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Der Ultra-HD-Standard mit 3.840 x 2.160 Pixeln wird massentauglich, wenn ... - Das meinen die Redakteure zu einem aktuellen Thema
Ich weiß nicht woher du das hast aber es ist jedenfalls falsch.
Das Menschliche Auge hat grundsätzlich eine maximale Auflösung von etwa 0,5 Bogenminuten. Hat ein Bildschirm die doppelte Auflösung so ist seine Auflösung perfekt, es sind also keine Unterschiede mehr zu noch höheren Auflösungen erkennbar.
Nicht ganz. Im Worstcase kannst du die "perfekte" Auflösung nochmal um den Faktor 1,41... hochskalieren. Wieso? Ganz einfach, weil die größtmögliche Ausdehnung erreicht ein quadratisches Pixel in der diagonalen Ausdehnung (was zum Faktor 1,41...) führt. Außerdem ermächtigt sich das Hirn auch noch eniger trickreicher Algorithmen um (einzellne) Linien bei (sehr) gutem Kontrast noch unter den 0,5' aufzulösen.
Schritt 1:
Hier haben wir ein Schwarz-Weiß 1-Pixel Schachbrettmuster. Ab welcher Entfernung ist es nicht mehr von einer homogenen, grauen Fläche (daneben) zu unterscheiden? Das Bild sollte für den Versuch selbstverständlich pixelgenau angezeigt werden.
Schritt 2: Wenn man nun das Pixelmuster bewegt (etwa indem man das Fenster mit der Maus verschiebt) beginnt es zu flimmern. Aus welcher Entfernung kann das Flimmern nicht mehr wahrgenommen werden?
Schritt 3 & 4: Das ganze nochmal mit einem Blau-Gelb Muster; dieses sollte natürlich am Ende nicht als homogene graue sondern als homogene grüne Fläche wahrgenommen werden.
Schritt 5 & 6: Das ganze nochmal mit einem Streifenmuster
Schritt 7&8: Das selbe in grün
Schritt 9: In welcher Entfernung sind die Sterne nicht mehr (aufgrund ihrer Größe) zu unterscheiden? Eigentlich *sollte* die Helligkeit aller Sterne gleich sein aber auf den meisten Bildschirmen wird das nicht ganz stimmen.
Wichtige Hinweise:
-Die Bilder sollten nicht im Browser betrachtet werden da dort eventuell irgendwelche Kantenglättungs/Bildverbesserungsverfahren zum Einsatz kommen; ich würde Paint empfehlen
-Der Bildschirm kann das Ergebnis verfälschen (so ist es etwa häufig so das das Schachbrettmuster mit 50% Schwarz und 50% Weiß Anteil kein perfektes 50% Grau ergibt); ein Problem ist hier vor allem der Pixelkontrast. Darunter leidet vor allem der letzte Test.
-Die Flimmertests können beeinträchtigt werden wenn der Bildschirm eine zu hohe Reaktionszeit hat und insbesondere wenn ein Hell-Dunkel Wechsel länger dauert als ein Dunkel-Hell Wechseln oder umgekehrt
-Bildverbesserungsverfahren von TVs können den Test massiv verfälschen
-Bildschirme sollten für den Test nicht im Zeilensprungverfahren sondern mit Vollbildern angesteuert werden
Ein grundsätzliches Problem der digitalen Bildaufzeichnung besteht in der Bayer Interpolation.
Und das kann man auch auf den TV Sektor übertragen, denn Filmmaterial wird eingescannt bei der Erstellung eines digitalen Masters und auch die Scanner arbeiten nach dem Bayer Demosaicing Prinzip. Sieht man nun 16mm Filmaufnahmen die digital auf 720p eingescannt wurden, spiegelt das eben lang nicht das Maximum dessen wieder , zu welchem die Bildgröße eigentlich fähig ist.
Ich gehe nicht davon aus das irgendein analoger Film mit Bayer Sensoren in 720p digitalisiert wird. Wobei im TV Bereich teils wirklich abenteuerliche Technik zum Einsatz kommt.
Eher wird das Filmmaterial mit High-End Filmscannern, die auf Linear-CCDs (keine Bayer Matrix!) basieren eingescanned, heute erfolgt das wohl üblicherweise bereits in 4k oder wenigstens 2k und zwar ausgehend von Originalmaterial durch den Filmverleiher. Das wird dann nach Bedarf heruntergerechnet und auf Blu-Rays gepresst oder an TV Sender weitergegeben. Oder es gibt wie bei vielen neuen Filmen bereits 4k Rohmaterial. Viele 4k Kameras arbeiten zwar auch mit einem Bayer Sensor aber meist mit einer noch höheren Auflösung und Überabtastung, die RED-Epic Dragon hat etwa einen Sensor mit einer nativen Auflösung von 19 Megapixel, 4k sind ja etwa 8 Megapixel.
Aber Filme sind hier so oder so nur ein Randthema: Hier geht es mehr um PC Monitore und die Grafikkarte rendert ohne Bayer-Matrix oder zu schwache Optik.
Bevor ich irgendwelche Formeln bemühe die zwar wissenschaftlich wirken aber mit falschen Werten dennoch eine falsche Konklusion bewirken, verlasse ich mich auf das was ich sehe und die Fachpresse dazu ermittelt.
Hier kann jeder mal nachrechnen.
Hier geht es aber um etwas !völlig! anderes und zwar um den idealen Abstand zu einem Full-HD TV. Dieser ist aber, wie gesagt, ein Kompromiss aus dem Wunsch nach einem großen Bild und der Auflösung. Dazu muss man wissen das es zwischen "Pixel sind störend erkennbar" und "Unterschied zu einer höheren Auflösung nicht erkennbar" eine sehr große Bandbreite gibt...
Nicht ganz. Im Worstcase kannst du die "perfekte" Auflösung nochmal um den Faktor 1,41... hochskalieren.
Ich würde sogar noch weiter gehen und ~ Faktor 2 annehmen... oder sogar Faktor 3 bzw. 2*sqrt(2). Um in einen Bereich zu kommen in dem man das Pixelflimmern wirklich ausschließen kann. Ich würde das gerne experimentell testen habe hier aber nicht genug Platz um weit genug von meinem Monitor wegzugehen...
