8K (Bildauflösung)

Die Bildauflösungen 8K mit einer Zeilenzahl von 4320 und 4K mit einer Zeilenzahl von 2160 (UHD, Ultra HD) sowie Full HD (2K) mit einer Zeilenzahl von 1080, HD ready mit einer Zeilenzahl von 720 und SD mit einer Zeilenzahl von 576 jeweils mit einem Bildseitenverhältnis von 16:9 und circa 17:9

8K-Auflösung, auch 8K und 4320p genannt, bezeichnet in Anlehnung an die Definitionen von 2K und 4K eine horizontale Bildauflösung in der Größenordnung von 8000 Spalten.[1]

Beschreibung

Aus der Angabe „8K“ geht nicht hervor, welche Bildseitenverhältnisse, Bittiefen, Bildwiederholfrequenzen oder Helligkeits- und Farbwerte in den Bildern kodiert sind. Die ITU-R-Empfehlung BT.2020 der Internationalen Fernmeldeunion definiert diese Parameter beispielsweise für die beiden Bildauflösungen 3840 × 2160 („UHD-I“) und 7680 × 4320 („UHD-II“) mit einem Bildseitenverhältnis von 16:9 und quadratischen Bildpunkten.[2]

Die Bildauflösung hat bei einem Bildseitenverhältnis von 16:9 einen Wert von rund 33 Megapixel. Die folgende Tabelle gibt einige Bildauflösungen mit den bei 8K auftretenden Zeilen- und Spaltenzahlen bei verschiedenen Bildseitenverhältnissen an.

Bildseiten-
verhältnis		SpaltenZeilenPixelanzahl
(Megapixel)
4:38192614450,3
16:908192460837,7
00≈17:9 (8K)8192432035,3
00000016:9 (UHD-II)7680432033,2
3:26480432028,0
4:35760432024,9
16:106912432029,0
1:14320432018,7

Verdoppelung

Das 8K UHD-Format in 16:9 ist Gegenstand der Verdoppelung der Auflösung in Länge und Breite. Dies sind dann 16K mit 15360 × 8640 Bildpunkten und 32K mit 30720 × 17280 Bildpunkten. Die Abkürzungen 16K UHD und 32K UHD sind dabei keine Rundungswerte der tatsächlichen horizontalen Auflösung, was 15K oder 31K ergäbe, sondern weisen auf die Verdopplung der vorhergehenden Auflösung von 8K UHD beziehungsweise 16K UHD hin.

Das einzig bekannte Display wurde 2019 von Sony vorgestellt, mit 16K UHD auf 19,5 m × 5,5 m für eine Ladenfront.[3] Ansonsten werden die größeren abgeleiteten Formate nur durch Multi-Monitor Installationen erreicht.

Geräte

Digitale Wiedergabegeräte wie Computermonitore, Bildschirme, Fernsehgeräte oder Projektoren, sowie Aufnahmegeräte, wie digitale Kinokameras oder Digitalkameras, mit einer Spaltenzahl ab rund 8000 Spalten können mit dem Attribut „8K“ gekennzeichnet werden. Diese Geräte sind in der Lage, Bilder mit dieser Spaltenzahl vollständig zu verarbeiten und wiederzugeben, ohne Bildpunkte zusammenfassen zu müssen (Downsampling).

8K-Kamera von Astrodesign 2013 bei der Messe der National Association of Broadcasters
8K-Kamera von NHK und Hitachi 2013 bei der Messe der National Association of Broadcasters

Einige Digitalkameras liefern insbesondere für Stehbilder eine entsprechende Bildauflösung, die auf solchen Bildschirmen wiedergegeben werden kann.[1] Für Videoaufnahmen gibt es seit 2011 8K-taugliche Kameras von Anbietern wie Sony,[4] später wurden weitere Produkte von Herstellern wie zum Beispiel von Astrodesign,[5] Hitachi, Red Digital Cinema Camera Company[6] und Sharp vorgestellt.[7]

Die für eine entsprechende optische Auflösung erforderlichen Objektive müssen bei der Bildaufnahme allerdings in der Lage sein, auch bei einer Ortsfrequenz von 2160 Linienpaaren pro Bildhöhe einen hohen Kontrast zu liefern. Bei einem Bildsensor im Vollformat entspricht dies einer Ortsfrequenz von 90 Linienpaaren pro Millimeter (Linienbreite = 5,6 Mikrometer, das entspricht eine Blendenzahl von ungefähr 4). Bei kleineren Bildsensoren mit einem Pixelabstand von einem Mikrometer, wie sie zum Beispiel in Smartphones eingesetzt werden, wäre hierfür theoretisch eine Blendenzahl von deutlich unter 1,0 erforderlich, die selbst mit entsprechenden korrigierten Objektiven technisch nicht mit der erforderlichen optischen Auflösung erreichbar ist. Eine dafür geeignete Modulationsübertragungsfunktion mit einer entsprechend hohen fotografischen Auflösung kann nur von optisch korrigierten sowie großen und nicht beugungsbegrenzten Spezialobjektiven (in der Regel ohne variable Brennweite) erreicht werden, bei denen die unvermeidlichen lateralen Lagefehler der optischen Abbildung in den digitalen Aufnahmen im Video-Post-Processing kompensiert werden können.[8] Bei der Liveübertragung oder beim Streaming von bewegten Bildern muss die für diese Kompensationen sowie die für die Datenkompression erforderliche Rechenleistung in Echtzeit zur Verfügung stehen.

