High Definition Television [] (HDTV, engl. für „hochauflösendes Fernsehen“) ist ein Sammelbegriff, der eine Reihe von Fernsehnormen bezeichnet, die sich gegenüber dem Standard Definition Television (SDTV) durch eine erhöhte vertikale, horizontale oder temporale Auflösung auszeichnen.
Zu verschiedenen Zeiten verstand man aufgrund des jeweiligen Standes der Technik andere Auflösungen als hochauflösend. Aktuell sind Vertikalauflösungen von 720 Pixeln und 1080 Pixeln gebräuchlich, die durch Zusatzbezeichnungen wie 720p, 1080p und 1080i unterschieden werden. Mit Full HD wird die Eigenschaft eines HDTV-fähigen Gerätes (Fernseher, DVD-Player, Videokamera, Set-Top-Box, Spielkonsole, Smartphone) bezeichnet, eine HD-Auflösung von 1920 × 1080 Pixeln ausgeben oder aufzeichnen zu können. Die älteren Fernsehstandards der CCIR (West) bzw. OIRT (Ost) mit den Farbmodulationssystemen PAL und SECAM bieten zum Vergleich 576 Zeilen; das nordamerikanische NTSC 480 Zeilen.
„HDTV“ sollte nicht mit dem Bildformat 16:9 beim digitalen Fernsehen (DTV, in Europa im DVB-Standard) oder dem digitalen terrestrischen Fernsehen (DTTV, in Europa DVB-T) verwechselt werden, wie es durch die gemeinsame Einführung in manchen Ländern geschah.
Technische Parameter Video + Auflösungsvergleich SDTV zu HDTV Fisch in Originalgröße im Vergleich zu HDTV- und SDTV-Auflösungen 320px|Fisch in Originalgröße im Vergleich zu HDTV- und SDTV-Auflösungen Zum Vergleich der Auflösung des Fisches zu Gesamtbildauflösung wird jeweils der gleiche Bildausschnitt im 16:9-Seitenverhältnis bei NTSC (480p), PALplus, HDTV720 und HDTV1080 gezeigt. HD-Fisch 120px|HDTV-Fisch Ein Quadrat entspricht einem Pixel. HDTV mit vierfacher Pixelzahl im Vergleich zu SDTV. SD-Fisch 120px|SDTV-Fisch Ein Quadrat entspricht einem Pixel, SDTV-Auflösung.Beide Fische wurden auf die gleichen Ausmaße hochkonvertiert, damit ein Vergleich der Pixelzahl pro Flächeneinheit möglich ist. Die Fische entsprechen in den Originalabmessungen dem Fisch im oberen Bild mit den Fernsehauflösungen. Die Schärfewirkung hängt aber wesentlich mehr von Kontrastverhältnissen als von der Auflösung ab.
Nomenklatur Da die HDTV-Norm eine Zusammenfassung von Bildauflösungen und Bildwiederholraten ist, gibt es zur Unterscheidung eine Grundnomenklatur, um diese zu benennen. Diese setzt sich wie folgt zusammen:
Zeilenzahl + Bildaufbauverfahren + Bildwiederholrate
Zeilenzahl: Bei der Zeilenzahl wird die vertikale Bildauflösung in Pixel (Bildpunkten) angegeben. Bildaufbauverfahren: Beim Verfahren des Bildaufbaus wird abgekürzt „p“ oder „i“ angegeben. Die Abkürzung „p“ steht für progressive und meint das Vollbildverfahren, „i“ steht für interlaced und meint das Zeilensprung- oder Zwischenzeilenverfahren. Bildwiederholrate: Bei der Angabe der Bildwiederholrate in Bildern pro Sekunde (kurz BpS oder fps für „frames per second“) gibt es zwei verschiedene Konventionen: Die Bildfrequenz wird ohne Unterscheidung in Voll- oder Halbbildern pro Sekunde angegeben. Die NomenklaturDokument EBU Tech 3299, High Definition (HD) Image Formats for Television Production, abgerufen am 15. Dezember 2013 der European Broadcasting Union (EBU) sieht hingegen die Angabe der effektiven Vollbilder pro Sekunde vor (z. B. 720p/50, 1080i/25). Sie verwendet zusätzlich einen Schrägstrich (/).
