768 Bildpunkte (4:3)
(Noch) Standard-Auflösung für Business-Projektoren.

W-XGA = 1.280 x 768 / 1.280 x 800 / 1.366 x 768 Bildpunkte (Widescreen)
Auflösung für Business-Anwendungen im Widescreen-Format - auch geeignet für HD (1280 x 720 Bildpunkte).

In 2007 werden erstmals mehr Laptops als PC’s in Deutschland verkauft werden. Im Bereich der Laptops dominiert bereits die W-XGA Auflösung.

SXGA = 1.280 x 1.024 Bildpunkte (4:3)
Für detailgenaue Darstellungen (z.B. bei technischen Zeichnungen, CAD-/CAD-Anwendungen etc.).

Wurde in den letzten Jahren abgelöst von:

SXGA+ = 1.400 x 1.050 Bildpunkte (4:3)
Für detailgenaue Darstellungen (z.B. bei technischen Zeichnungen, CAD-/CAD-Anwendungen etc.).

UXGA = 1.600 x 1.200 Bildpunkte (4:3)
Für möglichst detailgenaue Darstellungen.

Full HD = 1.920 x 1.080 Bildpunkte (Widescreen)
Volle HDTV 16:9 Auflösung für gehobenes Heimkino, Events und e-Cinema. Wird auch für große Business-Displays immer beliebter.

W-UXGA = 1.920 x 1.200 Bildpunkte (Widescreen)

QXGA Auflösung = 2.048x1.536 Bildpunkte (4:3)


W-QXGA Auflösung = 2.560x1.600 Bildpunkte (Widescreen)

HD2K Auflösung = 2048x1080 Bildpunkte (Widescreen), 2048×1536 (4:3)

HD4K Auflösung = 4096x2160, 8.85 mega pixels (Widescreen)

Kurzfassung:

VGA Video Graphics Array 640 x 480
SVGA Super Video Graphics Array 800 x 600
PAL - 720 x 576
PAL 16:9 - 1024 x 576
XGA eXtended VGA 1024 x 768
QVGA Quad VGA 1280 x 960
HDTV High Definition TV 1280 x 720
HDTV High Definition TV 1920 x 1080
HDTV+ High Definition TV plus 1920 x 1200
HDTV+ High Definition TV plus 2048 x 1080
WXGA Wide eXtended VGA 1366 x 768
SXGA Super eXtended VGA 1280 x 1024
UXGA Ultra eXtended VGA 1600 x 1200
QXGA Quad eXtended VGA 2048 x 1536
QSXGA Quad Super eXtended VGA 2560 x 2048
QUXGA Quad Ultra eXtended VGA 3200 x 2400
2K Full High Definition 2048x1080
4K(HD02) Full High Definition Duo 4096 x 2160

4K-Auflösung

Die Sony SXRD-Bildwandler liefern die außergewöhnlich hohe
Auflösung von 4K (4096 x 2160 Bildpunkte, H x V, bei einem
Bildseitenverhältnis von 1.896:1). Diese Auflösung bietet also mehr als
vier Mal so viele Pixel wie eine volle HDTV-Auflösung (1920 x 1080,
16:9 Breitwandformat).
Das SXRD-Gerät ermöglicht diese Auflösung mit 8,85 Millionen
Bildpunkten bei einem Pixelabstand von 8,5 Mikrometern. Diese dicht
verteilten Pixel betragen nur einen Viertel der Grösse der Pixel, die mit
üblichen 2K-Projektionssystemen projiziert werden (2,2 Millionen Pixel)
und erzeugen dadurch ein atemberaubendes Bild. Auch im
Mehrbildschirm-Modus ist eine volle HD- und 2K-Auflösung pro
Quadrant möglich. Mit dieser Auflösung führen die Projektoren der
SRX-Serie die visuelle Projektion in eine völlig neue Dimension.

SONY_2K_4K_HDTV

Standards

Video-Standards
Video-Standards

Auflösungsdeklinationen:

Computer

Im IT-Bereich existieren diverse (De-Facto-)Standards für Auflösungen von Grafikmodi, wobei die meisten über die VESA standardisiert sind:

Bildauflösungen in der computernahen Technik
Abkürzung Name Auflösung (Pixel) Seiten­verhältnis Pixelzahl
QQVGA Quarter QVGA 160 × 120 4:3 19 200
160 × 160 1:1 25 600
220 × 176 5:4 38 720
1/8 VGA 1/8 VGA 240 × 180 4:3 43 200
CGA Color Graphics Adapter 320 × 200 16:10 64 000
QVGA Quarter VGA 320 × 240 4:3 76 800
480 × 160 3:1 76 800
PSP Playstation Portable 480 × 272 30:17 (< 16:9) 130 560
320 × 320 1:1 102 400
HVGA Half VGA 480 × 320 3:2 153 600
640 × 240 8:3 153 600
EGA Enhanced Graphics Adapter 640 × 350 64:35 (>16:9) 224 000
HGC Hercules Graphics Card 720 × 348 60:29 (>16:9) 250 560
VGA Video Graphics Array 640 × 480 4:3 307 200
WVGA Wide VGA 720 × 400 18:10 (9:5) 288 000
800 × 480 15:9 (5:3) 384 000
848 × 480 53:30 (< 16:9) 407 040
852 × 480 71:40 (< 16:9) 408 960
864 × 480 18:10 (9:5) 414 720
858 × 484 39:22 (< 16:9) 415 272
SVGA Super VGA 800 × 600 4:3 480 000
832 × 624 4:3 519 168
964 × 544 482:277 (< 16:9) 524 416
WSVGA Wide SVGA 1024 × 600 128:75 (< 16:9) 614 400
1072 × 600 134:75 (> 16:9) 643 200
EVGA Extended VGA 1024 × 768 4:3 786 432
XGA Extended Graphics Array
1152 × 864 4:3 995 328
Apple Macintosh-XGA 1152 × 870 192:145 (< 4:3) 1 002 240
SGI-XGA, Sun-XGA 1152 × 900 32:25 (> 5:4) 1 036 800
HD 720 High Definition 1280 × 720 16:9 921 600
WXGA Wide XGA 1280 × 768 15:9 (5:3) 983 040
1280 × 800 16:10 1 024 000
1280 × 854 640:427 (< 15:10 (3:2)) 1 093 120
1360 × 768 85:48 (< 16:9) 1 044 480
1366 × 768 683:384 (> 16:9) 1 049 088
1376 × 768 43:24 (> 16:9) 1 056 768
WXGA+ WXGA Plus 1400 × 900 14:9 1 260 000
1440 × 900 16:10 (8:5) 1 296 000
(SXGA) 1280 × 960 4:3 1 228 800
SXGA Super XGA 1280 × 1024 5:4 1 310 720
XGA-2 XGA 2 1360 × 1024 85:64 (< 4:3) 1 392 640
1366 × 1024 683:512 (> 4:3) 1 398 784
WSXGA Wide SXGA 1600 × 900 16:9 1 440 000
1600 × 1024 25:16 (< 16:10) 1 638 400
SXGA+ SXGA Plus 1400 × 1050 4:3 1 470 000
WSXGA+ Wide SXGA+ 1680 × 1050 16:10 1 764 000
UXGA Ultra XGA 1600 × 1200 4:3 1 920 000
HD 1080 High Definition 1920 × 1080 16:9 2 073 600
WUXGA Wide UXGA 1920 × 1200 16:10 2 304 000
1920 × 1440 4:3 2 764 800
SUXGA Super UXGA 2048 × 1536 4:3 3 145 728
QXGA Quad XGA
QWXGA Quad WXGA 2560 × 1600 16:10 (8:5) 4 096 000
QSXGA Quad SXGA 2560 × 2048 5:4 5 242 880
QUXGA Quad UXGA 3200 × 2400 4:3 7 680 000
QWUXGA Quad WUXGA 3840 × 2400 16:10 (8:5) 9 216 000
WQUXGA Wide QUXGA
HSXGA Hex SXGA 5120 × 4096 5:4 20 971 520
WHSXGA Wide HSXGA 6400 × 4096 25:16 (< 16:10) 26 214 400
HUXGA Hex UXGA 6400 × 4800 4:3 30 720 000
WHUXGA Wide HUXGA 7680 × 4800 16:10 36 864 000

In der Praxis gibt es bei Desk- und Laptopmonitoren nur die Seitenverhältnisse 5:4 (1,25), 4:3 (1,3), 16:10 (1,6) und 16:9 (1,7). Bei abweichenden Seitenverhältnissen werden die Pixel gestaucht oder gestreckt, insbesondere wird aus 15:9 meist 16:9. Manche Bezeichnungen, wie zum Beispiel WXGA, wurden durch die gängige Werbepraxis so verwaschen, dass sie inzwischen vielfältige Interpretationen der Bildauflösung zulässt. Quad (Q) steht für eine Vervierfachung der Pixelzahl der Basisauflösung (Verdopplung von Breite und Höhe), Quarter (ebenfalls Q) für eine Viertelung (Halbierung von Breite und Höhe) und Hex (H) für eine Versechzehnfachung (Vervierfachung von Breite und Höhe). Bei den Breitbildauflösungen wird das W manchmal auch mit einem Bindestrich abgetrennt und/oder nach hinten gestellt, z.B.: WXGA, W-XGA, XGAW, XGA-W. Die Auflösungen unterhalb von VGA kommen heute vor allem in Mobiltelefon- und PDA-Anzeigen vor - häufig auch hochkant. Moderne PC-Monitore und -Grafikkarten für den Consumerbereich unterstützen Auflösungen bis zu QXGA (4.3) bzw. QWXGA (16:10).

Notebook via VGA-Kabel an einen Beamer angeschlossen und Beamer findet kein Signal.

  • Hier kann es mehrere Ursachen geben. Prüfen Sie bitte nach folgender Checkliste:

Bedienung am Notebook

  • es sollte darauf geachtet werden, daß vor Einschalten der Geräte, alle Kabel angeschlossen sind und daß erst der Beamer und dann das Notebook angeschaltet wird, da das angeschlossene Gerät vom Notebook erkannt werden sollte und so, der VGA-Ausgang des Notebooks, automatisch angeschaltet werden sollte
  • wird kein Bild am Beamer angezeigt so sollte geprüft werden, ob der VGA-Ausgang freigeschaltet ist
    Die Freischaltung geht auf zwei Wegen (Windows Betriebssystem):

Weg 1 (kurzer Weg): -FN-Taste (Funktionstaste, unten links) gedrückt halten und die dazugehörige F-Taste (F1-F12 je nach Hersteller, gekennzeichnet mit Monitorsymbol oder mit LCD/CRT) drücken ->diese Tstenkombination hat 3 Funktionen -> nur Laptop LCD -> LCD + Extern -> nur Extern

Sollte Weg 1 nicht funktionieren, dann Weg 2 durchführen.

Weg 2 (geht immer): - auf dem Desktop (kein Symbol), die rechte Maustaste drücken, im Kontextmenü, Eigenschaften anklicken ->Eigenschaften von Anzeig erscheint ->Erweitert und dann auf den entsprechenden Karteikartenreiter klicken (Herstellerabhänig - z.B. ATI ->Anzeige)

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Bedienung am Beamer

  • richtige Quelle ausgewählt ?
  • Bild Mute eingeschaltet ?