Auf der Internationalen Funkausstellung wurden 2018 erste größere Fernsehbildschirme vorgestellt, die 8K-Bilder wiedergeben können.[9]

Die erforderlichen Datenmengen können beispielsweise über ein High Definition Multimedia Interface ab der Version 2.1 (Januar 2017) oder mit UHD-2-Geräten über den Standard DisplayPort ab der Version 1.3 (September 2014) übertragen werden.

Bilder mit geringerer Bildauflösung als 8K können mit Hilfe von Upsampling auf ultrahochauflösenden Wiedergabegeräten formatfüllend dargestellt werden.[9]

2020 erschienen die ersten Mobiltelefone, die aufgrund der Bildauflösung des Bildsensors und ausreichender Rechenleistung in der Lage sind, in 8K-Auflösung aufzunehmen, darunter sind das Samsung Galaxy S20 und Samsung Galaxy Note 20. Wegen der Beugungsbegrenzung der miniaturisierten Objektive ist die optische Auflösung jedoch erheblich geringer.

Die ursprünglichen Prognosen für den Absatz von Geräten wurden jährlich reduziert. 2021 lag der Marktanteil an Fernsehgeräten weltweit bei 0,15 %.[10] In Q4 2021 sank die Auslieferung unter den Vorjahreswert.[10] In der EU lag der Marktanteil bei Fernsehgeräten Ende 2022 bei 2 %.[11] Ursächlich können die mit der Chipkrise ab 2020 steigenden Preise sein, die durch Ökodesign-Verordnung (siehe Kritikpunkte) weiter hochgetrieben werden, bei gleichzeitig anhaltend geringem Angebot an Medieninhalten. Insbesondere Streaming-Anbieter wie Netflix beschränken sich auf 4K (Stand 2023), auch wenn das Ausgangsmaterial in 8K bereitsteht (etwa Squid Game). Auch in Japan konnte sich trotz der Verfügbarkeit von Fernsehkanälen das 8K-Format nicht durchsetzen.[10] Stattdessen beobachtete man, dass sich die HDR-Technik durchsetzte, während auch 2022 zu 3/4 die 4K-UHD Auflösung den Markt dominierte.[12]

Anwendungen

Die Olympischen Spiele 2016 in Rio de Janeiro wurden in einem Testlauf in 8K nach Japan übertragen.[13]

Mit 8K aufgelösten Bildern sollen bei Live-Übertragungen Personal und Kosten eingespart werden können, indem die interessanten Bildinhalte („Region of Interest (ROI)“) automatisch durch eine Motiv- und Szenenerkennung mit künstlicher Intelligenz ermittelt und gefiltert werden. Eine einzelne Kamera kann hierbei synchron bis zu vier unterschiedliche Bildausschnitte in Full-HD-Auflösung liefern.[14]

Beispiel eines Videos in FUHD-Auflösung

Im November 2018 veröffentlichte die NASA 8K-Aufnahmen, die mit einer Helium-Kamera der Red Digital Cinema Camera Company in der Internationalen Raumstation (ISS) gemacht wurden.[15]

Kritikpunkte

8K-taugliche Geräte sind in der Anschaffung noch unverhältnismäßig teuer und es gibt nur wenige Medieninhalte, die mit dieser Bildauflösung zur Verfügung stehen,[1] da keine einheitliche Norm für das Format existiert.[16]

Selbst eine Bildauflösung von nur 4K-Bildern kann durch das menschliche Auge bei Betrachtung des gesamten Bildes kaum noch erreicht werden.[9][17] Viele Menschen nehmen die Unterschiede bei der Bildauflösung zwischen Ultra HD und Full HD nicht mehr wahr[18]. Eine subjektive Verbesserung könnte sich nur durch einen höheren Kontrastumfang und einen größeren Farbraum ergeben, der allerdings nichts mit der Bildauflösung zu tun hat[19] und aufgrund der verwendeten Kompressionsformate schon beim HD nicht ausgeschöpft wird.[20] Tatsächlich konnte sich die 8K-Technik bis 2023 nicht durchsetzen. Stattdessen beobachtete man, dass ab 2022 über 99 % aller verkauften Fernseher HDR-Video unterstützten, 83 % davon mit Dynamic-HDR (HDMI 2.1).[21]

