mini|Offizielles Logo für Ultra HD mini|Bildschirmgröße verschiedener Auflösungen bezogen auf gleiche Pixelgröße, in Bezug auf die Pixelgröße von NTSC

Die UHDTV-Standardisierung spezifiziert mit 4K Ultra HD (3840 × 2160 Pixel) und 8K Ultra HD (7680 × 4320 Pixel) zwei digitale Videoformate. Sie wurde ab 2007 von der SMPTE, ITU, CEA und dem DVB-Projekt vorangetrieben.

SMPTE (2007) Die Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) definierte 2007 als UHDTV1 und UHDTV2 zwei UHDTV-Formate, welche die Spezifikationen einer Auflösung von 3840 × 2160 Pixel (UHDTV1) oder 7680 × 4320 Pixel (UHDTV2), von quadratischen Pixeln (Verhältnis 1:1) für ein Seitenverhältnis von 16:9, einer Bildrate von 23,976, 24, 25, 29,97, 30, 50, 59,94, 60, 100, 119,88, oder 120 Hz im Vollbildverfahren, des RGB-Farbraums mit 4:4:4, 4:2:2, oder 4:2:0 Farbunterabtastung, einer Farbtiefe von 10 bpc () oder 12 bpc () und den farbmetrischen Eigenschaften, welche die Primärfarben, Quantisierungsparameter und die elektro-optische Übertragungsfunktion umfasst und später in der ITU-R-Empfehlung BT.2020 standardisiert wurde, wobei UHDTV1 auch die Primärfarben bis zu 60 Hz gemäß BT.709 verwenden darf, umfasste.

ITU (2012) Die in Genf ansässige UN-Sonderorganisation Internationale Fernmeldeunion (, ITU) übernahm die Spezifikationen der beiden Videoauflösungen von der SMPTE. Im Mai 2012 wurde UHDTV als Standard angekündigt. und am 23. August 2012 in der ITU-R-Empfehlung BT.2020 veröffentlicht. An der Erarbeitung beteiligt waren unter anderem die italienische RAI, die britische BBC und die japanische Rundfunkgesellschaft NHK in Zusammenarbeit mit der dortigen Geräteindustrie.

CEA (2012) Die Consumer Electronics Association (CEA, seit 2015 Consumer Technology Association, CTA) beschloss am 18. Oktober 2012, dass „Ultra HD“ die davor propagierte Bezeichnung „4K“ ersetzen soll. Im Handel werden dennoch auch die Begriffe „4K“ oder „UHD“ verwendet. Weiterhin wurde beschlossen, dass Ultra-HD-Fernseher mindestens eine Bildauflösung von 8 Megapixel mit einer horizontalen Auflösung von 3.840 Pixeln und einer vertikalen Auflösung von 2.160 Pixeln (also viermal so viele Pixel wie Full HD) und ein Bildschirm im Seitenverhältnis 16:9 oder breiter haben müssen. Außerdem sollen sie über mindestens einen digitalen Eingang verfügen, der das native Videosignal von 3840 × 2160 Pixeln übertragen kann. Dafür geeignet wäre der DisplayPort 1.2 mit 4 Leitungen und einer Datenübertragungsrate von 2160 MByte/s (17,28 GBit/s), aber durchgesetzt hat sich HDMI ab Version 2.0.

DVB-Projekt (ab 2015) Das DVB-Projekt erarbeitete schließlich in drei Phasen eine für Fernsehsender und Gerätehersteller wichtige Standardisierung, die jeweils vom Europäischen Institut für Telekommunikationsnormen (, ETSI) und der Europäischen Rundfunkunion (, EBU) in der technischen Spezifikation TS 101 154 veröffentlicht wurde.

