Fake-UHD-Fernseher mit zu wenig Subpixeln

LCD-Fernseher mit reduzierter Subpixelanzahl werden mit UHD-Auflösung vermarktet. Welcher Hersteller verkauft dies Fake-UHD-Fernseher?

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Einleitung

Neue LCD-Fernseher mit reduzierter Subpixelanzahl drängen derzeit auf den Markt. Sie verärgern Kunden und schaden dem Siegeszug der UHD-Auflösung. Mir möchten mit diesem Artikel auf den Umstand hinweisen und aufklären.

Wie Bildpunkte funktionieren

Ein einzelner Bildpunkt eines Fernsehers oder Monitors soll nicht nur entsprechend seiner Helligkeit im Signal leuchten, sondern auch die gewünschte Farbe erzeugen. Dabei verwendet man bei Computerbildschirmen wie Fernsehern seit jeher das Prinzip der additiven Farbmischung.

Die Grundfarben Rot, Grün und Blau erzeugen je nach ihrem Mischungsverhältnis die gewünschte Farbe. Wenn alle drei Grundfarben zusammen leuchten, ergibt sich ein weißer Bildpunkt. Grün und Rot zusammen ergeben Gelb und so weiter. Die Subpixel sind so klein, dass sie sich kaum einzeln wahrnehmen lassen, außer man betrachtet die Punkte bei starker Vergrößerung.

Die Bildpunkte in einer Foto-Datei auf dem Computer funktionieren übrigens genauso: Jeder Pixel erhält einen Wert für Rot, Grün und Blau. Somit ist er perfekt kompatibel zu Displays mit RGB-Subpixeln.

Pixel und reguläre Subpixel-Struktur im Vergleich: Ein Bildpunkt auf dem Monitor besteht in der Regel aus drei farbigen Stäbchen (Subpixeln), die dann wieder ein Quadrat bilden
Pixel und reguläre Subpixel-Struktur im Vergleich: Ein Bildpunkt auf dem Monitor besteht in der Regel aus drei farbigen Stäbchen (Subpixeln), die dann wieder ein Quadrat bilden

Zusätzliche Subpixel

Ansätze für zusätzliche Subpixel gibt es schon lange, vor allem Sharp machte unter dem Namen „Quattron“ immer wieder auf sich aufmerksam. Ein gelber zusätzlicher Subpixel sollte dabei gelbe und goldene Farbtöne realistischer machen und auch zur Auflösungserhöhung beitragen. Auch wenn sich in gewissen Situationen Vorteile belegen ließen, blieben jedoch zwei Probleme:

1. Der Farbton des gelben Subpixels befand sich außerhalb des Normfarbraums und sorgte für schwer vorhersehbare Farben, die manchmal toll wirkten aber so nicht von den Filmproduzenten entworfen wurden.

2. Eine Auflösungserhöhung ist nur in geringem Umfang möglich, da die Lage der Subpixel nicht zum Pixelraster der Quelle passt und die zusätzlichen Bildpunkte auch nicht in der Farbe beeinflusst werden können.

AQUOS LED TV von Sharp mit Quattron-Technologie
AQUOS LED TV von Sharp mit Quattron-Technologie (Bild: Sharp)

Prinzipiell kann man sagen, dass gegen zusätzliche Subpixel nicht viel einzuwenden ist, wenn man sie kontrolliert dazu einsetzt, die Displayeigenschaften zu verbessern. Das kennt man aktuell von RGBW OLED-TVs, die ohne zusätzlichen weißen Subpixel nicht so leuchtkräftig wären.

Weniger Subpixel

Anders sieht es aus, wenn man den vermeintlich zusätzlichen Subpixel einsetzt, um andere wegzulassen. Das passiert im Augenblick bei einigen Billig-TVs aus China, hat sich aber überraschender Weise bis zum Markenhersteller LG durchgesetzt, der einige Fernseher als normale UHD-Fernseher vermarktet, ohne auf die besonderen Umstände hinzuweisen. In den USA hat das bereits zu Diskussionen geführt, die von einem LG-Sprecher offiziell beantwortet wurden.