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Beamer angeschaltet? - Hand vor das Objektiv halten und schauen ob die Lampe brennt

  • Da Beamer (je nach Einstellung), ohne Signal, wieder in StandBy schalten können, ist eine Prüfung sinnvoll. !!!Achtung - Nicht in das Objektiv schauen !!!

Kabel richtig angeschlossen?

  • Prüfen, ob die VGA-Stecker im Beamer und im Notebook richtig gesteckt und verschraubt sind.
  • es gibt Beamer, die einen Monitorausgang besitzen, Prüfen, daß dieser nicht als Signaleingang verwendet wurde ->das Signal geht vom Notebook in den Beamer

Kabel defekt?

  • Kabelbrüche sind von außen selten zu erkennen, hier hilft nur austauschen und probieren - als Faustformel gilt " Je dünner das Kabel um so öfter ist es defekt"
  • Stecker prüfen (Sichtprüfung) ob Anschlüsse umgebogen oder abgebrochen sind - hier am besten beide Kabelenden nehmen und vergleichen (fehlende Kontakte müssen nicht immer auf einen Defekt hindeuten -wichitg ist, daß beide Kabelenden gleich aussehen)

Video

In der folgenden Tabelle finden sich geläufige Formate für digitale Videodaten. Theoretisch kann jedes dieser Formate noch ein „p“ (für progressive) oder ein „i“ (für interlaced) tragen. Bei HDTV-Geräten ist die entsprechende Kennzeichnung durchaus üblich, weswegen auch hier darauf verwiesen wird. Vor allem bei der analogen Fernsehübertragung gibt es oft rechteckige statt quadratische Bildpunkte, bspw. müssen CIF-Bilder um über 8% horizontal gestreckt werden (352 auf 384 Punkte), damit sie verzerrungsfrei dargestellt werden. HDTV wird aber auch in der Praxis häufig um 25 % gestaucht (siehe HDCAM), teilweise auch um 50 % (siehe HDV). PAL-Bilder sind häufig 6,25 % bis 30 % gestaucht, was wie eine 0-%- bis zu 25-%-Stauchung von HDTV in den obigen Angaben zur Fernsehbildauflösung berücksichtigt wurde. Auch höhere Stauchungen sind im Digitalfernsehen möglich und finden sich häufig auf diversen Kanälen des Pay-TV-Senders Premiere.

Bildauflösungen in der TV- und Videotechnik
Abkürzung Name Auflösung Seiten­verhältnis
(Pixel) Anzeige Medium
SIF Source Input Format 360 × 240 4:3 3:2
360 × 288 4:3 5:4
SQCIF Semi QCIF 128 × 96 4:3
QCIF Quarter CIF 176 × 144 4:3 11:9
176 × 120 22:15
CIF Common Intermediate Format 352 × 288 4:3, 16:9 11:9
352 × 240 22:15
4CIF 2×2 CIF 704 × 576 4:3 11:9
704 × 480 22:15
9CIF 3×3 CIF 1056 × 864 4:3 11:9
1056 × 720 22:15
16CIF 4×4 CIF 1408 × 1152 4:3 11:9
1408 × 960 22:15
PAL optimal 960 × 540 16:9
PAL Phase Alternating Line 352 × 576 4:3, 16:9 11:18
480 × 576 4:3, 16:9 5:6
544 × 576 4:3, 16:9 17:18
704 × 576 4:3, 16:9 11:9
720 × 576 4:3, 16:9 5:4
768 × 576 4:3, 16:9 4:3
PAL-Wide PAL Widescreen 1024 × 576 16:9
NTSC National Television Systems Commitee 352 × 480 4:3, 16:9 11:15
480 × 480 4:3, 16:9 1:1
640 × 480 4:3
544 × 480 4:3, 16:9 17:15
704 × 480 4:3, 16:9 22:15
720 × 480 4:3, 16:9 3:2
720 High Definition Television 720 lines 960 × 720 4:3, 16:9 4:3
1280 × 720 4:3, 16:9 16:9
1035 (MUSE) HDTV 1035 lines 1920 × 1035 16:9 > 1,855:1
1080 HDTV 1080 lines 1440 × 1080 4:3, 16:9 4:3
1920 × 1080 4:3, 16:9 16:9
1152 HDTV 1152 lines 1440 × 1152 4:3, 16:9, 2,21 5:4
1536 × 1152 4:3, 16:9, 2,21 4:3
2048 × 1152 4:3, 16:9, 2,21 16:9
2K 2048 × 1080 > 17:9
2048 × 1536 4:3
DCI 2K Digital Cinema Initiatives 2000 2048 × 1556 < 4:3
3840 × 2160 16:9
4K 4096 × 2160 > 17:9
DCI 4K DCI 4000 4096 × 3112 < 4:3
UHDV Ultra High Definition Video 7680 × 4320 16:9

Video

Format /
Seitenverhältnis
CCIR 601 MB Active Pixel Pixel Square MB Pixel Ratio Active Ratio
PAL 4:3 (1:1,33) 720 x 576 1,2 720 x 576 768 x 576 1,27 1:1,06 768 x 576
16:9 anamorph (1:1,77) 720 x 576   720 x 576 1024 x 576 1,69 1:1,42 1024 x 576
1,66 720 x 576   720 x 460 768 x 576   1:1,06 768 x 460
1,85 720 x 576   720 x 415 768 x 576   1:1,06 768 x 415
1,77 (16:9) 720 x 576   720 x 432 768 x 576   1:1,06 768 x 432


Anmerkung:

MB = je Frame

Video auf dem Computer

Format Bildauflösung Mbyte/Bild
PAL 4:3 720 x 576 1,2
16:9 720 x 576 1,2
4:3 Square Pixel 768 x 576 1,27
16:9 Square Pixel 1024 x 576 1,67
16:9 Square Pixel 1280 x 720 2,64
16:9 Square Pixel 1920 x 1080 3,93

PC-Auflösung nach VESA-Standard

Standard Pixel Horizontal Pixel Vertikal Bildformat Bildpunkte Total
VGA 640 480 4:3 307.200
WVGA 852 480 16:9 408.960
SVGA 800 600 4:3 480.000
XGA 1024 768 4:3 768.432
WXGA1 1280 768 15:9 983.040
WXGA2 1365 768 16:9 1.048.320
SXGA 1280 1024 5:4 1.310.720
DILA 1366 1024 4:3 1.398.784
UXGA 1600 1200 4:3 1.920.000

Kinofilme 2K und 4K

Für 35-mm-Filmausbelichtung oder digitale Projektion werden international typischerweise im 2K-Format (je nach Zielformat ~1800-2048 x 800-1500 Pixel) bearbeitet und ausbelichtet; seltene Ausnahmen neuerdings in 4K (bei Cineon 3856 × 2264, bei Arrilaser 4096 × 3112). Die meisten digitalen Kinokameras zeichnen 1920x1080 Pixel auf.

Auch für Aufführung ohne Ausbelichtung sind 2K und 4K gemäß DCI empfohlen, wobei die netto genutzten Auflösungen hier etwas geringer sind.

Die 2K-Auflösung ist seit Mitte der 90er-Jahre der Arbeitsstandard für die meisten Filme. Diese Auflösung wird für den Hauptanteil aller Kinofilme benutzt; da so gut wie alle Filme heute mindestens eine digitale Farbkorrektur, wenn nicht eine digitale Postproduktion oder Animation durchlaufen, werden die Spielfilme ausbelichtet.

Die tatsächlich im Kino erreichte Netto-Auflösung ist immer deutlich reduziert, wenn dann per Film projiziert wird, was unter anderem daran liegt, dass kein Kino das Original eines kommerziellen Filmes bekommt, sondern typischerweise die vierte Kopie (die Kopie der Kopie der Kopie des Originals), da das digitale Master wieder auf Film ausbelichtet wird. Allerdings gibt es in manchen Kinos auch Digitalprojektoren, bei denen der Film, falls der Projektor dazu in der Lage ist, in der maximalen Auflösung gezeigt werden kann, sonst aber mindestens in der 2K-Auflösung.

Der klassische 35-mm-Film wird pur nur noch verwendet, wenn ausschließlich eine optische Farbkorrektur und ein mechanischer Schnitt stattgefunden haben.

Film

Format 4K MB 2K MB 1K MB Seitenverältnis Pixel Ratio
Academy 3656 x 2664 27,9 1828 x 1332 7,0 914 x 666 1,75 (1:1,372) 1:1
Cinemascope 3656 x 3112 32,6 1828 x 1556 8,1 914 x 778 2,04 (1:2,35) 1:2
1:1,66 3656 x 2200 23,1 1828 x 1100 5,8 914 x 550 1,44 (1:1,66) 1:1
1:1,85 3656 x 1976 20,7 1828 x 988 5,2 914 x 494 1,30 (1:1,85) 1:1
Super 35 4096 x 3112 36,5 2048 x 1556 9,1 1024 x 778 2,28 (1:1,316) 1:1
16 mm     1728 x 1240 6,1 864 x 620 1,53 (1:1,394) 1:1


Anmerkung:

Die Angaben in MB sind ungefähre Werte bei 8 bit-Daten und variieren je nach Datenformat und Farbtiefe

MB = je Frame

 

Schärfe eines Bildes - Auflösungsvermögen des Auges

Bei einem normalsichtigen Auge bzw. bei korrigierter Fehlsichtigkeit hängt die Sehschärfe vor allem vom Auflösungsvermögen der Netzhaut ab, die im Bereich scharfen Sehens bei 0.5 bis 1 Bogenminuten liegt.
Der Begriff der absoluten Schärfe würde verlangen, dass ein Punkt von z.B. 1 µm Durchmesser auch tatsächlich durch einen Punkt von ebenfalls 1 µm Durchmesser wiedergegeben würde. Der Aufbau der menschlichen Netzhaut des Auges bringt es jedoch mit sich, dass infolge mangelnder Auflösung eine ganz beträchtliche Schärfentoleranz besteht. Unter normalen Verhältnissen beträgt diese für eine mittlere Betrachtungsdistanz von 30 cm etwa 1/10 mm. Das Auge betrachtet demnach jede ”Fläche”, die nicht größer als 1/10 mm ist, als scharfen Punkt.
Auf einem Bild kann das gesunde menschliche Auge unabhängig von der Größe des Bildes innerhalb des normalen Bildwinkels von 47° Bilddiagonale, der beim 35-Millimeter-Kleinbildfilm einer Normalbrennweite von 50 Millimetern entspricht, etwa vier Millionen Bildpunkte unterscheiden. Dies entspricht bei einer Vergrößerung auf 10 Zentimeter × 15 Zentimeter einem Abstand der Bildpunkte von circa 0,05 Millimetern beziehungsweise einer Punktdichte von circa 400 dpi und einem Betrachtungsabstand von etwa 20 Zentimetern.