Phase 1 (UHD-1) In der ersten Phase ging es um die Erhöhung der Bildauflösung unter Beibehaltung weiterer schon für HDTV gültigen Spezifikationen wie Bildrate, Dynamikumfang und Audio. Im Vortrag von Virginie Drugeon, Chairwoman der DVB-Arbeitsgruppe Technical Module on Audio & Video Coding (DVB TM-AVC) am 8. März 2018 wurde der Standard auch mit DVB-MPEG/UHD phase 1 bezeichnet. Die Arbeitsgruppe verabschiedete ihn Anfang Juli 2014, er wurde im März 2015 in der Version 2.1.1 von ETSI TS 101 154 veröffentlicht und umfasst folgende Spezifikationen: Auflösung: 3840 × 2160 Pixel, Bildrate: 24, 25, 30, 50 oder 60 Hz Videocodec: HEVC Level 5.1 mit Bildrate max. 64 Hz und in der Hauptstufe (Main Tier) Bitrate max. 40 Mbit/s Dynamikumfang: SDR Farbmetrik gemäß BT.709 oder BT.2020 mit nicht konstanter Leuchtdichte, Farbquantisierung: 8 Bit (wie HDTV) oder 10 Bit, gemäß BT.709 mit 4:2:0-Farbunterabtastung (Chrominanz horizontal und vertikal halbiert) im Consumer-Bereich (H.264/H.265-Streaming), 4:2:2-Farbunterabtastung (Chrominanz horizontal halbiert) beim Broadcasting und 4:4:4-Farbunterabtastung (volle Chrominanz, drei Farbwerte pro Pixel) in der Postproduktion und bei RAW und Audio: Mehrkanal-Tonsysteme Dolby Digital (AC-3, bereits im Juli 2000 in der Version 1.4.1 von ETSI TS 101 154 spezifiziert) und 5.1.

Phase 2 (UHD-1) In der zweiten Phase ging es u. a. um die Erhöhung der Bildrate und des Dynamikumfangs sowie die Unterstützung weiterer Audio-Standards unter Beibehaltung der Bildauflösung. In dem zuvor erwähnten Vortrag wurde der Standard auch mit DVB-MPEG/UHD phase 2 bezeichnet. Er wurde im Februar 2017 in der Version 2.3.1 von ETSI TS 101 154 veröffentlicht und umfasst folgende Spezifikationen: Auflösung: 3840 × 2160 Pixel, Bildrate: max. 120 Hz, Videocodec: HEVC, auch Level 5.2 mit Bildrate max. 128 Hz und in der Hauptstufe (Main Tier) Bitrate max. 60 Mbit/s, Dynamikumfang: HDR, Farbmetrik gemäß BT.2020 mit nicht konstanter Leuchtdichte, Farbquantisierung: 10 Bit oder 12 Bit mit 4:2:2-Farbunterabtastung im Consumer-Bereich und Ton: 22.2-Kanal 9 von oben 10 auf Ohrhöhe 3 von unten 2 für Effekte im Bass-Bereich. Außerdem wird Next Generation Audio (siehe auch Auro-3D, Dolby Atmos und DTS-X) unterstützt. Die maximale Bildrate liegt auch deutlich höher als die bei IMAX-HD und DCI 48P (48 Vollbilder pro Sekunde) verwendete Rate.

Phase 3 (UHD-2) In der dritten Phase seit 2021 wird die Bildauflösung auf 7680 × 4320 Pixel erhöht, löst also in Höhe und Breite jeweils viermal so fein wie Full HD bzw. zweimal so fein wie Ultra HD auf. Die Pixelzahl ist somit sechzehn- bzw. viermal so hoch, beträgt rund 33,2 Megapixel und benötigt eine Datenrate von 24 Gbit/s. Die übrigen Spezifikationen entsprechen denen der Phase 2. FUHD bietet eine höhere Auflösung als der 35-mm-Film. Ihr Nutzen wird einerseits mit den immer größer werdenden Bildschirmen und andererseits mit der sogenannten Hyper-Sehschärfe begründet. FUHD wurde in Japan unter der Bezeichnung Super Hi-Vision im Dezember 2018 mittels Satellitenfernsehen eingeführt. In Europa wird FUHD in absehbarer Zeit nicht eingeführt. Die TV-Hersteller konzentrieren sich stattdessen darauf die Kontrast- und Farbqualität bei UHD zu verbessern.