Beispiele {| | 1. | class="hintergrundfarbe5"| 720 | class="hintergrundfarbe7"| p | class="hintergrundfarbe8"| 50
| class="hintergrundfarbe5"| 720 | class="hintergrundfarbe7"| p | class="hintergrundfarbe6"| / | class="hintergrundfarbe8"| 50 | = 1280 × 720 Bildpunkte im Vollbildverfahren und 50 Vollbilder pro Sekunde |- | 2. | class="hintergrundfarbe5"| 1080 | class="hintergrundfarbe7"| p | class="hintergrundfarbe8"| 24
| class="hintergrundfarbe5"| 1080 | class="hintergrundfarbe7"| p | class="hintergrundfarbe6"| / | class="hintergrundfarbe8"| 24 | = 1920 × 1080 Bildpunkte im Vollbildverfahren und 24 Vollbilder pro Sekunde |- | 3. | class="hintergrundfarbe5"| 1080 | class="hintergrundfarbe7"| p | class="hintergrundfarbe8"| 30
| class="hintergrundfarbe5"| 1080 | class="hintergrundfarbe7"| p | class="hintergrundfarbe6"| / | class="hintergrundfarbe8"| 30 | = 1920 × 1080 Bildpunkte im Vollbildverfahren und 30 Vollbilder pro Sekunde |- | 4. | class="hintergrundfarbe5"| 1080 | class="hintergrundfarbe7"| i | class="hintergrundfarbe8"| 60
| class="hintergrundfarbe5"| 1080 | class="hintergrundfarbe7"| i | class="hintergrundfarbe6"| / | class="hintergrundfarbe8"| 30 | = 1920 × 1080 Bildpunkte im Zeilensprungverfahren und 60 Halbbilder pro Sekunde |- | 5. | class="hintergrundfarbe5"| 1152 | class="hintergrundfarbe7"| i | class="hintergrundfarbe8"| 50
| class="hintergrundfarbe5"| 1152 | class="hintergrundfarbe7"| i | class="hintergrundfarbe6"| / | class="hintergrundfarbe8"| 25 | = 2048 × 1152 Bildpunkte im Zeilensprungverfahren und 50 Halbbilder pro Sekunde (alte HD-MAC-Norm)
Im Zweifelsfall reicht hier aber das Wissen, dass beim Zeilensprungverfahren die Halbbildfrequenz zwischen 50 und 60 Hz und die Vollbildfrequenz zwischen 25 und 30 Hz liegt, aus.
Bei dieser Regelung gibt es noch zwei zu beachtende Eigenschaften von HDTV, die zu abweichenden Nomenklaturen führen. Zum einen kann es vorkommen, dass in Vollbildern vorliegende Filme, vorrangig Kinoproduktionen, zwar im Zeilensprungverfahren übertragen werden, sich aber der Vollbildcharakter unverändert aus diesen beiden Halbbildern rekonstruieren lässt. Auf dem Papier würde zwar zum Beispiel 1080i50 oder 1080i/25 stehen, aber es ist auch als 1080psf25 darstellbar. Das Kürzel für das Bildaufbauverfahren ist das Progressive Segmented Frame (PsF), das anstelle des Interlace-Kürzels geschrieben wird und nur die Übertragungsart genauer beschreibt. Als Folge muss aber die Bildwiederholrate halbiert werden. Und zum anderen ist bei digitalen Kinoproduktionen mit HD-Kameras auch das Kürzel 24p zu finden. Damit kann 1080p24 gemeint sein, aber beim Digitalen Kino kann es sich auch um eine höhere Auflösung handeln (etwa bei 4K@24p).
Auflösung HDTV wird mit 1080 aktiven Zeilen im Zeilensprungmodus oder 720 Zeilen im Vollbildmodus bei einem Seitenverhältnis von 16:9 in der ITU-R BT.709 festgelegt. Der Ausdruck „high-definition“ kann sich sowohl auf die Auflösungsspezifikation beziehen als auch auf Medien mit ähnlicher Schärfe wie Kino-Spielfilme.
Die beiden HDTV-üblichen Bildauflösungen sind 1280 × 720 Pixel und 1920 × 1080 Pixel im Vollformat. Das Seitenverhältnis des Bildes beträgt 16:9. Der Auflösungsunterschied von 1280 × 720 gegenüber PAL (nach CCIR 601) beträgt rein rechnerisch das 2,2fache ((1280 × 720p)/(720 × 576i)) und 1920 × 1080 gegenüber PAL sogar das 5fache ((1920 × 1080i)/(720 × 576i)), optisch ist es aber vertikal nur das 1,25fache (720/576) oder nur das 1,9fache (1080/576). Ein ähnliches Verhältnis errechnet sich auch horizontal. Da die anfangs verwendete MPEG-2-Komprimierung das Bild in Blöcke von 16 × 16 Pixeln aufteilt, werden bei 1920 × 1080 tatsächlich 1088 Zeilen übertragen.
Beim Vergleich der Auflösungen progressiver Formate zu Bildern im Zeilensprungverfahren ist zu beachten, dass beim progressiven Format pro Zeitspanne doppelt so viele Informationen gesendet werden wie beim Zeilensprungverfahren. Insbesondere bei viel Bewegung im Bild lassen sich also Progressive- und Interlaced-Formate nur bedingt vergleichen. Im Fall der öffentlich-rechtlichen TV-Anstalten in Deutschland, Österreich und der Schweiz ist zu beachten, dass die meisten HD-Quellen dort im 1080i-Format vorliegen (internationales Austausch-Format) und nur am Sende-Ausgang auf das 720p-Format herabskaliert werden. Damit bekommt der HDTV-Receiver zu Hause ggfs. die Bewegungsartefakte der 1080i-Aufzeichnung und die verringerte 720p-Auflösung gemeinsam angeliefert.