Viele 4k Kameras arbeiten zwar auch mit einem Bayer Sensor aber meist mit einer noch höheren Auflösung und Überabtastung, die RED-Epic Dragon hat etwa einen Sensor mit einer nativen Auflösung von 19 Megapixel, 4k sind ja etwa 8 Megapixel.
Es gibt auch schon von Astrodesign eine echte 8K Kameram und Sony bietet eine Kamera an, die auch mehr als 4 K aufzeichnen kann. NAB2013 Debut 8K CameraHead. | ASTRODESIGN.Inc Neben der Auflösung kommt es aber auch noch auf die abgetastete Bittiefe und damit auch auf die tatsächliche Fullwellkapazität des Bildsensors an. Und da ist das menschliche Auge gerne den meisten Kamerasensoren noch überlegen, zumindest was den statischen Dynamikumfang beträgt. Da dürften gut und gerne Werte von 1:10000 bis 1:25000 oder sogar noch mehr drin sein, wobei das aber schlecht zu bestimmen geht, da das Auge sich ja auch an unterschiedliche Helligkeiten anpasst, womit eigentlich nur der Vergleich in extremer Dunkelheit möglich bleibt. Bei richtig dunklem Himmel (wie dieser z.B.: in der Atacamawüste oder in Teilen des australischen Outbacks zu finden ist, können mit bloßem Auge bei anwendung der entsprechenden Technicken (indirektes Sehen usw.) Sterne bis zur Magnitute 8 wahrgenommen werden (bei uns ist spätestens bei dunklem ländlichen Himmel ohne Fremlich beit Magnitute 6...6,5 Schluss).. Beeinträchtigungen der maximalen Dubnkeladaption treten wohl aber erst jenseits von -2 Magnituten auf (dazu habe ich leider keine ausagekräftigen Berichte gefunden, es wird nur gesagt, das sowohl Venus sowie Jupiter (-4,x; -2,x) die Dunkeladaption beeinträchtigen. Hingegegen wird Mars und der hellste Fixstern Sirius (~-2; -1,5) nicht genannt. 5 Magnuituden entsprechen dem Verhältnis 1 zu 100, also 10 sind 1 zu 10000. Je nachdem wie weit da dann noch im Grenzbereich was möglich ist, kanns also so schon mal mehr sein. Dem gegenüber steht dann aber noch diem dynamische Anpassung des Auges (schließlich erkennen wir ja auch in der gleicßend hellen Mittagssonne etwas). Es gibt zwar auch Kamerasensoren die den Dynamikumfang des Auges überbieten, aber die sind dann eher im wissenschaftlichen Bereichen angesiedelt. Clarkvision Photography - Resolution of the Human Eye Ist dort ganz interessant, im dort angeführten beispiel geht man sogar von einenem satischen Dynamikbereich von 1:1000000 aus. Dynamische kann man wohl ganze 35 Magnituten schätzen, wobei das dann wohl schon Zerstörungsschwelle sein dürfte (Laserpointer, die Sonne [-26,x]), was uns zu 1:100000000000000 als maximalen Dynamikumfang führen würde (140db). Bildsensoren haben FUllwellkapazitäten bis etwa 1000000 Elektronen pro (gebinnter) Fotodiode und je nach Ausleseverfahren ~8...12 (CCD)....~2 (CMOS) Elektronen Ausleserauschen pro Pixel und Readout, wobei die Werte durch weniger gut designte Ausleselektronik und / oder hohe Auslesegeschwindigkeiten auch deutlich höhere Werte annehmen kann. Um geringere Werte für das Ausleserauschen zu Erhalten wurden auch diverse Technuiken für den LOW-Lightbereich in wissenschaftlichen Anwendungen wentwickelt, z.B. in dem der Kamera ein Restlichtverstärker vorgeschaltet wird (ICCD, extrem kurze Belichtungszeiten möglich), die durch die Phototdiode erzeugten Elektronen direkt auf den CCD auftreffen und umgewandelt werden (EBCCD) oder ein Multiplikationsregister an die CCD angeschlossen wird (EMCCD). Die erwsten beiden Verfahren ließen sich auch mit CMOS - Sensoren durchführen, für das letzte Verfahren gibt es wohl leider noch keine wirklich markreife Version (E2V scheint auch der einzige Hersteller zu sein, der da zumindest was entwickelt). Daneben gibt es noch ein parr exotische und eher Proof-of-Kozept Techniken (Supraleitende Bildsensoren usw.). Jedenfalls ist das auch ein Thema für sich, was nicht außer Acht gelassen werden sollte neben der Auflösung (sorry, ich bin da vorbelastet).
Ich würde sogar noch weiter gehen und ~ Faktor 2 annehmen... oder sogar Faktor 3 bzw. 2*sqrt(2). Um in einen Bereich zu kommen in dem man das Pixelflimmern wirklich ausschließen kann. Ich würde das gerne experimentell testen habe hier aber nicht genug Platz um weit genug von meinem Monitor wegzugehen...
