8K-Auflösung: Hype oder Nutzen?
Stand 2019: Die beschriebenen Geräte, Produktversionen und Angaben zur Marktverfügbarkeit beziehen sich auf diesen Zeitraum.
Die Originalfolien von 2019 veranschaulichen das Planungsmodell des Autors. Aussagen zu vier Pixeln pro Bogenminute und einem idealen Blickwinkel sind im Zusammenhang mit den im Beitrag erläuterten Annahmen zu lesen.
Von Florian Friedrich, zuletzt aktualisiert am 15. November 2019
Fernseh- und Kamerahersteller präsentierten 8K als nächste große Entwicklung. Mit zunehmender Zahl von Geräten wurde kontrovers diskutiert, ob die Auflösung sichtbar ist und was echtes 8K bedeutet. Dieser Artikel erklärt wesentliche Aspekte, Messgrößen, Produktionsfragen und die Wahrnehmung durch das menschliche Auge. Einen eigenen Beitrag mit häufigen Fragen zu 8K habe ich aus Fragen nach meinen Vorträgen zusammengestellt.
Kostenloses 8K-Material finden Sie im Beitrag über 8K-Aufnahmen der NASA. Über meinen kostenlosen 8K-Newsletter erhalten Sie außerdem Zugang zu weiteren Clips, etwa einer Dinner-Szene (YouTube-Vorschau ansehen), die die ruhige und saubere Bildwirkung von 8K zeigt, sowie Alexa-65-Aufnahmen mit 6,5K, auf 8K hochskaliert und mit einem 8K-Testbild am Ende (YouTube-Vorschau ansehen). Für HDR- oder 8K-Postproduktion und Qualitätsanalyse finden Sie weitere Informationen zu HDRmaster 8K und zum historischen HDRmaster Toolset.
8K im Wohnzimmer
Nachdem sich Heimkinofans an größere UHD-Fernseher gewöhnt hatten, vervierfachte 8K die Pixelzahl erneut. Braucht man dafür noch größere Geräte? Und können unsere Augen den Unterschied überhaupt wahrnehmen?
Zunächst sollten wir die Annahme hinterfragen, dass man für einen Nutzen von 8K zwingend näher sitzen oder außergewöhnlich gut sehen muss. Die technischen Gründe erläutere ich weiter unten.
In meinen Vorträgen 2019 konnten Besucher bei verschiedenen Demonstrationen Unterschiede zwischen 4K und 8K auch aus größerer Entfernung als dem üblichen Sitzabstand sehen. Ähnliche Beobachtungen machten Journalisten in ihren Tests: Es geht bei 8K auch um glatte, ruhige Bilder ohne auffällige Pixelstruktur. Bei Smartphones sind wir an hohe Pixeldichten gewöhnt; eine vergleichbar ruhige Bildwirkung ist auch am Fernseher interessant.
Sitzabstand und menschliche Sehschärfe
Eine naheliegende Frage zu 8K-Fernsehern lautet:
Wie weit sollte ich vom Fernseher entfernt sitzen?
Für ein immersives Filmerlebnis ist das vom Bild eingenommene Sichtfeld entscheidend. Als Orientierung verwendet dieser Artikel ein kinoähnliches Sichtfeld von ungefähr 45°. Die damalige Diskussion bezog sich dabei auf Kinoempfehlungen wie SMPTE EG-18-1994 und THX; diese Zahl ist hier eine Planungsorientierung, keine allgemeine Vorgabe für jeden Kinoplatz.
Etwa 60° Sichtfeld markieren in dieser Betrachtung einen sehr nahen Sitzplatz. Bei einem 16:9-Fernseher liegt ein geeigneter Bereich ungefähr zwischen dem Zwei- und Dreifachen der Bildhöhe. Bei 75 Zoll sind das grob zwei bis drei Meter.
Bei einem weiter entfernten Sitzplatz sollte das Bild noch ungefähr 30° Sichtfeld einnehmen. Nutzen Sie unseren Online-Rechner für Sitzabstand und Sichtfeld , um eine passende Sitzposition oder Bildschirmgröße zu bestimmen.
Die nächste Frage ist wesentlich:
Welche Auflösung kann das menschliche Auge unterscheiden?
