Auflösung


Ultra High Definition gibt es in zwei verschiedenen Auflösungsstufen. Für Heimgebrauch ist UHD-1 vorgesehen. Dieses auch 4k genannte Format bietet eine Auflösung von 3840 × 2160 (8.3 Megapixel), 4 Mal soviel wie das “Full-HD” Format  1920x1080p.

UHD-2 wendet sich hauptsächlich an Kinos, Museen, Wissenschaft und Werbung. Unter der Bezeichnung 8K Ultra HD (4320p) bietet es eine Auflösung  von 7,680 × 4,320 Pixel (33.2 Megapixel), 16 Mal soviel wie “Full-HD”.  

Bildfrequenz

Mögliche Bildwechselfrequenzen sind 23,976p, 24p, 25p, 29,97p, 30p, 50p, 59,94p, 60p, 120p.

"High Frame Rate" (HFR) besagt, dass nicht mehr nur 25 Bilder pro Sekunde übertragen werden, sondern 50, 60, 100 oder 120. Das führt zu einer starken Verbesserung der Bewegungsschärfe, etwa bei Kameraschwenks oder bei Sportübertragungen, was sich nicht zuletzt auch bei Zeitlupenwiederholungen in erhöhter Bildschärfe auswirkt – deutlich wahrzunehmen aus jeder Entfernung vom Bildschirm. In jedem Fall ist nur progressive Bilddarstellung erlaubt.

Farbe


UHD kann einen erweiterten Farbraum nutzen, also Farben zeigen, die die HD-Technik überhaupt nicht darzustellen vermag, weil diese nur 36 Prozent des sichtbaren Farbspektrums abdeckt. Demgegenüber ist der UHD-Farbraum (Rec. 2020) mit 76 Prozent des sichtbaren Farbspektrums gut doppelt so gross. Ausserdem werden die Farben hier ungleich feiner nuanciert gezeigt. Wo bisher (bei 8 Bit Farbtiefe pro Grundfarbe) gut 16 Millionen Mischfarben dargestellt werden konnten, werden mit 10 Bit nun mehr als eine Milliarde errechnet, mit 12 Bit gar 68 Milliarden.

Das innere, kleinere Dreieck zeigt den HDTV-Farbraum (Rec. 709). Das äussere, grössere Dreieck den UHD-Farbraum (Rec. 2020) mit dem Farben dargestellt werden können, die deutlich über die Möglichkeiten von HDTV, von Digital Cinema und auch von Adobe RGB hinausgehen.

High Dynamic Range

Man kennt das vom Fotografieren: In einer Situation mit hohem Helligkeitskontrast kann man entweder die hellen Stellen richtig belichten, dann versinken die dunklen in undurchdringlichem Schwarz. Oder man richtet die Belichtung nach den dunklen Stellen, dann erscheinen die hellen überstrahlt und undifferenziert. Dieser Effekt ist darauf zurückzuführen, dass Foto-, Film- und Videosysteme bisher nur einen recht engen Dynamikbereich verarbeiten konnten. 

Demgegenüber kann Ultra High Definition einen sehr viel grösseren Kontrastumfang darstellen und damit bedeutend brillantere und feiner abgestufte Bilder zeigen. Das im Januar 2015 spezifizierte System mit der Abkürzung HDR entfaltet seine gesamte Wirkung allerdings nur, wenn schon die Aufnahmen im Studio mit entsprechenden Geräten und nach HDR-Spezifikationen gemacht worden sind. HDR-Programme enthalten neben Video- und Audioinformation wichtige Zusatzinformationen. Diese Metadaten teilen dem Bildschirm mit, wie er mit Helligkeit, Kontrast und Farbe umzugehen hat. Das bedeutet, dass für die korrekte Wiedergabe ein HDR-tauglicher Bildschirm erforderlich ist, der über die nötige Decoder-Hardware verfügt und die Metadaten richtig zu interpretieren vermag. Gelegentlich findet man dafür auch die Bezeichnung 10 Bit Display. Ältere Geräte enthalten diese Decoder nicht und sie sind dort auch nicht nachrüstbar. Falls die Programme dem Bildschirm via HDMI zugeführt werden, zum Beispiel von einem UHD Blu-ray Player, so muss dieser über einen Anschluss HDMI 2.0a verfügen. denn nur über HDMI 2.0a werden die für die Steuerung nötigen Metadaten übertragen. Spezielle Kabel werden hingegen nicht gebraucht. Abspielbar sind HDR-Programme jedoch auch auf konventionellen Bildschirmen, dort in gewohnter Dynamik.

Helle Stellen richtig belichtet, dunkle kaum erkennbar
Dunkle Stellen richtig belichtet, helle überstrahlt
HDR beherrscht den gesamten Kontrastumfang

Die leicht übertriebene Darstellung verdeutlicht den Unterschied: Wo man sich in konventioneller Technik zwischen Hell und Dunkel entscheiden muss, ist ein HDR-Bild sowohl in den hellsten als auch in den dunkelsten Passagen klar und detailreich.

Zwei konkurrierende Systeme

Es gibt zwei konkurrierende Verfahren für Herstellung, Verarbeitung, Uebertragung und Darstellung von HDR-Programmen. "HDR 10" kann von jedem HDR-tauglichen Bildschirm wiedergegeben werden. Das System "Dolby Vision" hingegen benötigt eine spezielle Hardware, die in einem bereits existierenden Bildschirm allerdings nicht nachgerüstet werden kann. Dieses Verfahren reklamiert beste Kontrolle der gesamten Produktionskette und optimale Wiedergabequalität für sich. Die Argumente dafür hat die Firma Dolby in einem ausführlichen, englischsprachigen 23 Seiten Dokument zusammengefasst.

Upscaling

UHD-Bildschirme in der Lage, beliebige HD-Quellen auf 4k „hochzurechnen“. Dabei setzen die modernen UHD-Geräte hoch raffinierte Rechenverfahren ein, die Details ergänzen, die im Full-HD-Bild gar nicht enthalten waren, die aber der Wahrscheinlichkeit nach an die jeweilige Stelle gehören müssten. Und es gibt noch einen Vorteil: Die Zeilenzahl von 2160 ist ein geradzahliges Vielfaches sowohl von 1080 als auch von 720. Das bedeutet, dass sich auf 4k Bildschirmen erstmals beide HD-Qualitätsstufen ohne verlustbehaftetes Umrechnen darstellen lassen. Das resultiert in deutlich höherer Bildqualität bei der Wiedergabe von HDTV-Material.

Audio

Auch in Sachen Audio wird bei UHD Spektakuläres geboten: Bis zu 22+2 Tonkanäle sollen den Hörer aus allen Seiten mit eindrucksvollem, dreidimensionalem Surroundsound umhüllen (Rep. ITU-R BS.2159-4 ): 3 Lautsprecher auf dem Boden, 10 auf Ohrenhöhe, 9 an der Decke incl. einer "voice of god" direkt über dem Kopf, dazu 2 Subwoofer für akustische Urgewalt im tiefsten Bassbereich. Dafür geeignete Tonverfahren sind Dolby Atmos, DTS X und Auro 3D.

UHD-Aufnahmen für HD-Wiedergabe

Auch Fernsehstudios die noch keinen Einstieg in das UHD-Zeitalter geplant haben, benützen gelegentlich bereits UHD-Kameras. Der Grund dafür ist ebenso überraschend wie plausibel: Wenn man eine Szene in 4k Auflösung aufgenommen hat, kann man – wie bei einem ultrascharfen Foto – nachträglich innerhalb der Bildfläche fast beliebige Ausschnitte wählen, in perfektem HD.