Analoge vs. digitale Qualität

Bei der Diskussion über die Digitalisierung spielt vor allem die Qualitätsdebatte eine entscheidenden Rolle.
Deshalb werden hier die verschiedenen Standards des analogen und digitalen Films vorgestellt und verglichen.
Die analogen Aufzeichnungsmedien verwenden unterschiedliche Einheiten. Die Qualität des Fernsehbilds wird in Zeilen also mit der Höhe angegeben wohingegen beim Kino die Breite das entscheidende Maß ist (16mm, 35mm und 70mm). Um diese Formate mit den Digitalen zu vergleichen wird versucht diese in die digitale Maßeinheit Pixel umzurechnen.
Der Einfachheit halber werden hier Aspekte, wie die Farbtiefe und das Kontrastverhältnis der Bilder, ausgeblendet und nur die Auflösungen der verschiedenen Formate untersucht.

Fernsehen

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Das Fernsehen arbeitet mit dem Zeilensprungverfahren bei dem jeweils zuerst die ungeraden und dann die geraden Zeilen auf dem Fernsehschirm aufgebaut werden, das heißt es werden immer Halbbilder aufgebaut. Im Unterschied dazu verwendet der Film Vollbilder.

PAL (analog)

Das PAL-Format hat keine Pixel sondern wird in Zeilen gemessen. Dabei werden die maximal darstellbaren vertikalen Zeilen auf dem Bildschirm gemessen. PAL kann zwar mit 625 Bildzeilen gesendet werden davon sind jedoch meist nur 576 oder weniger auf dem Bildschirm sichtbar sind. Bei PAL werden 50 Halbbilder (25 Vollbilder) pro Sekunde im Bildformat 4:3 übertragen. Wird das PAL-Signal in digitale Bilder umgewandelt ergibt sich daraus eine Auflösung von 720×576 Pixeln.
Auf die Analyse der verschiedenen Produktionsformate des Fernsehens (DVC, Digibeta usw.) wird hier verzichtet. Die Auflösungen liegen hier alle zwischen 500 und 750 Zeilen also maximal 1440 x 768 Pixel.

DVB-T/-S (digital)

Sind reine Übertragungsstandards, die das Fernsehbild digital zum Betrachter bringen und somit das analoge Bildrauschen unterdrücken. Dabei hängt die Qualität des Bildes vom eingespeisten Signal ab (es kann auch z.B. HDTV eingespeist werden). Den größten Einfluss auf die Bildqualität haben jedoch die verfügbare Bandbreite und die verwendete Kompression/Codierung. Normalerweise werden z.B. auf einer DVB-T Frequenz vier Kanäle ausgestrahlt, so dass jedem Kanal eine maximale Bandbreite von 3,5 Mbit/s zur Verfügung steht. Um bei diesen Bandbreiten überhaupt ein Fernsehbild übertragen zu können wird das Signal im Moment mit MPEG-2 Codiert. Die geringe Bandbreite sowie die Kompression hat zur folge, dass das empfangene Bild oft sehr unscharf und mit Artefakten behaftet ist. Im Moment liefert die Analoge Übertragung des Fernsehbilds meist ein besseres Ergebnis als ihr digitaler Nachfolger.
Die ausgestrahlten Auflösungen liegen im Moment je nach verfügbarer Bandbreite zwischen 480×576 Pixeln und 720×576 Pixeln.

DVD (digital)

Die DVD bietet die vollständiges PAL-Auflösung also meist 720×576 Pixel. Allerdings sind auf DVDs auch andere Auflösungen wie 704×576, 576×352 möglich. Des Öfteren wird der Film im Kinoformat auf der DVD gespeichert, das heißt er entspricht nur in der Breite den 720 Pixeln und die Höhe hängt vom gewählten Seitenverhältnis der Filmproduktion ab. Die DVD bietet die Möglichkeit den Film im interlaced (Halbbilder) oder im progressiv (Vollbilder) Verfahren zu speichern, der jeweilige Encodierer muss dann die Umrechnung vornehmen. Dieser muss auch die Codierung von MPEG-1 oder 2 entschlüsseln.

HDTV (digital)

HDTV ist ein Sammelbegriff für eine ganze Reihe von Formaten. Die wichtigsten sind 1080i und 720p. Wobei hier die Zahl 1080 für die Horizontale Auflösung steht also 1080 Pixel und das i für interlaced sprich Halbbilder. 1080i hat eine Auflösung von 1920×1080 Pixeln und 50 Halbbilder pro Sekunde. Das p in 720p steht für progressiv also Vollbilder daraus ergibt sich eine Auflösung von 1280×720 bei normalerweise 25 Vollbildern pro Sekunde. Allerdings bietet HDTV auch Standards mit anderen Bildfrequenzen und Verfahren z.B. 1080p bei 30 Vollbildern in der Sekunde usf.
Das HDTV Signal wird im Moment meistens MPEG-2 codiert. In Planung ist jedoch auch eine MPEG-4 Codierung.

