Seit 1936 existieren Bestrebungen, die Videoauflösung aktueller Fernsehübertragungen zu erhöhen. Diese Sammlung von Fernsehnormen wird als hochauflösendes Fernsehen bezeichnet. Die heutige Umsetzung ist das High Definition Television.

Zeit des Analogfernsehens (ca. 1930–1980) Schwarzweiß (1930er–1950er) mini|Plakette des Greater London Council mit Hinweis zum BBC „High Definition“ Regelbetrieb 2. November 1936 Im November 1936, zum Sendestart des vollelektronischen BBC Television Service, wurde erstmals das schwarz-weiße 405-Zeilen-System von Marconi/EMI als hochauflösend bezeichnet, um es von den anderen damaligen Versuchen mit anfangs nur 30 (ab 1928), später 120 Zeilen von John Logie Baird (ebenfalls Großbritannien) und 180 Zeilen (in Deutschland verwendet durch den Fernsehsender Paul Nipkow) abzugrenzen. Die Ausstrahlung erfolgte vom Südost-Turm des Alexandra Palace (Wood Green, London). Eine Tafel erinnert dort an dieses Ereignis.

Fernsehübertragung mit 1029 Zeilen (frühes HDTV)

Im Sommer 1940 wurde erstmals in der Geschichte der Fernsehtechnik einem ausgewählten Kreis ein Fernsehbild von mehr als 1000 Zeilen vorgeführt. Die Übertragung erfolgte nach dem Zeilensprungverfahren mit 1029 Zeilen bei 25 Bildwechseln. Durch den Bau dieser Übertragungsanlage sollte die Frage geklärt werden, mit welchen Mitteln sich Bilder solch großer Auflösung herstellen lassen und ob die Wirkung solcher Bilder den mit der Erhöhung der Zeilenzahl verbundenen Aufwand lohnt. Ferner sollten die Möglichkeiten untersucht werden, diese hochzeiligen Bilder drahtlos oder über Kabel zu übertragen. Als Abtasteinrichtung kam zunächst nur ein Sondenrohr infrage, da dieses eine mechanisch definierte Abtastblende besitzt und zudem die Bildpunktgröße durch Verändern des elektronenoptischen Abbildungsmaßstabes in gewissen Grenzen variiert werden kann.

Die Bildgröße auf der Photokathode beträgt etwa 5 cm × 6 cm. Bei einer Kathodenempfindlichkeit von 40 μA/Lumen ergibt sich nach Verstärkung über einen 21-stufigen Sekundärverstärker an einem Widerstand von 500 Ohm ein genügend schrotfreies Bildsignal von etwa 50 mV. Die Verstärker übertragen Frequenzen bis 20 MHz ohne im Bild sichtbare Laufzeitfehler, die trägerfrequente Bandbreite ist bei Zweiseitenbandübertragung auf ±15 MHz begrenzt (30 % Amplitudenabfall).

Ein kleiner Sender auf 1,5 m Wellenlänge bei etwa 10 Watt Antennenleistung, dessen Endstufe am Bremsgitter moduliert ist, wurde gebaut, ebenso der zugehörige Empfänger, dessen Zwischenfrequenzband 40 bis 70 MHz beträgt. Der ZF-Verstärker hat sechs Gegentaktstufen mit der Röhre EFF 50. Bei der drahtlosen Übertragung ist es infolge der großen Bandbreite schwierig, Störsender vom ZF-Teil fernzuhalten. Für die Übertragung erwiesen sich Wellenlängen im Dezimetergebiet geeigneter, damit die Mischstufe keinesfalls Frequenzen des ZF-Bandes durchlässt. Versuchsweise wurde auch eine Kabelübertragung über eine Länge von etwa 30 m durchgeführt, bei einem Wellenwiderstand des Kabels von 150 Ohm. Diese Übertragungsanlage enthält einschließlich der Modulations- und Demodulationsstufen 27 Verstärkerstufen. Eine Minderung der ursprünglichen Bildqualität war nicht zu bemerken. Es wurden Empfänger gebaut, welche den hohen Anforderungen an Auflösung genügten. Besondere zur Erzielung der großen Steuerspannung notwendige Verstärker, deren Endstufe im Gitterstrombereich arbeitete, wurden entwickelt. Auch Projektionsröhren von 18 cm wurden hergestellt, wobei die zur Wiedergabe von 1029 Zeilen erforderliche Schärfe durch Verwendung einer langen Konzentrierspule erzielt wurde. Die Empfangsbilder besaßen außerordentlich hohe Brillanz und einwandfreie Schärfe, welche die eines 16-mm-Schmalfilmbildes übertraf.

Die Versuche ergaben, dass die Übertragung von Fernsehbildern mit 1029 Zeilen mit den zur Verfügung stehenden technischen Mitteln möglich ist. Die bei Ausschöpfung aller Möglichkeiten erzielbare Bildqualität übertrifft jedoch wesentlich die Anforderungen, die zumindest für Heimempfang an eine gute Bildübertragung gestellt werden.

