8K (Bildauflösung)
8K-Auflösung, auch 8K und 4320p genannt, bezeichnet in Anlehnung an die Definitionen von 2K und 4K eine horizontale Bildauflösung in der Größenordnung von 8000 Spalten.[1]
Beschreibung
Aus der Angabe „8K“ geht nicht hervor, welche Bildseitenverhältnisse, Bittiefen, Bildwiederholfrequenzen oder Helligkeits- und Farbwerte in den Bildern kodiert sind. Die ITU-R-Empfehlung BT.2020 der Internationalen Fernmeldeunion definiert diese Parameter beispielsweise für die beiden Bildauflösungen 3840 × 2160 („UHD-I“) und 7680 × 4320 („UHD-II“) mit einem Bildseitenverhältnis von 16:9 und quadratischen Bildpunkten.[2]
Die Bildauflösung hat bei einem Bildseitenverhältnis von 16:9 einen Wert von rund 33 Megapixel. Die folgende Tabelle gibt einige Bildauflösungen mit den bei 8K auftretenden Zeilen- und Spaltenzahlen bei verschiedenen Bildseitenverhältnissen an.
| Bildseiten- verhältnis |
Spalten | Zeilen | Pixelanzahl (Megapixel) |
|---|---|---|---|
| 4:3 | 8192 | 6144 | 50,3 |
| 16:9 | 8192 | 4608 | 37,7 |
| ≈17:9 (8K) | 8192 | 4320 | 35,3 |
| 16:9 (UHD-II) | 7680 | 4320 | 33,2 |
| 3:2 | 6480 | 4320 | 28,0 |
| 4:3 | 5760 | 4320 | 24,9 |
| 16:10 | 6912 | 4320 | 29,0 |
| 1:1 | 4320 | 4320 | 18,7 |
Geräte
Digitale Wiedergabegeräte wie Computermonitore, Bildschirme, Fernsehgeräte oder Projektoren, sowie Aufnahmegeräte, wie digitale Kinokameras oder Digitalkameras, mit einer Spaltenzahl ab rund 8000 Spalten können mit dem Attribut „8K“ gekennzeichnet werden. Diese Geräte sind in der Lage, Bilder mit dieser Spaltenzahl vollständig zu verarbeiten und wiederzugeben, ohne Bildpunkte zusammenfassen zu müssen (Downsampling).
Einige Digitalkameras liefern insbesondere für Stehbilder eine entsprechende Bildauflösung, die auf solchen Bildschirmen wiedergegeben werden kann.[1] Für Videoaufnahmen gibt es seit 2011 8K-taugliche Kameras von Anbietern wie Sony,[3] später wurden weitere Produkte von Herstellern wie zum Beispiel von Astrodesign,[4] Hitachi, Red Digital Cinema Camera Company[5] und Sharp vorgestellt.[6]
Die für eine entsprechende optische Auflösung erforderlichen Objektive müssen bei der Bildaufnahme allerdings in der Lage sein, auch bei einer Ortsfrequenz von 2160 Linienpaaren pro Bildhöhe einen hohen Kontrast zu liefern. Bei einem Bildsensor im Vollformat entspricht dies einer Ortsfrequenz von 90 Linienpaaren pro Millimeter (Linienbreite = 5,6 Mikrometer, das entspricht eine Blendenzahl von ungefähr 4). Bei kleineren Bildsensoren mit einem Pixelabstand von einem Mikrometer, wie sie zum Beispiel in Smartphones eingesetzt werden, wäre hierfür theoretisch eine Blendenzahl von deutlich unter 1,0 erforderlich, die selbst mit entsprechenden korrigierten Objektiven technisch nicht mit der erforderlichen optischen Auflösung erreichbar ist. Eine dafür geeignete Modulationsübertragungsfunktion mit einer entsprechend hohen fotografischen Auflösung kann nur von optisch korrigierten sowie großen und nicht beugungsbegrenzten Spezialobjektiven (in der Regel ohne variable Brennweite) erreicht werden, bei denen die unvermeidlichen lateralen Lagefehler der optischen Abbildung in den digitalen Aufnahmen im Video-Post-Processing kompensiert werden können.[7] Bei der Liveübertragung oder beim Streaming von bewegten Bildern muss die für diese Kompensationen sowie die für die Datenkompression erforderliche Rechenleistung in Echtzeit zur Verfügung stehen.
Auf der Internationalen Funkausstellung wurden 2018 erste größere Fernsehbildschirme vorgestellt, die 8K-Bilder wiedergeben können.[8]
Die erforderlichen Datenmengen können beispielsweise über ein High Definition Multimedia Interface ab der Version 2.1 (Januar 2017) oder mit UHD-2-Geräten über den Standard DisplayPort ab der Version 1.3 (September 2014) übertragen werden.
Bilder mit geringerer Bildauflösung als 8K können mit Hilfe von Upsampling auf ultrahochauflösenden Wiedergabegeräten formatfüllend dargestellt werden.[8]
2020 erschienen die ersten Mobiltelefone, die aufgrund der Bildauflösung des Bildsensors und ausreichender Rechenleistung in der Lage sind, in 8K-Auflösung aufzunehmen, darunter sind das Samsung Galaxy S20 und Samsung Galaxy Note 20. Wegen der Beugungsbegrenzung der miniaturisierten Objektive ist die optische Auflösung jedoch erheblich geringer.