Rein vom theoretischen Berechnen ausgehend von Nyquest.Shanontheorem wärst du schon mit 3*3 Pixeln pro kleinster Seheinheit des Auges auf der sicheren Seite was die Auflösung angeht. Andererseits kommt dann wieder die Mustererkennung des Hirns ins Spiel, da ja die 0,5 Bogenminuten sich auf das statische Auflösungsvermögen des Auges bezieht, was aber durch die Mikrosaccaden (unbewusstes sehr scghnellen Hin - und Her-, Auf und Abbewegend er Augen in Sekundenbruchteilen) über die Zeit gesehen in Verbindung mit den entsprechenden Algorithmen im Hirn weiter gesteigert wird (die technische Analogie dazu wären die Mikroscanning Kameras, bei denen ein piezoelemt den Bildsensor im Subpixel bereich verschiebt und aus meherern Einzellbildern dann ein höher aufgelöstes Gersamtbild berechnent) Ebenfalls wären auch entsprechende Algorithmen des Hirn ähnlich der "Superresolutiontechnik", also das Zusammensetzen von Bildinformationen aus vielen Bildern auch über relativ lange Zeiträume (also im konkreten Fall wohl über die Spanne die das Kurzzeitgedächnis als Jetz definiert (im Mittel 3 Sekunden) denkbar, wobei sowas dann auch recht viel Spekultion meinerseits beinhaltet, da mir diesbezüglich das medizinische Fachwissen fehlt. Jedenfalls ist es wohl so, dass das Hirn nochmal aus denen von den Augen gelieferten Informationen noch einiges herausholen kann. Problematisch wird wohl hier auch die Fähigkeit der Augen (unbewusst) auch noch relativ hohe Frequenzen wahrzunehmen, die aber meeist durch das Hirn ausgefiltern werden. 50 Hz flimmern sollten die meisten wohl noch wahrnehmen können, bei 100 Hz wirds schon schwieriger, aber mit Tricks sollte es doch noch gelingen. Es gibt auch Bericht von Kampfpiloten die bis hinuter zu 1ms kurzen Lichtblitze wahrnehmen konnten. Um dort dann die selben Maßstäbe anzusetzen währen wir dann bei 2000 Hz Bildfrequenz.
Im Wohnzimmer sieht es freilich ganz anders aus: Gehen wir von einer durchschnittlichen Bilddiagonale von 46 Zoll aus, so wäre mit Full HD noch ein Mindestabstand von 1,5 m möglich – erst bei geringer Distanz würde sich die Ultra-HD-Auflösung bemerkbar machen. Selbst bei riesigen TVs mit 80-Zoll-Bilddiagonale würden Sie ab einem Sitzabstand von drei Metern kaum einen Unterschied zwischen einem Full-HD- und Ultra-HD-Fernseher ausmachen können und da letzterer in 84 Zoll knapp 20 000 Euro kostet, darf man zurecht von einem zweifelhaften Markterfolgt sprechen.
Hier noch ein weiteres Experiment: In welcher Entfernung können die Striche nicht mehr unterschieden werden?
Meinem Empfinden nach ist es der "härteste" der statischen Versuche.
Es gibt auch schon von Astrodesign eine echte 8K Kameram und Sony bietet eine Kamera an, die auch mehr als 4 K aufzeichnen kann. NAB2013 Debut 8K CameraHead. | ASTRODESIGN.Inc
Interessantes Teil... aber auch ziemlich abenteuerlich, anscheinend hat die Kamera kein integriertes Speichermedium sondern gibt die Rohdaten per Glasfaserkabel in Echtzeit an einen PC weiter der sie dann komprimieren und speicher muss. Die Technischen Daten sind aber spärlich.
Neben der Auflösung kommt es aber auch noch auf die abgetastete Bittiefe und damit auch auf die tatsächliche Fullwellkapazität des Bildsensors an. Und da ist das menschliche Auge gerne den meisten Kamerasensoren noch überlegen, zumindest was den statischen Dynamikumfang beträgt. Da dürften gut und gerne Werte von 1:10000 bis 1:25000 oder sogar noch mehr drin sein, wobei das aber schlecht zu bestimmen geht, da das Auge sich ja auch an unterschiedliche Helligkeiten anpasst, womit eigentlich nur der Vergleich in extremer Dunkelheit möglich bleibt. Bei richtig dunklem Himmel (wie dieser z.B.: in der Atacamawüste oder in Teilen des australischen Outbacks zu finden ist, können mit bloßem Auge bei anwendung der entsprechenden Technicken (indirektes Sehen usw.) Sterne bis zur Magnitute 8 wahrgenommen werden (bei uns ist spätestens bei dunklem ländlichen Himmel ohne Fremlich beit Magnitute 6...6,5 Schluss).. Beeinträchtigungen der maximalen Dubnkeladaption treten wohl aber erst jenseits von -2 Magnituten auf (dazu habe ich leider keine ausagekräftigen Berichte gefunden, es wird nur gesagt, das sowohl Venus sowie Jupiter (-4,x; -2,x) die Dunkeladaption beeinträchtigen. Hingegegen wird Mars und der hellste Fixstern Sirius (~-2; -1,5) nicht genannt. 5 Magnuituden entsprechen dem Verhältnis 1 zu 100, also 10 sind 1 zu 10000. Je nachdem wie weit da dann noch im Grenzbereich was möglich ist, kanns also so schon mal mehr sein. Dem gegenüber steht dann aber noch diem dynamische Anpassung des Auges (schließlich erkennen wir ja auch in der gleicßend hellen Mittagssonne etwas). Es gibt zwar auch Kamerasensoren die den Dynamikumfang des Auges überbieten, aber die sind dann eher im wissenschaftlichen Bereichen angesiedelt. Clarkvision Photography - Resolution of the Human Eye Ist dort ganz interessant, im dort angeführten beispiel geht man sogar von einenem satischen Dynamikbereich von 1:1000000 aus. Dynamische kann man wohl ganze 35 Magnituten schätzen, wobei das dann wohl schon Zerstörungsschwelle sein dürfte (Laserpointer, die Sonne [-26,x]), was uns zu 1:100000000000000 als maximalen Dynamikumfang führen würde (140db). Bildsensoren haben FUllwellkapazitäten bis etwa 1000000 Elektronen pro (gebinnter) Fotodiode und je nach Ausleseverfahren ~8...12 (CCD)....~2 (CMOS) Elektronen Ausleserauschen pro Pixel und Readout, wobei die Werte durch weniger gut designte Ausleselektronik und / oder hohe Auslesegeschwindigkeiten auch deutlich höhere Werte annehmen kann. Um geringere Werte für das Ausleserauschen zu Erhalten wurden auch diverse Technuiken für den LOW-Lightbereich in wissenschaftlichen Anwendungen wentwickelt, z.B. in dem der Kamera ein Restlichtverstärker vorgeschaltet wird (ICCD, extrem kurze Belichtungszeiten möglich), die durch die Phototdiode erzeugten Elektronen direkt auf den CCD auftreffen und umgewandelt werden (EBCCD) oder ein Multiplikationsregister an die CCD angeschlossen wird (EMCCD). Die erwsten beiden Verfahren ließen sich auch mit CMOS - Sensoren durchführen, für das letzte Verfahren gibt es wohl leider noch keine wirklich markreife Version (E2V scheint auch der einzige Hersteller zu sein, der da zumindest was entwickelt). Daneben gibt es noch ein parr exotische und eher Proof-of-Kozept Techniken (Supraleitende Bildsensoren usw.). Jedenfalls ist das auch ein Thema für sich, was nicht außer Acht gelassen werden sollte neben der Auflösung (sorry, ich bin da vorbelastet).