Anfangs mussten HDTV-Bilder in der Praxis häufig entzerrt werden: Die Hochfrequenz-Übertragung eines 16:9-Bildes wurde häufig im Encoder in ein 4:3-Verhältnis gestaucht, so dass bei 1080 Zeilen nur 1440 statt 1920 Punkte und bei 720 Zeilen nur 960 statt 1280 Punkte zur Verfügung standen.
Bildfrequenz Die typischerweise verwendeten Bildfrequenzen betragen bei der Vollbilddarstellung 23,976 Hz, 24 Hz, 25 Hz, 29,97 Hz und 30 Hz, und bei der Halbbilddarstellung 50 Hz, 59,94 Hz und 60 Hz. Wenn es die Kapazität des Übertragungsmediums erlaubt, ist optional auch eine Vollbilddarstellung mit den Halbbildfrequenzen möglich. Allerdings übersteigt die erforderliche Datenrate von 1080p50 und 1080p60 bei der Verwendung von MPEG-2 das von den eingesetzten Übertragungsverfahren (DVB und ATSC) vorgesehene Maximum, auch die meisten TV-Produktionsanlagen sind noch nicht auf die doppelte Datenrate ausgelegt.
Die traditionelle Frequenz von 50 oder 25 Hz wird für eine Darstellung des deutlich größeren dargestellten Bildes von einigen Experten als zu gering angesehen, was allerdings in modernen Flachbild-Displays mit mindestens doppelter Bilddarstellungs-Frequenz (100 Hz) nicht zum Tragen kommt. Die PAL- und SECAM-kompatiblen 50 Hertz haben gegenüber den NTSC-kompatiblen 60 Hertz auf Röhren-Bildschirmen den offensichtlichen Nachteil eines leichter bemerkbaren Flimmerns, aber den Vorteil einer geringeren Datenrate bei gleicher Kompression oder andersherum. Kinofilme in 24p werden zur Konversion in das PAL-Format (50 Hz) gewöhnlich um vier Prozent beschleunigt; bei der Konversion in das NTSC-Format (60 Hz) können aufgrund des gewöhnlich verwendeten Telecine-Verfahrens (3:2-Pull-up) ruckelige Bewegungen auftreten.
Datenrate + Videobandbreite von HDTV Vollbilder (p) Halbbilder (i) Pixelrate (absteigend) 120px|1080p60 1080p60 1920 × 1080 × 60 Hz= 124,4 Mpx/s 120px|1080p50 1080p50 1920 × 1080 × 50 Hz= 103,7 Mpx/s 120px|1080p30 1080p30 120px|1080i60 (psf) 1080i60 (psf) 1920 × 1080 × 30 Hz= 62,2 Mpx/s 120px|720p60 720p60 1280 × 720 × 60 Hz= 55,3 Mpx/s 120px|1080p25 1080p25 120px|1080i50 (psf) 1080i50 (psf) 1920 × 1080 × 25 Hz= 51,8 Mpx/s 120px|1080p24 1080p24 1920 × 1080 × 24 Hz= 49,8 Mpx/s 120px|720p50 720p50 1280 × 720 × 50 Hz= 46,1 Mpx/s 120px|720p30 720p30 1280 × 720 × 30 Hz= 27,6 Mpx/s 120px|720p25 720p25 1280 × 720 × 25 Hz= 23 Mpx/s 120px|720p24 720p24 1280 × 720 × 24 Hz= 22,1 Mpx/s Die Bilder geben jeweils das Verhältnis der Bandbreite zum Maximum von 1080p60 an. Die Keilform gibt das Halbbildverfahren wieder, die Quaderform jeweils das Vollbildverfahren oder Halbbild mit Progressive Segmented Frame (PsF). Die HD-Auflösungen wurden absteigend nach der benötigten Bandbreite sortiert. Allerdings muss bei der Bandbreite noch berücksichtigt werden, dass bei einem Film mit 24 Hz als Quellmaterial ein Pull-Up zu 60 Hz, 50 Hz und 30 Hz vollzogen wird und die fehlenden Bilder durch Interpolation berechnet werden und somit unnötige Bilder als Lückenfüller mit übertragen werden und somit Bandbreite verschwendet wird. Bei 25 Hz kann ein einfacher PAL Speed-up des Quellfilms gemacht werden. Dabei wird der Film lediglich schneller abgespielt, allerdings keine Bilder interpoliert. Somit wird die Bandbreite effizienter genutzt.
Für 1080i50 mit MPEG-2 (H.262) wird (gemäß ITU) eine Bitrate von 27 Mbit/s empfohlen (0,52 bit/px → ca. 5,4 Mbit/s bei 576i50), bei geringeren Qualitätsanforderungen 22 Mbit/s (0,42 bit/Pixel → 4,4 Mbit/s). "Euro1080"/HD1 sendete nur mit 18 Mbit/s, also 0,35 bit/px, was etwa 3,6 Mbit/s für SDTV oder 3,75 Mbit/s bei 1,85:1- bzw. 3 Mbit/s bei 2,35:1-DVD-Filmen (Cinemascope) entspricht, wobei DVDs den Vorteil einer dynamisch anpassbaren Bitrate haben.