20110512

Sinn und Unsinn der Halbbilder


Die zeitliche Auflösung des menschlichen Auges liegt bei etwa 60fps.
(Wolf D. Keidel: Kurzgefasstes Lehrbuch der Physiologie)

Dem kommt die Blu-ray Disc-Specifikation sehr entgegen, indem bis zu 60fps möglich sind.
"The Blu-ray Disc video specification allows encoding of 1080p24, 1080i50 and 1080i60."
Diese Spezifikationen sollte bei der Videoproduktion immer im Auge behalten werden!
"For live broadcast applications, a high-definition progressive scan format operating at 1080p at 50 or 60 frames per second is currently being evaluated as a future standard for moving picture acquisition.[3][4] EBU has been endorsing 1080p50 as a future-proof production format because it improves resolution and requires no deinterlacing[...]." 
"DigitalEurope [...] maintains the HD ready 1080p logo program that requires the certified TV sets to support 1080p24, 1080p50, and 1080p60"
http://en.wikipedia.org/wiki/1080p



 
Falls Kameraseitig nur 1080i50 möglich sein sollte also lieber 720p50 wählen.
_i_ bedeutet die halbe vertikale Auflösung von 1080 und das wären 540pixel.

Frame-Vergleich:
1080x1920 = 2073600px = 1080p (FullHD)
540x1920 = 1036800px = 1080i
720x1280 = 921600px = 720p (HDReady)
Wie man sieht ist 1080p etwa doppelt so groß wie 1080i /  720p.
Sowohl durch Skalierung eines Halbbild-Videos, als auch durch DeInterlacing-Berechnungen
(die bei modernen Displays notwendig sind) entstehen Bild/Pixel-Fehler in Form von Interpolations-Unschärfe.
Diese entstandenen Fehler heben den geringen Größenvorteil von 1080i zu 720p optisch auf.

Native Halbbilddarstellung (Halbbild 1: alle geraden Zeilen werden erneuert, Halbbild 2: alle ungeraden Zeilen werden erneuert) wird von der Hardware der LCD- und Plasma-Displays nicht unterstützt. Träge Umschaltzeiten verhindern das zur Zeit.

In der analogen Fernsehtechnik der 1920er Jahre hatte ein Fernsehsender nur geringe Bandbreite zur Verfügung.
Limitiert durch die Bandbreite waren etwa 25 Vollbilder pro Sekunde möglich.
Das menschliche Auge kann jedoch ungefähr 60 Bildern pro Sekunde verarbeiten.
Um ein Video flüssiger erscheinen zu lassen, müssten die möglichen 25 Bilder pro Sekunde verdoppelt werden.
Das erreichte man durch halbierung der vertikalen Auflösung - die Halbbilder waren erfunden.
Halbbilder sind eine Kompressionsmethode der analogen Fernsehtechnik der 1920er Jahre
und wurde speziell für die Kathodenstrahlröhre entwickelt.
So entstand von 480i50 und 576i50.

Die Halbbildtechnik stammt aus der Zeit dieser Röhrenschirme.
Vorteile dieser Technik sind am Röhrenschirm:
> besseres Fließen eines Films bei i50 als bei p25
> mehr Bilder pro Sekunde
Nachteile dieser Technik sind am Röhrenschirm:
> Zeilenflimmern bei Kante zwischen zwei Zeilen
> Homogene Flächen erscheinen streifig
> Standbild von einem Halbbild mit halber Auflösung
> Standbild von zwei Halbbildern mit horizontalem Versatz (Kammkonstruktion)
> Skalieren ist sehr problematisch (beispielsweise von 480i nach 576i oder umgekehrt)

LCD- und Plasma-Displays vervollständigen Halbbilder zu ganzen Bildern.
Weil dabei 50% des Bildinhalts dazuerfunden werden muss, ist das zwingend mit Bildfehlern verbunden.
Außerdem ist die Sinnhaftigkeit von nativer Halbbilddarstellung bei LCD und Plasma zu hinterfragen, wenn p50 und p60 von LCD- und Plasma-Displays dargestellt werden können.
Moderne Displays können sogar Bilder zwischen einzelne Vollbilder berechnen um fließende Bewegungen zu simulieren (zB bei p24).

Die EBU empfiehlt "ihren Mitgliedern derzeit 720p50 und als eine zukünftige Option 1080p50/60 in der Produktions- und Sendeseite [...], vor allem da dies den verbreiteten Anzeigegeräten entgegenkommt"
"ORF 2 HD wird im Vollbildformat 720p50 übertragen, das hinsichtlich senderseitiger Encodierung sowie Bildaufbereitung in handelsüblichen Flachbild TV-Geräten Vorteile gegenüber dem Halbbildformat 1080i50 aufweist."

Die Verwendung von 720p50 und später 1080p50/1080p60 bietet demnach Vorteil:
Für moderne Displays sind keine Umrechnungen des Bildmaterials notwendig, welche zu Interpolationsstörungen am Bild führt.

Wesentlich für die Wahl der Frequenz der Bilder ist übrigens auch die Geschwindigkeit des Shutters:
Shutter-Speed >= 1/24sec dann hat p24 Sinn (eine höhere Abtastrate hingegen nicht)
Shutter-Speed >= 1/50sec dann hat p50 Sinn
Shutter-Speed >= 1/60sec dann hat p60 Sinn

Fazit: Halbbilder sollte man also nur noch für Röhrenschirme einsetzen - sonst nicht.
Kommentar veröffentlichen