Größenverhältnisse der Formate

Format NTSC PAL 720 1080
Horizontal 640 720 1280 1920
Vertikal 480 576 720 1080
Bildpunkte 307.200 414.720 921.600 2.073.600
Verhältnis 4:3 4:3/16:9 16:9 16:9
Bildwiederholung 60 Hz.
interlaced
50 Hz.
interlaced
50/60 Hz.
progressive & interlaced
50/60 Hz.
progressive & interlaced


Das maximale HD-Format bietet heute eine Auflösung von 1920 x 1080 Bildpunkte (engl. Pixel), also fünfmal mehr Bildpunkte (2 Mio. Pixel) als die PAL-Auflösung. Die Auflösung von 1280 x 720 ist um den Faktor 2,2 (1 Mio. Pixel) besser in Qualität.
Größenverhältnisse der Formate

In der analog Welt ist es üblich, die Zahl der Zeilen in einem Bild mit einer y-Achse, die Zahl der Videolinien in einer x-Achse zu vergleichen. Gleichwohl leben wir im digitalen Zeitalter, in dem Teile der Information (über das Bild) von einem Bildpunkt dargestellt werden. In der Realität bietet eine 720p Auflösung mehr als die doppelte Anzahl an (Bild-) Informationen (Auflösung). Also nah zu die doppelte Portion Kino-Feeling!

Technische Anmerkung: im analogen war es üblich, die Bilder eines TV-Geräts Zeilenweise im Halbbildverfahren darzustellen. Mit Einzug der digitalen Bildverarbeitung, vorallem jedoch der DVD - auf der die (Kino-) Bilder im voll Bildverfahren aufgeschrieben sind - wurden die Informationen im 8-bit Modus ''verschachtelt''. Der MPEG2-Encoder vergleicht dabei jedes achte Bild (Referenzbild) mit den darauffolgenden Bildern (siehe oben, Pixel-Information). Hat sich der Bildinhalt einzelner Bereiche (Pixel) verändert, wertet er diese Information aus und berücksichtigt dies bei der Datencodierung. Alles was sich nicht verändert hat, bleibt gleich, deshalb oft der Vorwurf der statischen, unnatürlichen Bildwiedergabe vieler DVD's, insbesondere bei älteren Pressungen oder niedrigen Kompressionsraten.

Im analogen Bereich mussten immer stets alle Informationen je Bildzeile und je Bildpunkt transportiert werden, eine 1:1 Übertragung in digitale Informationen hätte eine riesige Datenmenge zur Folge. Für einen Film würden 24 DVDs benötigt werden.

WMV-HD-Auflösung im Verhätnis zur PAL-DVD

Auflösungsformat Auflösung (1:2,35) Anzahl der Bildpunkte per Bild Verhältnisfaktor zu PAL
PAL anamorph 720 x 436 314K 1
720p square pixel 1280 x 544 696K 2,22
1080p anamorph 1440 x 816 1.2M 3,82
1080p square pixel 1920 x 816 1.6M 5,1

Videostandards für HDTV

Die Videocodierung ist eine aufstrebende Technik. Bei sehr vielen Anwendungen werden Bilder produziert, Videos verarbeitet, und überall spielt die Komprimierung eine entscheidende Rolle: bei der Aufnahme, der Archivierung und vor allem für die neuen und zukünftigen Distributionstechnologien und Plattformen wie z.B. UMTS oder DVB-H. Ohne Bild- und Tonkompression wäre digitales Fernsehen oder Video- und Audio-on-Demand heute gar nicht möglich. So benötigt man eine Datenrate von über 160 Mbit/s für ein Standard TV-Bild, für HDTV in etwa 1 Gbit/s und für das digitale Kino sogar über 10 Gbit/s. Ohne neue Methoden zur Datenratenreduktion geht in Zukunft, wirtschaftlich sowie technisch kaum noch etwas.

Die wohl bekanntesten Codierungsstandard sind JPEG, MPEG, QuickTime, H264 und Windows Media 9, sowie Dolby Digital, dts, MP3 und MLP die für den Ton die Standards setzen.

Videostandards für HDTV

MPEG steht für ''Motion Pictures Expert Group'' Diese Gruppe legt Dateiformate und Verfahren zum platzsparenden Komprimieren und Speichern von Audio-, Video- und Multimediadaten fest. Der heutige Fernsehstandard in Europa heißt SDTV (Standard Definition Television), also PAL (analog, 625 Zeilen) oder MPEG-2 (digital, 720 x 576 horizontale x vertikale Bildpunkte). Es handelt sich um Interlaced-Formate, was bedeutet, dass das Bild in zwei Halbbilder zerlegt übertragen bzw. über DVD-Video-Player wiedergegeben wird. MPEG-1 und MPEG-2 sind mittlerweile als technische und wirtschaftliche Kompressionstechnologien in die Jahre gekommen. MPEG-2 prägt als Standard das heutige digitale Video für TV, DVD und professionelle Videoanwendungen.

Für hochauflösendes Video wurden bei MPEG zwei Standards festgelegt: MPEG-2 und MPEG-4 bzw. H.264/AVC.

MPEG-2 Standard ISO/IEC13818 (seit 1993)

Bezeichnung Auflösung Datenrate Anwendung
Main (MP@ML) 720 x 576 2 - 15 MBits/s DVB und DVD
High (MP@HL) 1920 x 1080 19 - 45 MBits/s HDTV (16:9)
High (MP@HL) 1920 x 1125 < 100 MBits/s HDTV (16:9)

Windows Media Video 9 Professional Standard SMPTE (seit 2003)


Der Windows Media Video 9 (auch WMV-HD genannt) Standard Microsoft basiert auf dem von Microsoft entwickelten Kompressionsstandard und ist dem MPEG-2-Standard um den Faktor 2.25 bis 2.5 bei vergleichbaren Auflösungen überlegen. Eine akzeptable Videoqualität kann man schon mit ca. 2 Mbit/s erreichen. Für eine vergleichbare 19 Mbit/s Sendequalität in MPEG-2 über DVB-Satellit sind ca. 6-8 Mbit/s für HDTV akzeptable Bilder erforderlich. So kann z.B. auf einer handelsüblichen DVD-9 (einseitig, zwei Schichten) ein kompletter Kinofilm samt Bonusmaterial in sechsfacher Auflösung gespeichert werden.


