Perfekter Bildgenuss: Auf die Bildfrequenz kommt es an!

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Einleitung

Die Überschrift mag zunächst verwirren. Denn anders als der gute, alte Röhrenbildschirm (CRT), liefert ein Liquid Crystal Display (LCD) konstruktionsbedingt immer ein flimmerfreies Bild. Im Computerbereich haben sich zur Ansteuerung 60Hz durchgesetzt. Das verleitet zu der Annahme, dass dieses Thema auch für LCD-TVs keine Rolle mehr spielt.

Tatsächlich ist die Notwendigkeit, Filmmaterial mit der richtigen Bildwiederholfrequenz wiederzugeben, erst seit vergleichsweise kurzer Zeit in den allgemeinen Blickpunkt geraten. Lange beschäftigten sich nur Insiderkreise und Technikfreaks damit. Auch die Hersteller wenden sich der Problematik inzwischen verstärkt und deutlich offensiver zu. Gerade deswegen ist es wichtig, dieses unterschätzte Thema zu beleuchten.

TFTs sind Hold-Type-Displays

Zu Beginn ein kurzer Blick auf ein entscheidendes Merkmal von TFT-Monitoren: Es handelt sich um sogenannte „Hold-Type-Displays“, d.h. der Zustand eines Pixels bleibt über die Dauer einer Bildperiode, also der Anzeige eines einzelnen Bildes, unverändert. Genau dies führt zur flimmerfreien Darstellung, bringt aber als Nachteil die bekannte Bewegungsunschärfe von TFTs mit sich.

Sie beruht auf den Wahrnehmungseigenschaften des menschlichen Auges. Auch schnellere Pixelschaltzeiten (Reaktionszeit) können dies nicht verhindern. Die Bildwiederholfrequenz bestimmt die Häufigkeit, mit der das Bild neu aufgebaut wird. Sichtbare Vorteile können hier natürlich nur im Rahmen der Reaktionszeit bestehen.

Die im Computerbereich üblichen 60Hz sind dabei ein brauchbarer Wert, ein guter Kompromiss aus Bandbreitenbedarf, technischen Eigenschaften und Bedienbarkeit. Letztere kann bei sehr geringen Bildwiederholfrequenzen durchaus eingeschränkt sein, da beispielsweise der Mauszeiger nicht mehr so genau positioniert werden kann.

Diese Einschränkung tritt jedoch nur bei sehr hochauflösenden Displays und bestimmten Ansteuerungsvarianten auf, weil der zur Verfügung stehenden Übertragungsbandbreite fürs Bild Grenzen gesetzt sind. Für den Heimanwender ist die Problematik irrelevant, denn selbst 30 Zoll WQXGA-Displays mit 2.560 x 1.600 Pixeln können mit handelsüblichen Grafikkarten bei 60Hz betrieben werden.

Die zunehmende Verbreitung von Desktop-TFTs, Breitbild-Formaten und das enorme Größenwachstum haben es mit sich gebracht, dass die Geräte seit einigen Jahren zunehmend auch für die Wiedergabe von Videos genutzt werden.

Dieser Umstand hat allerdings nicht gerade dazu beigetragen, das Bewusstsein für die Wichtigkeit einer materialgerechten Bildwiederholfrequenz zu steigern und sorgte eher für eine gewisse „Abhärtung“ des Betrachters gegenüber Rucklern und anderen Bildbeeinträchtigungen.

Vorliegende Bildformate und deren Eigenschaften

Dies führt uns direkt zu einer Kernfrage: Was ist überhaupt eine „materialgerechte Zuspielung“? Zur Beantwortung müssen wir zunächst festhalten, welche unterschiedlichen Materialien vorliegen können. Gleichzeitig ist es sehr wichtig, zwischen dem Bildsignal und dem transportierten Inhalt zu unterscheiden.

Zur weiteren Vereinfachung unterscheiden wir im Folgenden noch zwischen „Broadcastmaterial“ (Fernsehen/ Rundfunk), DVD und den neuen HD-Medien, also Blu-ray und HD-DVD. Die verwendeten Fachbegriffe und Grundlagen werden in unserem Deinterlacing-Artikel ausführlich erklärt.

PAL-Broadcast:

Im europäischen Raum bzw. PAL-Einzugsgebiet ist die Sache noch sehr übersichtlich. Hier haben wir es fast ausschließlich mit 50Hz-Interlacedsignalen zu tun. Diese können entweder tatsächlich Interlacedmaterial (Halbbilder) beinhalten, das entsprechend aus 50 fields/s besteht, oder aber es liegt progressives Bildmaterial (Vollbilder) zugrunde.