Der Kontrastumfang/Dynamikumfang ist aber ein anderes Kapitel. Nicht nur die Kameras (eine normale Kamera schafft nur etwa 1000:1) sind hier ein Problem sondern natürlich auch die Bildschirme bzw. Projektoren. Mit LCDs schafft man ja ebenfalls maximal etwa 1000:1 und das auch nur unter Idealbedingungen (= Perfekt abgedunkelter Raum).
Die wohl wichtigste und praktikabelste Möglichkeit Bilder mit sehr hohem Dynamikumfang aufzuzeichnen hast du übrigens vergessen: HDR Fotografie bei der man eine Belichtungsreihe nachträglich zu einem sehr Kontrastreichen Bild verrechnet. Für Videos ist das aber freilich nicht sehr praktikabel.
Das Auge hat vor allem durch die Kombination verschieden lichtempfindlicher Zellen einen so hohen Dynamikumfang. Es gibt auch Kameras die dieses Prinzip ausnutzen aber das geht soweit ich weiß zulasten der Auflösung.
Rein vom theoretischen Berechnen ausgehend von Nyquest.Shanontheorem wärst du schon mit 3*3 Pixeln pro kleinster Seheinheit des Auges auf der sicheren Seite was die Auflösung angeht. Andererseits kommt dann wieder die Mustererkennung des Hirns ins Spiel, da ja die 0,5 Bogenminuten sich auf das statische Auflösungsvermögen des Auges bezieht, was aber durch die Mikrosaccaden (unbewusstes sehr scghnellen Hin - und Her-, Auf und Abbewegend er Augen in Sekundenbruchteilen) über die Zeit gesehen in Verbindung mit den entsprechenden Algorithmen im Hirn weiter gesteigert wird (die technische Analogie dazu wären die Mikroscanning Kameras, bei denen ein piezoelemt den Bildsensor im Subpixel bereich verschiebt und aus meherern Einzellbildern dann ein höher aufgelöstes Gersamtbild berechnent) Ebenfalls wären auch entsprechende Algorithmen des Hirn ähnlich der "Superresolutiontechnik", also das Zusammensetzen von Bildinformationen aus vielen Bildern auch über relativ lange Zeiträume (also im konkreten Fall wohl über die Spanne die das Kurzzeitgedächnis als Jetz definiert (im Mittel 3 Sekunden) denkbar, wobei sowas dann auch recht viel Spekultion meinerseits beinhaltet, da mir diesbezüglich das medizinische Fachwissen fehlt. Jedenfalls ist es wohl so, dass das Hirn nochmal aus denen von den Augen gelieferten Informationen noch einiges herausholen kann. Problematisch wird wohl hier auch die Fähigkeit der Augen (unbewusst) auch noch relativ hohe Frequenzen wahrzunehmen, die aber meeist durch das Hirn ausgefiltern werden. 50 Hz flimmern sollten die meisten wohl noch wahrnehmen können, bei 100 Hz wirds schon schwieriger, aber mit Tricks sollte es doch noch gelingen. Es gibt auch Bericht von Kampfpiloten die bis hinuter zu 1ms kurzen Lichtblitze wahrnehmen konnten. Um dort dann die selben Maßstäbe anzusetzen währen wir dann bei 2000 Hz Bildfrequenz.
Überschätzen sollte man das Auge aber auch wieder nicht. Das 4k sinnvoll ist ist jedenfalls unbestreitbar und auch 8k hat noch eine Existenzberechtigung auch wenn der Vorteil von 8k gegenüber 4k natürlich bei weitem kleiner ist als der von 4k gegenüber Full-HD.
Es ist übrigens natürlich problemlos möglich einen 1ms Blitz oder auch noch einen viel kürzeren Blitz wahrzunehmen wenn er nur stark genug ist, Fotoblitze dauern etwa teilweise nur 50ns und man kann sie dennoch sehen. Die Frage ist ob man einen 1ms Blitz noch von einem 2ms Blitz mit dem selben Belichtungunswert unterscheiden kann oder ob man ein 1kHz Flimmern noch von einem statischen Leuchten unterscheiden kann. Wahrscheinlich nicht.
Die Reaktionszeit des Auges dürfte wohl tatsächlich zwischen 5ms und 10ms liegen. Experimentell ermitteln kann man das eben etwa sehr schön mit einem Flimmertest, also ab welcher Frequenz ein Flimmern nicht mehr von einem gleichmäßigen Leuchten zu unterscheiden ist oder klassisch an einem sich drehenden Rad mit schwarzen und weißen Segmenten das ab einer bestimmten Drehzahl nur noch grau erscheint.
Oder dem Ergebnis eines Experiments das du selbst durchgeführt hast? Wenn du mir nicht glaubst probier es doch selbst aus, ich nehme an du hast einen Bildschirm, alle anderen Mittel hab ich dir in die Hand gegeben.
Ich glaube am ehesten meinem eigenen Test, der auch noch der Praxisnaheste ist. Der da lautet: Gehe Anfang Oktober in den nächsten Saturn und Checke ob das neueste UHD der Bringer ist im Bereich bis 65"
Ps: Auch im Hifi Forum sind nicht alle von UHD restlos begeistert die es auf der IFA gesehen haben. Wenn man so Aussagen liest wie: Tagesschau im "ZDF HD" sieht auf dem 58"er von Toschiba in UHD grottenschlecht aus und ich hier mit meiner FullHD Tagesschau recht zufrieden bin, dann bleiben einfach Zweifell....