Bezeichnung Auflösung Datenrate Anwendung
WMV-HD 1280 x 720p 6 - 12 Mbits/s HDTV, DVD (16:9), IP
WMV-HD 1440 x 1080p 8 - 12 Mbits/s HDTV, DVD (16:9)
WMV-HD 1920 x 1080p 8 -12Mbits/s HDTV, DVD (16:9)


MPEG-4 (Part 10) Standard ISO/ICE 14496 (seit 1999)


Technisch gesehen funktioniert dieser Codec nach ähnlichem Prinzip wie MPEG-2, allerdings ist MPEG-4 für den Einsatz mit geringeren Bandbreiten (ab 4 kbps) optimiert. Die hohe Kompressionsrate, die Skalierbarkeit und die Flexibilität dieses Standards bieten sehr gute Voraussetzungen für Videostreaming über das Internet sowie mobile A/V-Technologien wie etwa UMTS. Zudem bietet MPEG-4 über das sogenannte ''Binary Format for Scene Description'' (BIFS) eine weitläufig nutzbare Grundlage für interaktive Anwendungen wie zum Beispiel Videospiele.

Bezeichnung Auflösung Datenrate Anwendung
H.264/AVC Skalierbar 4 kbits/s - 10 MBits/s digitales TV, IP, DVD, HDTV, 3G und xDSL


Weitere Kompressionstechnologien für HDTV

  • QuickTime (Advanced HD Video) = H.264 (Apple Computers, MPEG-LA)
  • DivX HD = MPEG-4 (MPEG LA). Diese Erweiterung des Divx-Codec, ermöglicht auch eine HD-Auflösung von 1280x720p und 1920x1080p mit einer Bitrate von 4 bis zu 10 Mbit/s. Als Audioformat für Stereo wird MP3 und Dolby Digital 5.1 für Surroundsound eingesetzt.

Die neuen Kompressionsverfahren werden zukünftig mobile und portable Plattformen bedienen. U.a. DVB-H (handheld), DVB-T, UMTS, xDSL, VoD, HD-DVD und Blu-ray Disc.

HDTV-Darstellung

Die Pixelzahl

Wenn ein Bildschirm für HDTV-Signale vorbereitet ist, heißt das noch nicht, dass er sie auch vollständig darstellt. Für die volle Qualität eines Bildes mit 720 Zeilen, wie es zum Beispiel auf der DVD-ROM ''Lara Croft - Die Wiege des Lebens'' zu finden ist, braucht man eine Auflösung von mindestens 1280 mal 720 Bildpunkten, und zwar in beiden Richtungen. LCD-Monitore mit XGA-Auflösung (1024 mal 768 Pixeln) reichen dafür nicht, das bei LCD-Fernsehern häufig zu findende Format von 1280 mal 768 Pixeln dagegen schon. Die volle Auflösung von 1920 mal 1080 wird noch von kaum einem Bildschirm komplett dargestellt.

Das Bildformat

HDTV hat immer Breitbildformat, also 16 zu 9 (Breite zu Höhe). Auf konventionellen Schirmen, etwa Fernsehern, PC-Monitoren oder Business-Beamern, bleibt dann oben und unten ein schwarzer Streifen. Um die Originalqualität eines HDTV-Bildes zu sehen, müssen 4:3-Schirme also ein Viertel mehr Zeilen (Pixelzahl senkrecht) aufweisen als 16:9-Schirme.

Spielfilme sind häufig nicht im 16:9-Format gespeichert, sondern im Seitenverhältnis 2,35:1, was im Kino als Cinemascope bekannt ist. Durch diese Extrabreite bleiben dann auch auf 16:9-Schirmen schwarze Balken. Der Bildinhalt besteht dann zum Beispiel nicht als 1280 mal 720 Pixeln, sondern aus 1280 mal 544 Pixeln. Moderne Codierungen wie Windows Media brauchen für diese schwarzen Balken keinen zusätzlichen Speicherplatz, womit Datenrate, Speicherplatz und Rechenaufwand verringert werden.

Bild-Frequenz und Progressive Scan

Kinofilme werden immer mit 24 Bildern pro Sekunde aufgenommen und nur bei der Wiedergabe auf 48 Bilder (im Kino), 50 Bilder (PAL-Norm) oder 60 Bilder (US-Norm NTSC) beschleunigt. Das geschieht im Fernsehen durch Zerlegung in Halbbilder mit jeweils halber Zeilenzahl und entsprechende Wiederholung. Bei digitaler Speicherung ist das nicht notwendig, denn die Codierverfahren erlauben es, die originalen 24 Bilder komplett zu speichern. Nur für die Bildschirmdarstellung werden sie dann entweder zerlegt oder mehrfach gezeigt. Kinofilme können also digital immer als so genanntes Progressive-Scan-Signal gespeichert werden. Das Halbbildverfahren (englisch: Interlaced) ist nur bei Aufnahmen notwendig, die mit einer Videokamera gefertigt werden.

Die Farb-Auflösung

Selbst auf Bildschirmen mit deutlich niedrigerer Auflösung als eigentlich notwendig sehen HDTV-Bilder immer noch wesentlich besser aus als normale TV-Signale. Das liegt daran, dass die Farben immer längst nicht so exakt dargestellt werden wie die schwarzweißen Konturen, die tatsächliche Pixelzahl im Farbsignal liegt bei etwa einem Viertel. Durch die höhere Auflösung bei HDTV bekommt dann zum Beispiel jeder Pixel eines WVGA-Plasmaschirms (852 mal 480 Bildpunkte) eine sehr viel exaktere Farbinformation, die Bilder wirken wesentlich präziser und sauberer.