Weil LCD-TVs auf Vollbilddarstellung basieren, muss in jedem Fall ein Deinterlacing stattfinden. Dabei soll es an dieser Stelle zunächst egal sein, ob dieser Vorgang im TV selbst, im DVD-Player oder anderen externen Geräten stattfindet. Wichtig ist das Endergebnis: Das besteht aus 50fps (engl. frames per second, Bilder pro Sekunde).

Die Bildwiederholfrequenz des Displays sollte nun idealerweise zu dieser Framerate passen. In diesem Fall wären z.B. 50Hz / 100Hz / 150Hz geeignet, also die Frequenz des Materials und ganzzahlige Vielfache davon. Zu diesem Zweck können die Frames einfach mehrfach angezeigt werden, z.B. bei 100Hz zweimal hintereinander, ohne dass sich am Seheindruck etwas ändert.

Allerdings steigt der Bandbreitendarf für die Signalübertragung natürlich stark an und so sind 50Hz die gängige Lösung. 60Hz führen dagegen nicht zu einem idealen Ergebnis, weil die Frames nicht völlig linear ausgegeben werden können. Dass heißt, nicht jeder Frame wird über die gleiche Zeitdauer angezeigt; es entstehen zusätzliche Ruckler, die besonders bei Kameraschwenks auffallen: Das sogenannte Juddering.

Ein 50Hz-Interlacedsignal kann auch Material aus progressiver Quelle enthalten, also z.B. Filmmaterial. Dieses wird weltweit mit 24fps aufgezeichnet. Mit einem kleinen Kniff, der aus einer leichten Beschleunigung des Materials auf 25fps besteht, allgemein als PAL-Speedup bekannt, kann man aber eine optimale Kompatibilität erreichen.

Ein Frame kann so nämlich bequem auf zwei Fields verteilt werden. Es liegt dann wieder besagtes 50Hz-Interlacedsignal vor. Nach dem auch hierbei notwendigen Deinterlacing haben wir allerdings, sofern die Filmkadenz (in diesem Fall 2:2) korrekt erkannt wurde, 25fps vorliegen anstelle der ehemals 24fps.

Halbbilderstellung: Aus einem Frame werden zwei Fields (2:2 Pulldown)
Halbbilderstellung: Aus einem Frame werden zwei Fields (2:2 Pulldown)

Die optimale Bildwiederholfrequenz des Monitors beträgt also 25Hz und die ganzzahligen Vielfachen, also 50-, 75-, 100Hz usw. Damit auch Videomaterial vernünftig angezeigt werden kann, sind 50Hz die übliche Lösung. Desktop-TFTs unterstützen im Regelfall nur 60Hz, manchmal aber auch etwas höhere Frequenzen.

Werden auch 75Hz angeboten, ist dies ein brauchbarer Weg, um eine flüssige Darstellung von Filmmaterial in PAL-Gebieten zu erreichen. Oft rechnet der Bildschirm allerdings intern auf eine ungeeignete Frequenz um, worauf wir später noch eingehen.

50Hz-Interlacedsignal (PAL)
50Hz-Interlacedsignal (PAL)

NTSC-Broadcast:

Im NTSC-Einzugsgebiet haben wir es typischerweise mit 60Hz-Interlacedsignalen zu tun. Auf den ersten Blick also eine sehr komfortable Situation, da die für Desktop-TFTs ebenfalls übliche Bildwiederholfrequenz von 60Hz eine optimale Darstellung verspricht. Das gilt tatsächlich, wenn das 60Hz-Signal Videomaterial transportiert.

In diesem Fall liegen 60 fields/s vor, die nach dem Deinterlacing 60 fps ergeben. Die Bildwiederholfrequenz sollte entsprechend bei 60Hz bzw. Vielfachen davon liegen. Komplizierter wird es bei einer Filmquelle: Wie im Absatz PAL-Broadcast angesprochen, liegen in diesem Fall 24fps vor. Eine Beschleunigung des Materials kommt aufgrund der großen Differenz zur Zielfrequenz (30fps) nicht in Frage. Die Verteilung auf 60 fields/s kann in keinem Fall linear erfolgen. So wird ein Frame auf zwei Fields, der Folgende auf drei Fields verteilt und der dritte Frame wiederum auf zwei Fields usw. (3:2 Pulldown).

Halbbilderstellung: Aus einem Frame werden abwechselnd zwei bzw. drei Fields erstellt (3:2 Pulldown)
Halbbilderstellung: Aus einem Frame werden abwechselnd zwei bzw. drei Fields erstellt (3:2 Pulldown)

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