Film

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Beim Film zählt als Maßeinheit für die Qualität des Bildes die Größe des verwendeten Filmmaterials. Im Besonderen dessen Breite, da es kein einheitliches Seitenverhältnis bei der Filmproduktion gibt. Meist liegt dieses Verhältnis zwischen 1:1,66 (sehr nah am Goldenen Schnitt) und 1:1,85.
Eine weitere Besonderheit ist, dass die Auflösung des Filmmaterials nicht absolut angegeben werden kann. Die Auflösung hängt von einer Vielzahl von Faktoren, wie der verwendeten Kamera, Linse und dem Material, ab. Deshalb können hier nur Annäherungswerte gegeben werden. Besonders die Farb- und Helligkeitswiedergabe des Materials ist für dieses Medium charakteristisch und hat den Begriff Filmlook geprägt.

35mm (analog)

Um einen 35mm Film digital in annähernd gleicher Qualität wiederzugeben wird davon ausgegangen, dass das digitale Bild eine horizontale Auflösung zwischen 4000 und 6000 Pixeln haben muss. Deshalb wird hier als Mittelwert ein Pixelumfang von 5000×3012 (Seitenverhältnis 1:1,66) angenommen. In der Filmproduktion wird ein 35mm Film meist entweder mit 2000 Pixeln oder mit 4000 Pixeln Breite digitalisiert.

70mm (analog)

70mm Film gilt als das hochauflösendste Filmmaterial und wird z.B. bei Dokumentationen für die IMAX Kinos verwendet. Die einzige gefundene Angaben zur aktuellen Auflösung dieses Materials war ein Scandienstleister der 70mm Film mit 8192×5456 Pixeln einscannt. Allerdings kann davon ausgegangen werden, dass das Material eine Höhere Auflösung als der Scan bietet.

Digitale Delikatessen (digital)

„Mit Delicatessen ist seit März 2005 das digitale Zeitalter im Kino herangebrochen und Kinos in ganz Deutschland beteiligen sich seitdem daran.“http://www.delicatessen.org/
In Deutschland vertreibt Salzgeber das erste digitale Kinoprogramm. Dabei bietet das System eine maximale Auflösung von 1920×1080 Pixeln. Allerdings wird diese Auflösung im Moment noch nicht von den verwendeten Projektoren unterstützt, so dass der Zuschauer sich mit 1400 Pixeln Breite zufrieden geben muss.

Digital Cinema System Specification (digital)

Nach langem hin und her haben sich die großen Hollywood Studios im Juli auf einen Standard für die digitale Projektion (PDF, 176 Seiten) geeinigt. Dieser sieht zwei Qualitätsstufen vor. Zum einen können Filme im Format 2048×1080 zum anderen im Format 4096×2160 projiziert werden. Als Mindestvoraussetzung für den Server zum Abspielen der Filme wird eine Speicherkapazität von 1 TByte (1000 Gbyte) angeben. Was darauf schließen lässt, dass die digital angelieferten Filme auch hier komprimiert vorliegen, da ein unkomprimierter Film alleine einen Speicherbedarf von 1TB hat.

Generelle Probleme digitaler Formate

Wie es aussieht gibt es mittlerweile ernsthafte digitale Alternativen zu den analogen Standards. Es wurde bei der Optimierung der digitalen Bilder allerdings nur auf die Auflösung geachtet und die Farben und Kontraste außen vor gelassen.
Ein weitaus größeres Problem digitaler Formate bleibt noch unbeachtet:
„[…]in reality, there is actually much more degradation and loss of information between copies of digital images than between copies of traditional photographs. […]
One may argue that this situation is temporary and once cheaper computer storage and faster networks become commonplace, lossy compression will disappear. However, presently the trend is quite the reverse with lossy compression becoming more and more the norm for representing visual information.“Lev Manovich, The Language of New Media, S. 70 (PDF, 307 Seiten)
Und genau das ist der Punkt. Alle oben angesprochenen digitalen Formate verwendet verlustbehaftete Kompressionsverfahren. Es ist im Moment zwar Möglich einzelne analoge Bilder digital nahezu identisch abzubilden, von dieser Situation ist man jedoch in Bezug auf einen ganzen Film noch meilenweit entfernt. Das beste Beispiel ist das Digitale Fernsehen, das zwar analoges Bildrauschen eliminiert dem Zuschauer dafür jedoch Unschärfe und Artefakte zumutet, die das Rauschen schnell vergessen machen. Deshalb müssen neben den Formaten und Abspielgeräten vor alle leistungsfähigere Codecs (H.264?) für die Komprimierung entwickelt werden.


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