Anwendungen
Die Olympischen Spiele 2016 in Rio de Janeiro wurden in einem Testlauf in 8K nach Japan übertragen.[9]
Mit 8K aufgelösten Bildern sollen bei Live-Übertragungen Personal und Kosten eingespart werden können, indem die interessanten Bildinhalte („Region of Interest (ROI)“) automatisch durch eine Motiv- und Szenenerkennung mit künstlicher Intelligenz ermittelt und gefiltert werden. Eine einzelne Kamera kann hierbei synchron bis zu vier unterschiedliche Bildausschnitte in Full-HD-Auflösung liefern.[10]
Im November 2018 veröffentlichte die NASA 8K-Aufnahmen, die mit einer Helium-Kamera der Red Digital Cinema Camera Company in der Internationalen Raumstation (ISS) gemacht wurden.[11]
Kritikpunkte
8K-taugliche Geräte sind in der Anschaffung noch unverhältnismäßig teuer und es gibt nur wenige Medieninhalte, die mit dieser Bildauflösung zur Verfügung stehen,[1] da keine einheitliche Norm für das Format existiert.[12]
Selbst eine Bildauflösung von nur 4K-Bildern kann durch das menschliche Auge bei Betrachtung des gesamten Bildes kaum noch erreicht werden.[8][13] Viele Menschen nehmen die Unterschiede bei der Bildauflösung zwischen Ultra HD und Full HD nicht mehr wahr[14]. Eine subjektive Verbesserung könnte sich nur durch einen höheren Kontrastumfang und einen größeren Farbraum ergeben, der allerdings nichts mit der Bildauflösung zu tun hat[15] und aufgrund der verwendeten Kompressionsformate schon beim HD nicht ausgeschöpft wird.[16]
Die Leistungsaufnahme und Wärmeentwicklung von hochauflösenden Aufnahme-, Bildverarbeitungs- und Wiedergabegeräten ist in der Regel deutlich höher als von Geräten mit geringerer Bildauflösung, ebenso die Herstellkosten, Ressourcenverbrauch und Bandbreiten/Speicherbedarf.[15] Dem abnehmenden Grenznutzen stehen also exponentiell steigende Nachteileffekte gegenüber.
Einzelnachweise
- Robert Silva: 8K Resolution – Beyond 4K, lifewire.com vom 10. September 2018, abgerufen am 12. September 2018.
- BT.2020: Parameter values for ultra-high definition television systems for production and international programme exchange, ITU, 2015, abgerufen am 12. September 2018.
- Thomas Richter: Sony gibt Preis für High-End 4K (8K) Cam F65 CineAlta bekannt, slashCAM vom 9. September 2011, abgerufen am 12. September 2018.
- NAB2013 Debut 8K CameraHead. (Nicht mehr online verfügbar.) In: Astro. Astrodesign Inc., 5. April 2013, archiviert vom Original am 9. April 2013; abgerufen am 12. September 2018 (englisch).
- Jon Fauer: RED 8K HELIUM Super35mm Cameras. In: Jon Fauer’s Film and Digital Times. 11. Oktober 2016, abgerufen am 12. September 2018.
- ISE 2019: Sharp präsentiert neue Lösungen für Büros, Schulen und Einzelhandel, Sharp Deutschland vom 5. Februar 2019, abgerufen am 1. September 2019.
- Markus Bautsch: Bildaufnahme - Güte der optischen Abbildung / Randlichtabfall, Verzeichnung, chromatische Aberration. In: Wikibook Digitale bildgebende Verfahren. Wikibooks, 10. November 2021, abgerufen am 21. November 2021.
- Berti Kolbow-Lehradt: Für 8K-Fernseher hebt sich der Vorhang allmählich, Netzpiloten Magazin von 11. September 2018, abgerufen am 12. September 2018.
- Olympische Spiele 2016 werden in 8K übertragen. In: 8K Magazin. 18. März 2016, abgerufen am 12. September 2018.
- Vier HD-Bilder aus einem 8K-Sensor IBC 2018: Panasonic will mit „Region-of-Interest“ Live-Übertragungen revolutionieren, Kameramann vom 15. September 2018, abgerufen am 17. September 2018.
- Experience High-Res Science in First 8K Footage from Space, NASA vom 2. November 2018, abgerufen am 8. November 2018.
- Thomas Heuzeroth: Die Deutschen glauben an das falsche Fernseher-Versprechen. In: Die Welt. 4. September 2018, abgerufen am 12. September 2018.
- Wiedergabe – Punktdichte – Optimale Anzahl der Bildpunkte, Wikibook Digitale bildgebende Verfahren, abgerufen am 12. September 2018.
- 4K (UHD) – Fortschritt mit Abstand? Zerobrain vom 18. August 2017, abgerufen am 16. April 2021.
- UHD Fernsehen: Was bringt die „knackige“ Technik? (Nicht mehr online verfügbar.) In: test.de. 31. August 2016, archiviert vom Original; abgerufen am 12. September 2018.
- Christoph Mies, Imed Bouazizi: Die MPEG Standards. (PDF) In: Otto Spaniol. Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2003, abgerufen am 10. Februar 2022.