Als verbreitete Referenz für normale Sehschärfe gilt eine Winkelminute. Das entspricht beispielsweise rund drei Millimetern Abstand zwischen zwei unterscheidbaren Strukturen aus zehn Metern Entfernung. Eine Winkelminute ist 1/60 Grad. Damit ist nicht gemeint, dass kleinere Lichtpunkte wie Sterne unsichtbar wären: Einen Punkt zu erkennen und zwei Details getrennt aufzulösen sind unterschiedliche Aufgaben. Manche Menschen erreichen eine Sehschärfe von ungefähr einer halben Winkelminute.
Aus einer Winkelminute wird häufig fälschlich geschlossen, ein Pixelraster müsse nicht feiner als ein Pixel pro Winkelminute sein. Bei einem Abstand von 2,5 Bildhöhen ergäbe das ungefähr 2,6K.
Ein Pixel pro Winkelminute ist jedoch keine ausreichende Schlussfolgerung für eine Bilddarstellung ohne sichtbare Rasterartefakte. Das zeigen die folgenden Beispiele.
Beispiel 1: Der Mond
Der Mond ist ein vertrautes Objekt mit ungefähr gleicher scheinbarer Größe für alle Betrachter. Sein Durchmesser beträgt im Sichtfeld etwa ein halbes Grad beziehungsweise gut 30 Winkelminuten. Selbst ein Supermond ist nur rund 14 % größer. Mit einem Pixel pro Winkelminute würden somit lediglich etwa 30 × 30 Pixel zur Verfügung stehen. Ich verwende im Beispiel 32 × 32 Pixel, um die Größenfrage nicht unnötig zuzuspitzen. Die fehlenden Details und gezackten Konturen zeigen deutlich, dass diese Pixelzahl keine realistische, ruhige Darstellung ergibt.
Wie viele Pixel pro Winkelminute sind sinnvoll?
Mein Planungsansatz lautet: mindestens vier Pixel pro Winkelminute, wenn die Pixelstruktur möglichst unauffällig werden soll.
Bei einem Monddurchmesser von etwa 30 Winkelminuten ergeben vier Pixel pro Winkelminute ungefähr 120 Pixel über den Durchmesser. Die unten gezeigte 256 × 256-Pixel-Abbildung verwendet mehr Pixel und stellt nicht genau diesen Maßstab dar. In meinen Vorträgen 2019 war die verbesserte Darstellung für die meisten Teilnehmer nachvollziehbar. Das Beispiel illustriert meinen Ansatz; die weiteren Überlegungen zur Abtastung folgen unten.
Beispiel 2: Der Landolt-Ring
Der Landolt-Ring ist ein standardisiertes Zeichen für Sehprüfungen. Anders als das Snellen-E kann seine Öffnung auch diagonal liegen. Bei normaler Sehschärfe, Visus 1,0 beziehungsweise 20/20, entspricht die Lücke einer Winkelminute. Betrachten wir, wie dieses Zeichen bei unterschiedlichen Pixelzahlen aussieht.
Wie sieht der Ring mit einem Pixel pro Winkelminute aus?
Stark verzerrt. Quadratische Pixel können eine gleich große diagonale Struktur nicht angemessen darstellen. Ein Sehzeichen mit dieser Rasterverzerrung wäre für einen sauberen Sehtest ungeeignet. Ebenso ist ein Pixel pro Winkelminute keine gute Zielgröße für glatte Bilder ohne auffällige Pixelartefakte.
Mit vier Pixeln pro Winkelminute beziehungsweise einer entsprechend hohen Displayauflösung sieht das Ergebnis deutlich besser aus. Eine tatsächliche Sehprüfung erfordert darüber hinaus eine kalibrierte und validierte Testumgebung:
Abtastung und Quantisierung
Die Ursachen gezackter Kanten und flimmernder Details lassen sich anhand technischer Grundlagen nachvollziehen.
Räumliche Artefakte hängen vom regelmäßig angeordneten rechteckigen Pixelraster und der räumlichen Abtastung ab. Aus digitalem Audio ist das Prinzip bekannt: Für ein nutzbares Frequenzband bis etwa 20 kHz liegt die Abtastrate oberhalb des Doppelten der höchsten enthaltenen Frequenz. Eine Abtastrate von 20 kHz genügt nicht für 20 kHz Audiobandbreite. Audio-CD verwendet 44,1 kHz, Filmton häufig 48 oder 96 kHz und manche Audioproduktionen 192 kHz.