Mit einem Praxistest kann man die wirklichen, äußeren Grenzen nicht so gut ausloten. Ein Praxistest ist auch nicht so einfach durchzuführen.
Der wohl beste Praxistest ist es im Splitscreen ein Video zu zeigen welches auf der linken Hälfte des Bildschirms mit einer gewissen Auflösung läuft und auf der rechten Hälfte nur mit einem Viertel der Auflösung; zu bestimmen ist die Entfernung in der die beiden Videos nicht unterschieden werden können. Dabei sollte explizit ein Video betrachtet werden das viele Kontrastreiche Details enthält und eventuell typische Kantenprobleme wie sie weniger in realen Filmen aber dafür umso mehr in Spielen auftreten wenn man keine Kantenglättung einsetzt (und Kantenglättung ist ja nur ein billiger Ersatz für genug Auflösung). Diese Kantenprobleme sind eben kontrastreiche Pixeltreppen und zum Teil flimmernde Pixel.
Das die Tagesschau in Full-HD auf einem bestimmten 4k TV gefühlt nicht besser oder von mir aus sogar schlechter wirkt als auf irgendeinem Full-HD TV ist kein sehr guter Benchmark vor allem da Auflösung ja wie schon angesprochen nicht alles ist.
Der Kontrastumfang/Dynamikumfang ist aber ein anderes Kapitel. Nicht nur die Kameras (eine normale Kamera schafft nur etwa 1000:1) sind hier ein Problem sondern natürlich auch die Bildschirme bzw. Projektoren. Mit LCDs schafft man ja ebenfalls maximal etwa 1000:1 und das auch nur unter Idealbedingungen (= Perfekt abgedunkelter Raum).
Die wohl wichtigste und praktikabelste Möglichkeit Bilder mit sehr hohem Dynamikumfang aufzuzeichnen hast du übrigens vergessen: HDR Fotografie bei der man eine Belichtungsreihe nachträglich zu einem sehr Kontrastreichen Bild verrechnet. Für Videos ist das aber freilich nicht sehr praktikabel.
Das Auge hat vor allem durch die Kombination verschieden lichtempfindlicher Zellen einen so hohen Dynamikumfang. Es gibt auch Kameras die dieses Prinzip ausnutzen aber das geht soweit ich weiß zulasten der Auflösung.
Ja, mit der HDR - Fotografie hast du recht, das habe ich nicht berücksichtigt, jedoch war die Aufgabenstellung eher Videoaufzeichnungen als statisache Bilder. Ein statisches Einzellbild lässt sich auch als Summenbild aus beliebig vielen Einzellbildern errechnen, wie es auch beim Picturestacking in der Astrofotographie gemacht wird, oder auch beim Erstellen eines Dunkelbildmasters. Da werden dann schon mal mehrere Hundert oder Tausend Bilder verrechnet was dann den Rauschanteil im Bild im Verhältnis zur Bildinformation drastisch drückt. Da aber technisch gesehen der jeweilige Dynamikumfang jedes Bildes konstant bleibt ergibt sich der Dynamikumfang des Summenbildes aus Wurzel der Bildanzahl multipliziert mit dem Dynamikumfang eines Einzellbildes. Das ließe sich dann auch noch mit den Techniken der HDR-Fotografie kombinieren, wodurch sich sicherlich ein doch recht interessantes Gesammtbild ergeben würde, was aber wohl sehr lange zum Erstellen benötigen würde.
In gewisser Hinsicht ließe sich das mit den unterschiedlichen Belichtungszeiten auch für Videos realisieren, nur das hier eher
andere Dinge limitierend wirken. In einer sehr hellen Szene ließe sich das wohl auch in der Art realisieren, nur sobald die Szene lichtlimitert wird (was in Kombination mit noch händelbaren Objektiven, hoher Auflössung, geringem Pixelpitch, hohen Bildwiederhohlraten und hoher Fullwellkapazität der Photodioden) doch wohl recht schnell bei typischen Blenden eintreten dürfte.
Es ist übrigens natürlich problemlos möglich einen 1ms Blitz oder auch noch einen viel kürzeren Blitz wahrzunehmen wenn er nur stark genug ist, Fotoblitze dauern etwa teilweise nur 50ns und man kann sie dennoch sehen. Die Frage ist ob man einen 1ms Blitz noch von einem 2ms Blitz mit dem selben Belichtungunswert unterscheiden kann oder ob man ein 1kHz Flimmern noch von einem statischen Leuchten unterscheiden kann. Wahrscheinlich nicht.
Die Reaktionszeit des Auges dürfte wohl tatsächlich zwischen 5ms und 10ms liegen. Experimentell ermitteln kann man das eben etwa sehr schön mit einem Flimmertest, also ab welcher Frequenz ein Flimmern nicht mehr von einem gleichmäßigen Leuchten zu unterscheiden ist oder klassisch an einem sich drehenden Rad mit schwarzen und weißen Segmenten das ab einer bestimmten Drehzahl nur noch grau erscheint.
Ich habe den Versuch leider nur teilweise geschildert. Es ging bei dem Versuch darum den Typ eines Flugzeuges auf einem Bild welches mittels eines Lichtblitzes beleuchtet wurde zu identifizieren. Und das gelang bis hinunter zu 1ms Belichtungszeit. Indirekt ist auch eine Unterscheidung der Blitze möglich gewesen, da es bei längeren Blitzen den Piloten leichter fiel das Flugzeug zu identifizieren (bis 1/400 Sekunde). In wie weit das durch erzeugte Nachbilder unterstüzt wird, hängt wohl auch von der Helligkeit beim Test ab. Bei den Flimmer und Drehtests kommt wieder die Interpretation des Hirns ins Spiel.
Überschätzen sollte man das Auge aber auch wieder nicht. Das 4k sinnvoll ist ist jedenfalls unbestreitbar und auch 8k hat noch eine Existenzberechtigung auch wenn der Vorteil von 8k gegenüber 4k natürlich bei weitem kleiner ist als der von 4k gegenüber Full-HD.