Man vertritt dort offensichtlich die Meinung, dass die Auflösung trotz fehlender Subpixel nicht beeinträchtigt wird. Schließlich lassen sich Normen finden, mit denen der Unterschied nicht oder kaum messbar ist. Andere Teststandards (teilweise aus derselben Normungsgruppe IDM) bleiben dabei unerwähnt.

Hierzulande gehört beispielsweise der LG 43UF6909 zur Gattung der Fernseher mit reduzierter Subpixelanzahl. Welche anderen Geräte auch noch betroffen sind, muss sich erst herausstellen – LG gibt keinen Hinweis auf die Beschränkung und beschreibt das Gerät als UHD-Fernseher mit 3840*2160 Bildpunkten. Zum Preis von aktuell 850 Euro auf Amazon kann man nicht mal von einem besonderen Schnäppchen sprechen, das den Kompromiss rechtfertigen würde. Spätestens wenn man seinen PC anschließt und versucht den Desktop sowie Schriften und Menüs scharf zu bekommen, wird man allerdings enttäuscht. Sämtliche Bildeinstellungen helfen nichts: Viele feine Details im Bild verschwinden einfach und lassen sich auch per Feintuning nicht mehr herausholen.

Rechenbeispiel

Aber werden wir doch mal konkret: Wenn jeder zweite Bildpunkt nur aus einem weißen Subpixel statt RGB-Subpixeln besteht, dann ergeben sich für UHD folgende Verhältnisse:

3840 Bildpunkte x 3 Subpixel = 11.520 Subpixel bei normaler RGB-Struktur.

(1920 Bildpunkte x 3 Subpixel) + (1920 Bildpunkte x 1 Subpixel) = 7680 Subpixel bei RGBW-Struktur.

7.680/11.520=2/3.

Anders gesagt: ein Drittel der Subpixel fehlt.

Nun könnte man argumentieren, dass von 3840 Pixeln in der horizontalen unter gewissen Umständen wie zum Beispiel farbigen Details nur noch weniger als 2561 Pixel übrig bleiben, das Display also nur noch weniger als 3K Auflösung besitzt.

So einfach ist das aber nicht, weil in so einer Situation viel davon abhängt, wie genau die einzelnen Bildpunkte adressiert werden. Außerdem ist die vertikale Auflösung theoretisch unbeeinträchtigt bei 2160 Zeilen.

Aufschluss über das genaue Verhalten eines RGBW-Displays können daher nur Tests geben.

Auflösungstests

Viele Auflösungstests bekannter Normungsgremien wie der ITU, EBU oder SMPTE sowie von THX, CEA und so weiter wurden zunächst praxisgerecht so entwickelt, dass sich die Auflösung eines Displays im Kontrastverhältnis feiner Details messen lässt. Mit RGB-Subpixelstrukturen im Hinterkopf wurden dann der Einfachheit halber vor allem horizontale und vertikale Helligkeitsstrukturen getestet und vermessen.

So ist es dann auch kein Wunder, dass die RGBW-Panels mit reduzierter Subpixelzahl einige Auflösungstests bestehen konnten und deshalb mit gewohnter Marketing-Schönfärberei als UHD tituliert werden. Die entsprechenden Normen und Teststandards sollten deshalb dringend nachgebessert werden.

Mit neuen Auflösungs- und Paneltests wie dem „Advanced UHD Resolution and Panel Test“ von Quality.TV lassen sich die Probleme der reduzierten Subpixelzahl schonungslos entlarven.
Der

Der "Advanced UHD Resolution and Panel Test" von Quality.TV eignet sich zum Auflösungstest von UHD-Fernsehern
Der „Advanced UHD Resolution and Panel Test“ von Quality.TV eignet sich zum Auflösungstest von UHD-Fernsehern. Eine geeignete Kamera mit vergrößerndem Makroobjektiv vorausgesetzt, lassen sich damit Displayparameter auf Subpixelniveau analysieren

In einem Video von Quality.TV wurde das auch bereits vorgeführt. Oben links befindet sich jeweils die Referenz-Struktur des Testbildes. Rechts Oben ist ein UHD-TV mit RGB-Subpixelstruktur zu sehen (Samsung 55JU6450).