Die entsprechende Betrachtung der räumlichen Abtastung führt bei den hier verwendeten Annahmen zu Größenordnungen von 4K bis 16K. Ein direkter Audiovergleich ist jedoch keine vollständige Videoberechnung: Hinzu kommen die zweidimensionale Geometrie, diagonale Strukturen und gekrümmte Kanten.
Projektoren können hier Vorteile bieten: Die optische Abbildung glättet das rechteckige Raster und schließt Zwischenräume stärker als ein scharf abgegrenztes Display mit RGB-Subpixeln. Das kann feinste Details beeinflussen, reduziert aber auch sichtbare Rasterartefakte. Bei bewegten Kanten, besonders bei kleinen Bewegungen nahe horizontalen oder vertikalen Richtungen, kann unzureichende Abtastung auffällige Zacken und Flimmern erzeugen – auch aus größeren Entfernungen. Das sehe ich etwa bei Laufschriften, Sportwerbung und auch in manchen UHD-Blu-ray-Filmen.
Das Shannon-Nyquist-Abtasttheorem verlangt für bandbegrenzte Signale eine Abtastrate oberhalb des Doppelten der höchsten zu übertragenden Frequenz. Ohne geeignete Abtastung und Filterung können kleine Phasen- oder Positionsänderungen starke Aliasing-Effekte erzeugen. Für meine Planung berücksichtige ich zusätzlich die zweidimensionale Rastergeometrie. Diesen Ansatz nenne ich FGRD, Florian’s Geeky Resolution Demand. Er kann andere Sehschärfen und Abtastfaktoren einbeziehen. Mit den historischen Annahmen dieses Artikels ergibt sich eine horizontale Zielgröße von 7512 Pixeln. Das ist ein modellabhängiger Planungswert, keine universelle Wahrnehmungsgrenze. Chroma-Subsampling wird darin nicht berücksichtigt. Vier Pixel pro Winkelminute beziehungsweise 8K dienen mir hier als Orientierung für eine möglichst unauffällige Pixelstruktur.
8K in der Filmproduktion
Seit 2015 arbeite ich mit Material oberhalb von 4K und mit 8K. Die Aufnahme und Bearbeitung benötigt mehr Speicher und Rechenleistung, doch die Vorteile der Bildwirkung sind für mich interessant.
Ähnlich wie beim Display lassen sich räumliche Artefakte, flimmernde Details und gezackte Kanten reduzieren, sodass das Bild ruhiger wirkt.
2019 boten viele neuere Filmkameras mehr als 4K, und zahlreiche Filme waren bereits in 8K aufgenommen. Während RED bei 8K-Kameras voranging, hatte Sony unter anderem die Sony Venice mit mehr als 4K. Auch ARRI bot mit der ALEXA 65 6,5K als Ausgangsmaterial für höher aufgelöste Produktionen. Gleichzeitig erschienen preiswertere Kameras oberhalb von 4K, etwa die Blackmagic Pocket Cinema Camera 6K und die Panasonic S1H. Diese sind keine 8K-Kameras. Geeignetes Upscaling ihres höher aufgelösten Materials kann gegenüber 4K dennoch feinere Details und eine unauffälligere Pixelstruktur liefern.
Postproduktion und Auslieferung waren damals überwiegend auf 4K begrenzt. Höhere Auflösung eröffnet zusätzlich Spielraum für digitale Stabilisierung oder Bildausschnitte, bevor räumliche Artefakte auffallen. Weitere Details bietet unser Rechner für Linienpaare pro Millimeter und Sensorpixel. Er hilft auch, die Detailauflösung analogen Films mit digitalen Sensoren zu vergleichen.
Wenn Sie nicht in 8K aufnehmen können, aber Aliasing, gezackte Kanten oder flimmernde Details reduzieren möchten, finden Sie Informationen zum Anti-Aliasing-Plug-in von FF Pictures für Resolve, Premiere und After Effects.
Kunden haben es bereits in mehreren Spielfilmen eingesetzt. Vergleichen Sie die Bearbeitung mit Ihrem Material und klären Sie aktuelle Verfügbarkeit sowie Kompatibilität.
Wie ich den Nutzen von 8K einordne
8K kann einen sichtbaren Nutzen bieten. Idealerweise wird geeignetes 8K-Material auf einem 8K-Display wiedergegeben. Auch geringer aufgelöstes Material kann durch gutes Upscaling auf einem hoch aufgelösten Display ruhiger erscheinen. Der Nutzen hängt dabei von Quelle, Verarbeitung, Display und Betrachtung ab.