Das Problem bei der Sache ist, dass das Auge nur einen Teil der Wahrnehmungskette darstellt und ein nicht unwesentlicher Teil der Warnehmung im Hirn passiert, das die von den Augen gelieferten Daten intepretiert. Dabei kommen dann aber eine Vielzahl von zusätzlichen Faktoren ins Spiel.
Das Problem ab einem gewissen Punkt ist es einfach, das die erreichte Bildqualität schon sehr hoch ist und die weiteren Verbesserungen überdurchschnizttlich schwieriger umzusetzen sind im Vergleich zum bereits erreichten Ausgangspunkt. So wirken 24 fps bereits bei entsprechendem Ausgangsmaterial recht flüssig, 60 fps sind flüssig und 120 fps sind bei reiner Wiedergabe recht ähnlich dem 60 fps. Dennoch fühlen sich 300 fps im Vergleich zu 120 fps wohl geringfügig besser an, da unbewusst immernoch der Unterschied wargenommen wird. (Natürlich vorausgesetzt, dass fps unb Bildwiederhohlfrequenz gleich sind.) Bei der Auflösung wird sich das wohl ähnlich verhalten, unbewusst wird die höhere Auflösung wohl schon noch bemerkt werden, lediglich die bewusste Wahrnehmung wird nicht großartig einen Unterschied feststellen können. In wie weit das letztlich getrieben wird, wird wohl auch von der technischen Umsetzbarkeit und deren Preis abhängen. Schließlich wären ja auch abseits der klasischen Darstellung radikalere Lösungen denkbar, wie z.B. irgendwann die Inhalte direkt in den visuellen Kartex des Hirns einzuspesen und auch damit direkt auf die Interpretation der Daten einfluss zu nehmen....
Die Warnehmung erfolgt wohl auch eher in hexagonal angeordneten Einheiten als in quadratischen Einheiten, was bei den ganzen theoretischen Betrachtungen wohl auch in gewissere Weise berücksichtig werden müsste... (Anordnung, Worstcase Musterüberlagerung hexagonal zu quadratisch usw....)
Ich habe den Versuch leider nur teilweise geschildert. Es ging bei dem Versuch darum den Typ eines Flugzeuges auf einem Bild welches mittels eines Lichtblitzes beleuchtet wurde zu identifizieren. Und das gelang bis hinunter zu 1ms Belichtungszeit. Indirekt ist auch eine Unterscheidung der Blitze möglich gewesen, da es bei längeren Blitzen den Piloten leichter fiel das Flugzeug zu identifizieren (bis 1/400 Sekunde). In wie weit das durch erzeugte Nachbilder unterstüzt wird, hängt wohl auch von der Helligkeit beim Test ab. Bei den Flimmer und Drehtests kommt wieder die Interpretation des Hirns ins Spiel.
Ich denke das das auch noch mit weit kürzeren Blitzen funktioniert, eben wegen dem Nachleuchten. Du kannst auch mit 24fps in einem dunklen Raum filmen, 0,1ms blitzen und wirst auf einem Einzelbild etwas erkennen. Hier geht es eigentlich nur um die Belichtung.
Zu was das Auge hier wirklich fähig ist kann vermutlich nur abschließend herausfinden wenn man Messungen am Sehnerv durchführt. Wie Aussagekräftig die dann aber im Bezug auf die reale Wahrnehmung wären ist natürlich fraglich.
Das Problem bei der Sache ist, dass das Auge nur einen Teil der Wahrnehmungskette darstellt und ein nicht unwesentlicher Teil der Warnehmung im Hirn passiert, das die von den Augen gelieferten Daten intepretiert. Dabei kommen dann aber eine Vielzahl von zusätzlichen Faktoren ins Spiel.
Der Bildschirm sollte jedenfalls in keiner Weise limitieren, das ist das Ziel.
Das Problem ab einem gewissen Punkt ist es einfach, das die erreichte Bildqualität schon sehr hoch ist und die weiteren Verbesserungen überdurchschnizttlich schwieriger umzusetzen sind im Vergleich zum bereits erreichten Ausgangspunkt.
Abnehmender Grenzertrag. Das hat man ja überall. Der Umstieg von SD auf (Full-) HD hat sicher viel mehr gebracht als der Umstieg von Full-HD auf 4k auch wenn der Schritt relativ gesehen praktisch gleich groß ist, jeweils (~) eine Vervierfachung der Pixelzahl.
Ich bin auch der Meinung das die Abkehr von den rückständigen 24fps sogar wichtiger ist als 4k. Es müssen ja nicht gleich 120fps sein aber wenigstens 48Hz. Das betrifft aber natürlich auch nur den CE/Film Bereich am PC sind 60Hz ja schon die übliche Untergrenze.
Die Warnehmung erfolgt wohl auch eher in hexagonal angeordneten Einheiten als in quadratischen Einheiten, was bei den ganzen theoretischen Betrachtungen wohl auch in gewissere Weise berücksichtig werden müsste... (Anordnung, Worstcase Musterüberlagerung hexagonal zu quadratisch usw....)
Ich denke das wird in den 0,5' schon berücksichtigt. Eigerechnet wird das dann eben indem man den diagonalen Pixelabstand als charakteristische Größe nimmt.
Ich hab mich schon oft gefragt warum man keine Bildschirme mit Hexagonalen Pixeln baut. Bei Matrix Bildschirmen dürfte das ja eigentlich kein Problem sein. Es gäbe offensichtliche Vorteile bei der Darstellung von schrägen Kanten und runden Objekten. Zumindest solange die Auflösung noch nicht perfekt ist.
Ich denke das das auch noch mit weit kürzeren Blitzen funktioniert, eben wegen dem Nachleuchten. Du kannst auch mit 24fps in einem dunklen Raum filmen, 0,1ms blitzen und wirst auf einem Einzelbild etwas erkennen. Hier geht es eigentlich nur um die Belichtung.
Zu was das Auge hier wirklich fähig ist kann vermutlich nur abschließend herausfinden wenn man Messungen am Sehnerv durchführt. Wie Aussagekräftig die dann aber im Bezug auf die reale Wahrnehmung wären ist natürlich fraglich.