Umrechnung und Interpolation

Ideal ist es, wenn das Signal auf einem Bildschirm exakt mit der Zeilen- und Pixelzahl dargestellt werden können. Das ist bei den meisten Bildröhren der Fall, selten aber bei Pixelraster-Bildschirmen wie LCD, Plasma oder Projektoren. Die Umrechnung auf eine andere Zeilen- beziehungsweise Pixelzahl verursacht Schärfeverluste, selbst wenn die dargestellte Zahl höher ist als die gelieferte, etwa 720 auf 768. Bei unsauberer Umrechnung treten zusätzlich Bildfehler auf, etwa flimmernde Kanten oder wandernde Konturen. Nur wenige Displays bieten aber die Möglichkeit, das Bildsignal ungewandelt und direkt darzustellen.

Displayauflösung und HD-Zeilenauflösung

Anhand dieser Tabelle, können Sie jetzt genau sehen, welche standardisierte Displayauflösung von VGA bis XGA, SXGA und WXGA, dass perfekte HD-Bildsignal liefert.

 
HD-Auflösung  
720p Pixel/
Zeile
Zeilen Pixel gesamt auf 800x600 (VGA, 4:3) auf 852x480 (16:9) auf 1024x768 (XGA, 4:3) auf 1280x720 (16:9)  
16:9 (1,77:1) 1280 720 921600 800x450 852x480 1024x576 1280x720  
2,35:1 1280 544 696320 800x340 852x362 1024x435 1280x544  
1080p Pixel/
Zeile
Zeilen Pixel gesamt auf 800x600 (VGA, 4:3) auf 852x480 (16:9) auf 1024x768 (XGA, 4:3) auf 1280x720 (16:9) 1280x1024 (SXGA) 1366x768 (WXGA, 16:9) 1600x1200 (4:3) 1920x1080 (16:9)
16:9 (1,77:1) 1440 1080 1555200 800x450 852x480 1024x576 1280x720 1280x720 1366x768 1600*x900 1920*x1080
2,35:1 1440 816 1175040 800x340 852x362 1024x435 1280x544 1280x544 1366x580 1600*x680 1920*x816
1080p Pixel/
Zeile
Zeilen Pixel gesamt auf 800x600 (VGA, 4:3) auf 852x480 (16:9) auf 1024x768 (XGA, 4:3) auf 1280x720 (16:9) 1280x1024 (SXGA) 1366x768 (WXGA, 16:9) 1600x1200 (4:3) 1920x1080 (16:9)
16:9 (1,77:1) 1920 1080 2073600 800x450 852x480 1024x576 1280x720 1280x720 1366x768 1600*x900 1920*x1080
2,35:1 1920 816 1566720 800x340 852x362 1024x435 1280x544 1280x544 1366x580 1600*x680 1920*x816

Die wichtigsten Kompressionsverfahren

AVI-Videodatei

Hinter dem Dateikürzel AVI (Audio Video Interleave) stecken unterschiedliche Videocodes oder auch Komprimierungen. Wollen Sie eine AVI-Videodatei auf einem anderen Rechner abspielen, funktioniert dies nur mit Standardcodecs, die jedes PC-System automatisch mit dem Betriebssystem erkennt. Als die kompatibelsten und effektivsten Software-Encoder haben sich Intel Indeo R 3.2 und Radius Cinepak erwiesen. Diese sollten Sie verwenden, wenn Sie einen Film im AVI-Format auf CD an Freunde weitergeben wollen.

DV-Kompression

Auch Ihre DV-Videodaten haben in der Regel das Dateikürzel AVI. Ausnahmen: FAST-Dazzle verwendet *.dif; Digital Origin *.Mov für Quicktime. Allen gemeinsam ist: Sie komprimieren die Dateien nicht neu. Die im Vergleich zu anderen Verfahren nur gering komprimierten Daten des Videobands sind somit nicht digital, sondern "nur" eingelesen. Wiedergeben lassen sich diese Daten nur, wenn ein entsprechender Decoder installiert ist

Motion-JPEG

Dieses Format verwenden analoge Schnittkarten. Sie komprimieren und dekomprimieren Dateien über die Video-Hardware. Jede Karte liefert bei der Installation einen eigenen Codec mit, den Sie in den Projektvoreinstellungen unter "Komprimierung" finden. Motion-JPEG-Dateien haben auf dem PC eine AVI-Endung.

MPEG

Das MPEG-Verfahren komprimiert keine einzelnen Bilder des Films, sondern eine ganze Bildfolge. MPEG erkennt Bildelemente, die sich innerhalb des Ablaufs nicht verändern. Durch einfache Hinweise auf diese unveränderten Elemente des Bildes lassen sich die Daten erheblich stärker reduzieren als im Einzelbildbasierten Motion-JEPG Format oder in DV.

MPEG-1

Der MPEG-1 Standard schränkt die Auflösung auf eine Bildgröße von 352 x 240 Pixel ein - das ist ein viertel der normalen TV-Qualität. Die MPEG-1 Kompression ist optimal, wenn Sie Ihren Film per CD oder Internet verbreiten wollen. Der MPEG-1 Codec ist seit Windows 95 b Standard auf jedem Rechner. Auch die Video-CD arbeitet damit.