Links unten sieht man jeweils das Bild eines RGBW OLED Fernsehers (LG 55EG9609), rechts unten das Bild eines RGBW LCD-Fernsehers mit reduzierter Subpixelzahl (LG 43UF6909).

Mehrere grafische Muster in weiß und RGB zum überprüfen der Pixelstruktur
Diese Pixelstruktur wird von allen Fernsehern ordentlich abgebildet, wenngleich der Kontrast bei RGBW LCD bereits leidet und an den Ecken Aufhellungen entstehen.
Mehrere grafische Muster in grün zum überprüfen der Pixelstruktur
Auch bei der Pyramidenstruktur in Grün kann der TV mit RGBW LCD-Panel noch einigermaßen mithalten. Allerdings wirken die Linien bereits entsättigt und wenn man die grünen Subpixel verfolgt, erkennt man auch dass sie im Gegensatz zu den anderen Ausschnitten nicht exakt in einer Linie stehen
Mehrere grafische Muster in weiß und RGB zum überprüfen der Pixelstruktur
Schon ein 1-Pixel-Karomuster überfordert das RGBW-Panel mit reduzierter Subpixelzahl. Die Struktur geht völlig verloren
Mehrere grafische Muster in grün zum überprüfen der Pixelstruktur
1 Pixel breite Linien in Grün weisen nur noch einen geringen Kontrast auf und sind kaum erkennbar
Mehrere grafische Muster in weiß und RGB zum überprüfen der Pixelstruktur
Sieht man sich einzelne Pixel an, erscheinen sie auf dem RGBW LCD in die Länge gezogen, wobei trotz geringer Subpixelanzahl bis zu 5 Subpixel verwendet werden
Mehrere grafische Muster in weiß und RGB zum überprüfen der Pixelstruktur
Große Überraschung: Das Gitter auf weißem Grund ist zwei Pixel dick. Das entspricht der halben UHD-Auflösung bzw. Full HD. Obwohl das für ein UHD-Display kein Problem darstellen sollte, ist die horizontale Abgrenzung bereits unscharf. Selbst ein Full HD Panel kann das besser!
Mehrere grafische Muster in weiß und RGB zum überprüfen der Pixelstruktur
Ähnliches Problem bei 2×2-Pixel Karomustern: Das RGBW Panel kann die Abgrenzungen nicht mehr scharf darstellen

Im folgenden Video von Quality.TV sind noch mehr Beispiele für die Kompromisse der Pixelstruktur zu sehen.

Quality.TV advanced UHD resolution and panel test | Example: RGBW LCD and OLED subpixel analysis

Video abspielen: Das Video wird von YouTube eingebettet. Es gelten die Datenschutzerklärungen von Google

Video Quality.TV

Unser Rat

Lassen Sie sich nicht neppen! Für ordentliches UHD benötigt jeder Bildpunkt der Quelle einen diskret adressierbaren Bildpunkt auf dem Display, der sich zudem farblich beeinflussen lässt. Das funktioniert im Augenblick nur bei Displays mit mindestens drei Subpixeln. Für sauberes UHD benötigt man deshalb mindestens 24,88 Millionen Subpixel (3840*2160*3) auf dem Schirm. Die Hersteller sollten Ihre Kunden – zumindest auf Anfrage – über die Zahl der Subpixel für ein Display informieren oder diese Angabe in die technischen Daten einpflegen, um mehr Transparenz zu schaffen. UHD-TVs, die bereits bei manchen Details in HD-Auflösung Darstellungsprobleme haben und viele UHD-Strukturen komplett verwaschen, dürfen zurecht „Fake-UHD“ genannt werden. In Anbetracht der technischen Schwächen ist das noch freundlich ausgedrückt.

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