Terra X in H.265 4k mit HDR und Dolby Atmos

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Terra X in H.265 4k mit HDR und Dolby Atmos

Beitrag von Fox    » So 25. Nov 2018, 01:33

Nachdem ich über High-Resolution Audio geschrieben habe (viewtopic.php?f=38&t=1031), möchte ich nachfolgend über ähnliches im Videosegment schreiben.

Das derzeitige Fernsehsignal wird in 720p-Auflösung H.264-Kodiert ausgestrahlt von den öffentlich Rechtlichen TV-Sendern. Die Privatsender können kostenlos nur in SD-Qualität empfangen werden, über kostenpflichtige "HD+"-Angebote können diese auch in HD-Qualität angesehen werden. Nun drängen die Privatsender allerdings in das Ultra-High-Deifntion (UHD)-Segment vor mit 4k-Auflösung. In Japan möchten die ersten Fernsehsender in den nächsten Jahren sogar auf 8k aufrüsten.

Hierzu zunächst einige Erklärungen: Der am weitesten verbreitete Codec zur Kompression von Videodaten ist H.264, welcher für Videomaterial in HD-Auflösung geeignet ist und zum Beispiel bei der Blue-ray zum Einsatz kommt. In einem MP4-Container wird dieser oftmals gemeinsam mit AAC-Audio auf.
Vorgänger war H.263 mit seinen Profilen XVid und DivX, welche in AVI-Containerdateien gemeinsam mit MP3 Joint-Stereo Audio oftmals für Standard Quality (SD)-Inhalte genutzt wurde.
Nachfolger von H.264 ist H.265 welcher für Ultra High Defintion (UHD)-Inhalte ausgelegt ist.

Da die Entwicklung der Kodierungstechnologien für Videodaten über Lizenzgebühren refinanziert wird, kam es bei H.265 zu strittigen Gebühren und Patentsituationen. Maßgeblich durch Google mit seinen Marken Google Chrome und YouTube vorangetrieben werden VP9 (als Äquivalent zu H.264) und AV1 (als zukünftiges Äquivalent zu H.265) als kostenlose Open-Source Codecs verbreitet und aus Kostengründen und wegen bereits vorhandener Webbrowser-Unterstützung von anderen Video-Plattformen für Internetstreaming adoptiert, während H.265 insbesondere von Fernsehsendern und Filmstudios genutzt wird, die die finanziellen Aufwendungen nicht scheuen.

Bereits seit Jahren wird aus Japan insbesondere über Warez-Angebote derweil auch bereits High Dynamic Range (HDR)-Content importiert. Im Unterschied zu Standard Dynamic Range (SDR) kommen hierbei 10-Bit statt 8-Bit zum Speichern von Farbwertabstufungen pro Farbe zum Einsatz. Bei UHD-Inhalten findet HDR bereits Anwendung wie bspw. bei Netflix. Doch der eigentlich Sprung geschieht mit HDR+, da hierbei die Farbwertkurven je nach Szene und Bild dynamisch angepasst werden können. Wieder durch Lizenzkosten in der Verbreitung benachteiligt ist das überlegende Dolby Vision, bei welchem sogar 12-Bit zum Einsatz kommen.

Das ZDF bietet bereits seine ersten Sendungen, wie hier einmal im Falle Terra X in UHD HDR zum Download an, dass die Fernsehausstrahlungen noch nicht im UHD-Regelbetrieb angekommen sind. Entsprechend scheint sich die nächste Generation auch langsam zu Formen und in Deutschland anzukommen (https://www.zdf.de/dokumentation/terra- ... r-100.html). Gerüchten zu Folge werden die öffentlich Rechtlochen etwa 2022 auf UHD umstellen. Zur Wiedergabe sei allerdings gesagt: Ältere und sich bereits durchgesetzte Codecs wie H.264 werden in den Chips von Computern, Laptops und Smartphones eingebaut um in Hardware statt Software berechnet zu werden. Neuere Codecs wie H.265 müssen auf älterer Hardware in Software berechnet werden (im Falle AV1 wird Hardware-Beschleunigung sogar erst in den nächsten Jahren erscheinen), weswegen die Wiedergabe auf aktueller aber insbesondere auch auf älterer Hardware zu Anspruchsvoll sein kann, als dass diese problemlos und flüssig läuft.

Etwas, was ebenfalls bei den Importen aus Japan mit herauskommt aber offenbar hierzulande noch nicht aufgegriffen wurde, ist der Verzicht auf Chroma-Subsampling bei der Videodatenkompression mit dem Profil 4:4:4. Denn beim Einsatz von Chroma-Subsampling mit dem üblichen Profil 4:2:0 wird ausgenutzt, dass das menschliche Auge der Tehorie nach mehr Stäbchen (für Helligkeitswahrnehmung) als Zapfen (für Farbwahrnehmung) besitzt, und entsprechend wird ein Farbwert für mehrere Pixel geteilt, statt das jedes Pixel seinen eigenen Farbwert erhält.

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Doch es kann auch sein, dass ein UHD-Video auf einem HD-Bildschirm besser als das HD Pendant. Deswegen schätze ich, dass es eigentlich bereits bei bestehenden Bildschirmen helfen könnte, wenn alleinig nur die Software in einer höheren Auflösung arbeitet.

Zum einen werden aus Japan ebenso Videos mit dem Codec-Profil 4:4:4 importiert, was kurzerhand der Verzicht auf Chroma-Subsampling ist. Da das menschliche Auge mehr Stäbchen ( für Helligkeitseinstellung) als Zapfen (für Farbwahrnehmung), wird beim üblichen 4:2:0-Profil nur 1 Farbwert für 4 Pixel mit je eigenem Helligkeitswert abgespeichert, wodurch im kodierten Bild syntetische Zwischenfarben entstehen.
Zum anderen stellt die Hardware-Auflösung zugleich auch die Auflösung dar, mit dessen Genauigkeit die Software das Monitorbild rendert, was durchaus zu sichtbaren Positionierungs- und Rundungsfehlern führen kann.

Das diese Idee tatsächlich potential haben könnte, zeigt, dass NVIDEA Dynamic Super Resolution (DSR) und AMD Virtual Super Resultion tatsächlich genau dies macht: Die Software rechnet in 4k-Auflösung, jedoch wird das Bild allerdings wieder auf einem gewöhnlichen Full HD Monitor angezeigt. ;)


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