Filmen ist nur bedingt gleichzusetzen mit sehen. Wenn du eine EMCCD Kamera verwendest und ohne IR Sperrfilter arbeitest, wirst du vermutlich in dem unzureichend abgedunkelten Raum auch ganz ohne Blitz etwas sehen (eine EMCCD ist empfindlicher als das Auge, da diese tatsächlich einzellne Photonen detektieren kann. Die zusätzlich aufgefangene IR-Strahlung wirkt unterstützend). Mit der Messung am Sehnerv hast du recht, aber alles was der Sehnerv an das Hirn weiterleitet könnte auch dort wargenommen werden, nur in wie weit es tatsächlich erfolgt ist dann wiedewr einer der weiteren Faktoren...
Der Bildschirm sollte jedenfalls in keiner Weise limitieren, das ist das Ziel.
Abnehmender Grenzertrag. Das hat man ja überall. Der Umstieg von SD auf (Full-) HD hat sicher viel mehr gebracht als der Umstieg von Full-HD auf 4k auch wenn der Schritt relativ gesehen praktisch gleich groß ist, jeweils (~) eine Vervierfachung der Pixelzahl.
Ich denke mal, das wird aus dem ebenfalls von dir genanntem Grund in absehbarer Zeit nur unzureichend erfolgen, da der technische Aufwand und damit der Preis überproportional zum Nutzen ansteigt. Hinzu kommt ebenfalls die nichtlineare Wahrnehmung des Menschen, die die Sache ebenfalls erschwert. (Keine Ahnung ob der aus anderen Bereichen bekannte Faktor 8 auch bei der Auflösung wirksam wird und ob sich dieser dann auf die gesammte Pixelanzahl oder auf die jeweilige Achse bezieht. Im 2. Fall hieße dass, das eine 64-fache Auflösung benötigt würde um für den Betrachter als doppelt so scharf empfunden zu werden. Aber ob dass tatsächlich so ist, weiß ich nicht, zumal das auch eine stark subjektive Einschätzung wäre. Keine Ahnung ob das so schon in aussagekräftigen [Blind-]tests untersucht wurde.)
Ich bin auch der Meinung das die Abkehr von den rückständigen 24fps sogar wichtiger ist als 4k. Es müssen ja nicht gleich 120fps sein aber wenigstens 48Hz. Das betrifft aber natürlich auch nur den CE/Film Bereich am PC sind 60Hz ja schon die übliche Untergrenze.
Das dürfte Geschmakssache sein. Ich bin aber auch führ höhere Bildraten, (beim analogen Kino wurde/werden eh 72 Bilder pro Sekunde gezeigt, nur eben 3* hintereinander die selben). Ich denke 60 fps sollten erstmal gut sein, wobei höhere Bildraten durchaus sinnvoll sein können. Prinzipiell wird das nur irgendwann bei der Aufnahme lichtlimitiert. (Die Kameraobjektive müssen auch noch handhabbar sein und die Beleuchtung am Filmset kann auch nicht beliebig gesteigert werden. Animationstechnisch begrenzt hier nur der Rechenaufwand (und damit die Kosten) die Bildwiederhohlraten.
Ich denke das wird in den 0,5' schon berücksichtigt. Eigerechnet wird das dann eben indem man den diagonalen Pixelabstand als charakteristische Größe nimmt.
Ich hab mich schon oft gefragt warum man keine Bildschirme mit Hexagonalen Pixeln baut. Bei Matrix Bildschirmen dürfte das ja eigentlich kein Problem sein. Es gäbe offensichtliche Vorteile bei der Darstellung von schrägen Kanten und runden Objekten. Zumindest solange die Auflösung noch nicht perfekt ist.
Naja, das ganze Thema ist wohl etwas komplexer, nur kann ich diese Frage leider nicht endgültig beantworten. Technisch ist es wohl bis jetzt einfacher quadratische Pixel zu fertigen als hexagonale Pixel, Wobei ein Vergleich verschiedener Architekturen doch recht interessant sein dürfte.
Hier geht es aber um etwas !völlig! anderes und zwar um den idealen Abstand zu einem Full-HD TV. Dieser ist aber, wie gesagt, ein Kompromiss aus dem Wunsch nach einem großen Bild und der Auflösung. Dazu muss man wissen das es zwischen "Pixel sind störend erkennbar" und "Unterschied zu einer höheren Auflösung nicht erkennbar" eine sehr große Bandbreite gibt...
Es geht dabei nicht um den idealen Abstand in Abhängigkeit aus Bildgröße und Auflösung sondern einzig und allein um die nötige Distanz die maximal eingehalten werden darf um die volle Auflösung erkennen zu können, ohne das die Grenzauflösung des Auges ein ERkennen einzelner Pixel ermöglicht, sprich unterschreitet man die Distanz, ist die Bildgröße zu gering, bei größerem Abstand, reicht der durchschnittliche Sehvisus nicht mehr aus, jedes DEtail zu erkennen.
Ich habe Praxistests dazu durchgeführt. Theoretisch angelegte Schwarz-Weiß Muster haben eine nicht so große Relevanz, schließlich spielt beim erkennen von Details auch der Microkonstrast der einzelnen Pixel zueinander eine bedeutende Rolle und das Schwarz- Weiß Verhältnis stellt dabei das absolute Ideal dar, was man im fertigen Bild wohl selten vorfindet.
Auf 2,5m konnten bei mir normalsichtige Personen jedenfalls 720p nicht mehr von 1080p unterscheiden auf 50ZOll und das bei besten Ausgangsmaterial
Es geht aber nicht darum das man noch jedes Detail erkennen kann sondern es geht darum das man nichtmehr (!) jedes Detail erkennen kann. Erst dann, erst wenn das Auge limitiert und nicht der Bildschirm -und zwar in jeder denkbaren Situation- ist das Bild perfekt. Details auf 1-Pixel Niveau sollten nicht mehr erkannt werden können (!), sie enthalten oft kontrastreiche Störungen wie etwa Treppeneffekte oder Flimmern an Kanten. In Filmen zwar in der Regel nicht, in Spielen und sonstigen Programmen aber umso öfter, zumindest wenn man auf Hilfsmittel wie AF und AA verzichtet.