MPEG-2

In der Kompressionsart unterscheidet sich MPEG-2 kaum von MPEG-1, kennt aber viele Unterstandards. Die Bildauflösung ist höher, so dass sich TV-Qualität erreichen lässt. Jede Spielfilm-DVD enthält MPEG-2 Videos. Noch vor kurzem waren MPEG-2 Codecs teuer und nur für die Wiedergabe einzusetzen. Inzwischen drängen günstige Einsteiger-MPEG-2-Schnittlösungen auf den Markt, die sogar die durchgängige Produktion bis zum Aufbereiten der Daten für die DVD ermöglichen. Allerdings sind DVD-Brenner derzeit unerschwinglich, die vorhandene Schnitt-Hardware zu erneuern ist selten sinnvoll. Mit der entsprechenden Software wandeln Sie Ihre DV- oder M-JPEG-Daten des "alten" Schnittsystems genauso in ein DVD-taugliches MPEG-2 Format.

MPEG-4

MPEG-4 ist zwar deutlich leistungsfähiger als MPEG-2, gibt aber für die Bildqualität keine eindeutigen Vorgaben. Die Bandbreite der MPEG-4 Qualitäten reicht vom idealen Komprimierverfahren für dreidimensionale Videoobjekte einerseits bis zu minderer Telefon-Videoübertragung andererseits. Gerade deshalb sorgt dieses Format zur Zeit für Furore, denn mit etwas Aufwand lassen sich mit dem verbesserten Kompressionsverfahren DivX ;-) qualitativ hochwertige Kopien von DVDs anfertigen - die allerdings nur in Computern wiedergegeben werden können. DivX ;-) ist eine illegal aufgepäppelte Variante des Windows-Media-Codec MPEG-4.

Videos fürs Internet / VideoStreaming

Der herkömmliche Weg, Videodaten ins weltweite Netz zu bekommen, ist der Export in ein weit verbreitetes Kompressionsverfahren wie beispielsweise MPEG-1. Der Haken daran: Web-Surfer, die nur mal eben reinschauen wollen, müssen erst die gesamte Datei aus dem Netz laden, bevor sie den Film anschauen können. Bei einer Datenmenge von mehreren Megabyte kann das, je nach Internet-Verbindung und Provider, Stunden dauern. Besser sind Dateiformate, die ohne große Wartezeit mit der Videoübertragung beginnen. Dazu benötigt man Streaming-Video-Dateien. Derzeit beherrschen drei Anbieter den Markt, darunter zwei Computergiganten: Microsoft mit dem Advanced-Streaming-Format (*.asf) und Apple mit Quicktime (*.qt, *.mov) sowie der Internet-Spezialist Real Networks mit dem Format Real Media (*.rm). Die Wiedergabe -Software aller drei Anbieter gibts im Web kostenlos, so dass sich jeder, der ein Video anschauen möchte, leicht mit der notwendigen Software versorgen kann. Bei den Programmen für die Erstellung ist man nicht ganz so großzügig. Kostenfrei gibt es nur eingeschränkte Versionen, die aber für den Heimgebrauch meist ausreichen.

Was ist DRM?

Digital Rights Management (digitale Rechteverwaltung) meist abgekürzt als DRM bezeichnet, ist ein Verfahren mit dem die Urheberrechte an geistigem Eigentum, vor allem an Film- und Tonaufnahmen, aber auch an Software, auf elektronischen Datenverarbeitungsanlagen gewahrt und Raubkopien verhindert, sowie Abrechnungsmöglichkeiten für Lizenzen und Rechte geschaffen werden sollen.

Das Windows Media Format unterstützt selbstverständlich die Einbindung einer Digital Rights Management Software. Es handelt sich um das Windows Media DRM 9 Series. Eine Technologie von Microsoft und Teil der Windows Media Plattform. Das Microsoft DRM wird schon seit einiger Zeit erfolgreich und das nicht nur von Microsoft selber, sondern von Internationalen Firmen die Windows Media für ihre Geschäftsmodelle verwenden eingesetzt.

Eine Microsoft WM-DRM 9 geschützte Software kann nur mit einer Windows Media DRM 9 unterstützten Hardware abgespielt werden.

DRM 9 Beispiel:

Die Lara Croft: Tomb Raider ''Die Wiege des Lebens'' WMV-HD DVD nutzt das von Microsoft entwickelte DRM 9 Series. Sobald die DVD in das DVD- ROM Laufwerk eingelegt und die Disc gestartet wird, legt das DRM 9 einen Zeitstempel von 7-Tage verschachtelt im Betriebssystem ab.

Der komplette Film ist z.B. als persönliches Backup auf die PC-Festplatte zu kopieren. Nach sieben Tagen, verliert das abgelegte Backup seine Gültigkeit und verlangt die Original Disc zum abspielen. Sobald die Original Disc eingelegt ist, wird ein neuer 7-Tage-Zeitstempel generiert und die Disc bzw. das Backup spielt einwandfrei wieder ab.

Möglich ist auch, dass die Software durch eine Internet-Verbindung einen DRM 9 Schlüssel abfragt. Bei Video-on-Demand Angebote ist das schon Praxis, dass der Kunde beim Kauf sich entscheiden muss, ob er den Film ein- oder zweimal sehen möchte.

Verschiedene DRM Technologien funktionieren für jeden Distributionsweg und abhängig vom jeweiligen Geschäftsmodel oder der Lizenzvereinbarungen anders.

Verschiedene Digital Rights Management Technologien sind heute schon im Markt etabliert und bieten einen guten Kopierschutz gegen das Illegale vervielfältigen. Fast jeder Audio/Video Codec der kommerziell zum Einsatz kommt (Windows Media, DivX oder MPEG4 LA) wird von einer DRM Software unterstützt. Ob eine DRM Technologie zum Einsatz kommt, entscheidet letztendlich der Rechteinhaber.

 

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