Die Entwicklung und der Bau der vorstehend beschriebenen Fernsehgeräte war eine Gemeinschaftsarbeit der Fernseh G.m.b.H., an der neben Rolf Möller und Georg Schubert, welche als technische Geschäftsführer die allgemeine Entwicklungsrichtung bestimmten, und den Physikern und Entwicklungsingenieuren auch zahlreiche weitere Mitarbeiter Anteil haben, welche insbesondere die Fülle der damit verbundenen technischen Kleinarbeit bewältigten.

Schon bei der Festlegung der normalauflösenden Fernsehnormen der Welt Ende der 1940er-Jahre musste man sich bei der Festlegung der Zeilenanzahl und Videobandbreite gegenüber dem Wünschenswerten deutlich einschränken. Praktisch standen zur Übertragung von Fernsehen 80 bis 90 MHz Hochfrequenzbandbreite (HF) zur Verfügung. Beherrschbare und bezahlbare Hochfrequenztechnik endete bei 200 bis 300 MHz. Es dauerte rund 25 Jahre, bis Aufnahme- und Wiedergabetechnik die Formate mit 405 (Großbritannien und Irland, bis 1985, ab 1967 langsam durch 625 Zeilen ersetzt) bis 819 Zeilen (Frankreich, bis 1983, ab 1975 langsam durch 625 Zeilen ersetzt) ansatzweise ausreizten. Zur Synchronisierung der Bilder wurde ursprünglich die Netzfrequenz benutzt. Diese beträgt 50 Hz (Europa, Afrika, Asien (inkl. östl. Japan), Australien) oder 60 Hz (Amerika, westl. Japan, Südkorea). Die Bilder wurden mit der halben Netzfrequenz gesendet, also 25 oder 30 Bilder in der Sekunde. Hierdurch konnte ein flüssiger Bewegungseindruck erreicht werden, was jedoch zur Vermeidung des Flimmerns nicht ausreicht. Hier hilft das Zeilensprungverfahren, welches zwei Halbbilder mit versetzten Zeilen sendet (interlaced). Das erste Halbbild mit den Zeilen 1, 3, 5, 7 … und das zweite mit 2, 4, 6, 8 … Somit wird erreicht, dass das Bild nicht mehr flimmert, die einzelne Zeile flimmert noch, was jedoch bei einem angemessenen Betrachtungsabstand nicht auffällt.

Farbe (1950er–1980er) Die ersten öffentlichen Farbfernsehsendungen wurden 1953 in den USA im NTSC-Verfahren (525 Zeilen, davon maximal 486 sichtbar) ausgestrahlt, Europa folgte ab 1966 mit dem französischen SECAM- und dem von Walter Bruch entwickelten PAL-Verfahren (625 Zeilen). Bruch (bei Telefunken) hat auch die Grundlagen für das MAC-System erfunden (1973 als „Trisec“ vorgestellt), das später in Europa zu D2-MAC (625 Zeilen) und HD-MAC (1250 Zeilen) weiterentwickelt wurde. Unabhängig von dem Problem der verschiedenen Normen (NTSC, PAL, SECAM) fanden die ersten Versuche zu HDTV Ende der 1970er bis Anfang der 1980er Jahre statt. Treibende Kräfte waren das IEEE und die SMPTE.

Untersuchungsergebnisse Aus ihren Untersuchungen im Zeitraum 1978 bis 1982 ergaben sich folgende Ziele für ein hochauflösendes Fernsehen: Die Zeilenzahl sollte auf 1125 bis 1500 (Farbe) oder 2125 (Schwarz-Weiß) erhöht werden, um die Zeilenstruktur nicht mehr wahrnehmbar zu machen und ein schärferes Bild mit mehr Details zeigen zu können. Das Bildseitenverhältnis sollte von 4:3 auf 5:3 bis 6:3 gestreckt werden, um sich dem menschlichen Gesichtsfeld und der Kinoprojektion anzunähern. Zur Reduzierung des Flimmerns größerer heller Flächen und horizontaler Linien sollte die Halbbildfrequenz mindestens auf 60 Hz erhöht und, sobald technisch möglich, durch mehrfaches Auslesen und Anzeigen digitaler Bildspeicher weiter verbessert werden. Durch Erhöhung der Videobandbreite für das Helligkeitssignal auf 20 bis 50 MHz sollte die Bildschärfe verbessert werden. Die getrennte Übertragung von Farbart und Helligkeitssignal mit Bandbreiten zwischen 5,5 und 12,5 MHz würde Cross-Luminance-Störungen (Übersprechen von Farbinformation in die Helligkeitsübertragung) verhindern. Wie schon die Stereo-Audiosignale sollte zukünftig auch Video per Frequenz- statt Amplitudenmodulation übertragen werden, was Rauschen und Geisterbilder sowie andere auftretende Störungen verringern sollte. Da dies ohne die erst später verfügbar gewordene Video-Irrelevanzkodierung jedoch utopisch hohe notwendige HF-Bandbreite bedeuten würde, kämen als Übertragungsverfahren nur Satellit und Glasfaser in Betracht, wobei 60 Standard- und 30 HDTV-Sender angestrebt wurden.