720p und 1080p sind auch eine schlechte Vergleichsbasis vor allem wenn herkömmliches Videomaterial als sogenannter "Praxistest" verwendet wird. Der Grund dafür ist einerseits das normales Videomaterial kaum kontrastreiche Details auf 1-Pixel Niveau enthält und andererseits das 720p auf einem 1080p TV nicht exakt, pixelgenau dargestellt sondern auf 1080p interpoliert wird. Je nachdem wie gut der TV das macht kann das Ergebnis sehr viel besser als echtes 720p sein. Ein besserer Vergleich wäre eher 540p ("qHD") vs. 1080p wobei darauf zu achten ist das alle Bildverbesserungsverfahren ausgeschaltet sind wenn man einen TV nutzt (generell wäre die Verwendung eines PC Monitors für solche Tests empfehlenswert). 720p als Referenz wären auch auf einem 1440p Monitor möglich wenn auf der anderen Seite eben nicht Full-HD sondern 1440p gezeigt wird. 720p vs. Full-HD ist nur auf einem 4k Bildschirm möglich (oder einem Bildschirm ohne feste Auflösung, etwa einer Schwarz-weiß Röhre oder einem Röhrenprojektor). Als Referenzmaterial würde ich ein Spiel ohne Kantenglättung aber umso mehr kontrastreichen Kanten empfehlen, etwa GTA IV.
Ich habe kein herkömmliches Videomaterial genommen sondern ein MAsterpiece von 1080p Aufnahme, Baraka ein Mittelformataufnahme in 8K eingescannt. Dieses auf egal ob auf 1080p oder 720p abgespielt limitiert sicher nicht. Die Microkontraste in dem Film sind bestechend.
Wenn die Güte dieses Materials nicht ausreichend ist um Unterschiede auszumachen, ist jeder weitere theoretische Test sinnbefreit.
Desweiteren wird durch das upscaling des dann zugespielten 720p Materials das Bild nicht besser, als hätte man es direkt auf einem 720p Tv nativ dargestellt, da eine Interpolation immer mit bedingten Unschärfeffekten einhergeht, eine nachträgliche Kantenaufsteilung kann diese Effekte zwar mindern und oberflächlich vielleicht auch schönen, besser wird das Bild dadurch aber nicht.
Letztendlich ist das auch irrelevant wenn es darum geht, ob 4k oder 8k noch Sinn ergeben bei typischen WOhnzimmergegebenheiten bezüglich TV Größe und Sitzabstand
Für meinen Sehvisus ist das absoluter Unfug, wobei ich nicht leugnen kann, das ich mich sehr gern 2m von einem 100Zoll Gerät entfernt sehr wohl fühlen würde.
Leider sind Geräte diesen Ausmaßes für mich nicht finanzierbar.
In normalem Videomaterial gibt es aber nie so kontrastreiche Kanten bzw. Pixelkotraste und Treppeneffekte wie sie in gerenderten Bildern auftreten können. Videomaterial kann damit nie eine taugliche "Praxisreferenz" sein, egal wie hochwertig es ist. Das liegt daran das bei der Videoaufzeichnung eine Art optischer Kantenglättungseffekt entsteht da Pixel die genau an einer Kante liegen eben halb belichtet werden, auch alle üblichen Downsampling-Algorithmen arbeiten so das es zu einem solchen Effekt kommt.
Schwarz/Weiß Kante vs. (aggressiv) "geglättete" Kante, 5x Vergrößerung:
Durch Upscaling von 720p auf 1080p wird das Bild etwas verschwommener aber das fällt bei weitem nicht so stark auf wie sehr kontrastreiche feine Pixelstrukturen, Treppeneffekte usw.; diese werden durch Upscalingalgorithmen eher sogar unterdrückt, insbesondere wenn diese, wie Vielfach üblich mit Postprocessing-Kantenglättung kombiniert werden bei dem kontrastreiche, insbesondere schräge, Kanten gezielt geglättet und/oder kontrastärmer gemacht werden. Jedenfalls ist 1080p vs. 720p auf einem nativen 1080p Schirm definitiv keine gute oder auch nur brauchbare Vergleichsbasis.
Hier ein Vergleich: Ein Bild mit 192 Zeilen in 4x Vergrößerung, daneben das selbe hochgerechnet auf 256 Zeilen in 3x Vergrößerung. Das Ergebnis kann man offensichtlich nicht vergleichen -unabhängig davon welches der Bilder man als besser oder schärfer empfindet. (Wie immer: für einen seriösen Vergleich bitte pixelgenau betrachten)
Es geht, das ist wichtig, nicht nur um die, geschweige denn die auf den ersten Blick erkennbare Schärfe oder den erkennbaren Detailreichtum, es geht darum das man Bildstörungen auf 1-Pixel Niveau nichtmehr wahrnehmen kann weil sie zu klein sind. Das ist das Ziel. Und das lässt sich mit einem Video "Praxistest" nie herausfinden.
Und es geht hier auch nicht um typische "Wohnzimmergegebenheiten" sondern vor allem um PC Monitore wo fast immer ein einigermaßen ideales Diagonale: Sitzabstand Verhältnis im Bereich von 1:1 bis 1:1,5 herrscht.
Ein schöner synthetischer Test, der meinen nicht unähnlich ist, der aber nur auf horizontale und vertikale Abstände zwischen den Pixeln und nicht auf diagonale (wie etwa mein letzter Test) Rücksicht nimmt. Gefährlich ist dabei natürlich der Browser der den Test verfälschen könnte indem er die Pixelkontraste im Zuge von Bildverbesserungsverfahren abschwächt und "glättet".
Ich kann statische horizontale/vertikale, kontrastreiche 1-Pixel Muster auf meinem Full-HD Monitor mit 60cm Diagonale (Pixelabstand 0,27mm Horizontal/Vertikal, 0,38 Diagonal) übrigens bis in ziemlich genau 1,3m Entfernung eindeutig erkennen, diagonale bis in etwa 1,8m (also Diagonale *3) Entfernung. Üblicherweise sitze ich nur etwa 60-75cm vor dem Monitor, ich würde also definitiv von UHD/4k profitieren.