8KA und CTA (2019) Die im Januar 2019 von Samsung, Panasonic, TCL Electronics und Hisense sowie dem taiwanesischen Display-Hersteller AU Optronics gegründete 8K Association (8KA) und die Consumer Technology Association (CTA, vor 2015 Consumer Electronics Association, CEA) erarbeiteten 2019 zwei verschiedene Normen für die Zertifizierung von 8K-UHD-Fernsehgeräten.

8KA-Spezifikationen Die 8KA verabschiedete im September 2019 die folgenden sogenannten „Performance Specifications“: Auflösung: 7.680 × 4.320 Bildpunkte, Bildwiederholungsrate: 24, 30 und 60 Bilder pro Sekunde Displayhelligkeit: Spitzenhelligkeit höher als 600 Nits, Codec: mindestens HEVC (H.265) und HDMI-Anschlüsse: mindestens einmal HDMI 2.1 Geräte, die diese Normen erfüllen, können das Logo „8K Association Certified“ erhalten. Im Januar 2021 erfolgte ein erstes Update, das zusätzlich die Unterstützung des AV1-Codec und mehrdimensionale Surround-Sound-Formate fordert. Ein Jahr später kam das zweite Update, das die Unterstützung von VRR (Variable Refresh Rate) fordert und mit Ambient Contrast Ratio (ACR) eine neue Metrik für das Raumlicht-Kontrastverhältnis einführt, um eine gute Bildqualität bei Tageslicht zu garantieren.

CTA-Spezifikationen Gleichzeitig mit der 8KA stellte die CTA folgende Normen auf: Auflösung: 7.680 × 4.320 Bildpunkte, Kontrastmodulation: mindestens 50 %, Bildwiederholungsrate: 24, 25, 30, 50 und 60 Bilder pro Sekunde sowie die entsprechenden fraktionalen Bildraten, HDMI-Anschlüsse: mindestens einmal Unterstützung von 8K-Signalen bis 60 fps und 10-Bit Farbtiefe ohne Angabe der HDMI-Version Geräte, die diese Normen erfüllen, können das offizielle „8K Ultra HD“-Logo erhalten.

Vergleich Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Standards lag im Fokus der Bewertung: Während die 8KA den Schwerpunkt auf die Gesamtleistung des Fernsehers im Alltag wie Helligkeit, Anschlüsse und Codecs legte, konzentrierte sich die CTA streng auf die physikalische Messung der Bildschärfe. Angewendet wird hierbei die Kontrastmodulation, welche misst, wie sauber ein Bildschirm ein feines Raster aus abwechselnd ein Pixel breiten schwarzen und weißen Linien darstellen kann. Fällt der Wert der Kontrastmodulation unter 50 Prozent, nimmt das menschliche Auge die Pixelstruktur nicht mehr als native 8K-Auflösung wahr, selbst wenn tatsächlich 33 Millionen Pixel auf dem Panel verbaut sind.

+ Vergleich der 8KA- und CTA-Normen Kriterium 8KA-Norm CTA-Norm Auflösung 7680 × 4320 Pixel 7680 × 4320 Pixel Kontrastmodulation - mindestens 50 % Bildwiederholungsrate 24, 30 und 60 Bilder pro Sekunde 24, 25, 30, 50 und 60 Bilder pro Sekunde Variable Refresh Rate erforderlich - Spitzenhelligkeit mindestens 600 Nits - HDMI-Standard 1 × HDMI 2.1 1 × 8K, 60 fps, Farbtiefe 10-Bit Videocodecs HEVC und AV1 - Audio mehrdimensionaler Surround-Sound -

Einzelnachweise

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