Wegen der hohen Kosten, die HDTV damals mit sich gebracht hätte, und der ungewissen technischen Entwicklung im Digitalbereich wurde die Einführung auf unbestimmte Zeit verschoben.

In der Bundesrepublik startete Broder Wendland 1979 erste Forschungen zum HDTV am Institut für Nachrichtentechnik der Universität Dortmund. Wendland erarbeitete technische Grundlagen für ein eigenständiges HDTV-System, die ihrerseits wiederum der Ausgangspunkt für den europäischen, sogenannten „Eureka-Standard“ als HDTV-Normvorschlag aus Europa bildeten. Auch das Heinrich-Hertz-Institut begann zu Anfang der 1980er-Jahre mit seinen Forschungen zur „hochauflösenden Darstellung farbiger Bewegtbilder“ und anderer Fragen von HDTV. Ab 1986 wurde dann die Forschung europaweit im Rahmen der Forschungsinitiative EUREKA koordiniert und gebündelt. In den USA begann das Interesse an HDTV im Jahre 1982, als die National Association of Broadcasters (NAB) ein Advanced Television Systems Committee (ATSC) in Washington gründete. Seitdem gab es in den USA verschiedene Forschungen und Entwicklungen im Bereich von Fernsehsystemen, nicht alleine nur bei HDTV, sondern auch bei Zwischenformen.

Teildigitale Zeit (1980er–1990er) MAC Ende der 1980er-Jahre kam HDTV in Europa wieder in die Diskussion. Bei diesem Vorstoß konzentrierte man sich im Gegensatz zu den Machbarkeitsstudien zehn Jahre zuvor mehr auf einen gangbaren Aufrüstungspfad und entwickelte das MAC-Verfahren (Multiplexed Analogue Components). HD-MAC sollte die zweite Stufe einer Verbesserung sein, deren erste Stufe das für Satellitenübertragung entwickelte D- bzw. D2-MAC war, das sich allerdings aus verschiedenen Gründen bei Endanwendern (mit Ausnahme skandinavischen Bezahlfernsehens) nicht durchsetzen konnte.

HD-MAC ist ein sehr komplexes analog-digitales Hybridsignal, erzeugt mit einem modifizierten D2-MAC-Encoder. Es überträgt 1250 Zeilen/Bild und 50 Halbbilder/Sekunde im 16:9-Format und konnte mit einem 625-Zeilen-D2-MAC-Empfänger in Normalauflösung dekodiert werden, wobei im Gegensatz zu früheren Analogverfahren alle Zeilen für das Bild genutzt werden konnten. Die Olympischen Spiele 1992 in Barcelona wurden teilweise in dieser Norm übertragen und europaweit mit etwa hundert HD-MAC-Empfangsgeräten (zum Teil große Rückprojektionsgeräte) an ausgewählten Standorten vorgeführt. Die Produktion von hochwertigen Videofilmen in HDTV-Qualität und 16:9 wurde noch jahrelang durch die EU finanziell gefördert. Deren vierfache Auflösung macht sich bei hochqualitativer PALplus- oder Digitalaussendung auch auf guten PAL(plus)- oder Digitalempfängern noch bemerkbar.

MUSE In Japan fanden Voruntersuchungen zu HDTV seit 1964 statt. Von 1989 bis 2007 wurden Programme im MUSE-Format über Satellit in HDTV parallel zum SDTV-Format mit 480 Zeilen ausgestrahlt.

MUSE übertrug Bilder analog, die Signalverarbeitung geschah aber digital und erforderte aufgrund getrennter Signalverarbeitung für bewegte und stationäre Bildbereiche Datenspeicher zum Zwischenspeichern. Bewegte und stationäre Bildbereiche wurden unterschiedlich verarbeitet. Die Bewegungserkennung geschah unabhängig von Encoder und Decoder, sodass Signalrauschen oder bestimmte Bildmuster zu Bildfehlern führen konnten. Bilder wurden vertikal wie horizontal 2:1 unterabgetastet, das Abtastraster aber von Bild zu Bild verändert. Stationäre Bildelemente konnten daher wieder mit voller Auflösung rekonstruiert werden (1600 × 960), bewegte Elemente nur mit halber Auflösung (800 × 480). Im Gegensatz zu MAC-Systemen, die ja bestehende Farbsysteme ablösen sollten, beschreibt MUSE nur die Verarbeitung des Luminanzsignals. Es enthält keine eigene Farbübertragungsnorm, sondern implementiert eine angepasste Variante des amerikanischen NTSC-Farbsystems.

PALplus