Die Leistungsaufnahme und Wärmeentwicklung von hochauflösenden Aufnahme-, Bildverarbeitungs- und Wiedergabegeräten ist in der Regel deutlich höher als von Geräten mit geringerer Bildauflösung, ebenso die Herstellkosten, Ressourcenverbrauch und Bandbreiten/Speicherbedarf.[19] Dem abnehmenden Grenznutzen stehen also exponentiell steigende Nachteileffekte gegenüber. Mit der ab 2023 geltenden Ökodesign-Verordnung der EU wird ein Energieeffizienzindex (EEI) eingeführt, dessen Grenzwert von 8K-Fernsehern nur selten eingehalten werden kann.[11][22]

Einzelnachweise

  1. ↑ a b c Robert Silva: 8K Resolution – Beyond 4K, lifewire.com vom 10. September 2018, abgerufen am 12. September 2018.
  2. ↑ BT.2020: Parameter values for ultra-high definition television systems for production and international programme exchange, ITU, 2015, abgerufen am 12. September 2018.
  3. ↑ Ryan Waniata: Sony's massive new MicroLED display stands 17 feet tall and packs 16K resolution. Digital Trends, 10. April 2019, archiviert vom Original am 17. Oktober 2019; (englisch).
  4. ↑ Thomas Richter: Sony gibt Preis für High-End 4K (8K) Cam F65 CineAlta bekannt, slashCAM vom 9. September 2011, abgerufen am 12. September 2018.
  5. ↑ NAB2013 Debut 8K CameraHead. In: Astro. Astrodesign Inc., 5. April 2013, archiviert vom Original am 9. April 2013; abgerufen am 12. September 2018 (englisch).
  6. ↑ Jon Fauer: RED 8K HELIUM Super35mm Cameras. In: Jon Fauer’s Film and Digital Times. 11. Oktober 2016, abgerufen am 12. September 2018.
  7. ↑ ISE 2019: Sharp präsentiert neue Lösungen für Büros, Schulen und Einzelhandel (Memento vom 30. August 2019 im Internet Archive), Sharp Deutschland vom 5. Februar 2019, abgerufen am 1. September 2019.
  8. ↑ Markus Bautsch: Bildaufnahme – Güte der optischen Abbildung / Randlichtabfall, Verzeichnung, chromatische Aberration. In: Wikibook Digitale bildgebende Verfahren. Wikibooks, 10. November 2021, abgerufen am 21. November 2021.
  9. ↑ a b c Berti Kolbow-Lehradt: Für 8K-Fernseher hebt sich der Vorhang allmählich, Netzpiloten Magazin von 11. September 2018, abgerufen am 12. September 2018.
  10. ↑ a b c Rasmus Larsen: 8K TV is failing to appeal to consumers, says Omdia. flatpanelshd, 29. April 2022; (englisch).
  11. ↑ a b Martin Jäger: Das Aus für große Fernseher? Strenge EU-Verordnung kommt bald. CHIP News, 3. Januar 2023;.
  12. ↑ Gemeinsame Presseinformation der Deutschen TV-Plattform und des ZVEI: TV-Geräte-Markt 2022: Anteil von Smart-TVs erneut leicht gestiegen. 1. September 2022;.
  13. ↑ Olympische Spiele 2016 werden in 8K übertragen. In: 8K Magazin. 18. März 2016, abgerufen am 12. September 2018.
  14. ↑ Vier HD-Bilder aus einem 8K-Sensor IBC 2018: Panasonic will mit „Region-of-Interest“ Live-Übertragungen revolutionieren, Kameramann vom 15. September 2018, abgerufen am 17. September 2018.
  15. ↑ Experience High-Res Science in First 8K Footage from Space, NASA vom 2. November 2018, abgerufen am 8. November 2018.
  16. ↑ Thomas Heuzeroth: Die Deutschen glauben an das falsche Fernseher-Versprechen. In: Die Welt. 4. September 2018, abgerufen am 12. September 2018.
  17. ↑ Wiedergabe – Punktdichte – Optimale Anzahl der Bildpunkte, Wikibook Digitale bildgebende Verfahren, abgerufen am 12. September 2018.
  18. ↑ 4K (UHD) – Fortschritt mit Abstand? Zerobrain vom 18. August 2017, abgerufen am 16. April 2021.
  19. ↑ a b UHD Fernsehen: Was bringt die „knackige“ Technik? In: test.de. 31. August 2016, archiviert vom Original; abgerufen am 12. September 2018.
  20. ↑ Christoph Mies, Imed Bouazizi: Die MPEG Standards. (PDF) In: Otto Spaniol. Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2003, abgerufen am 10. Februar 2022.
  21. ↑ Gemeinsame Presseinformation der Deutschen TV-Plattform und des ZVEI: TV-Geräte-Markt 2022: Anteil von Smart-TVs erneut leicht gestiegen. 1. September 2022;.
  22. ↑ Dominic Jahn: Unzähligen OLED und 8K Fernsehern droht ab März 2023 der Verkaufsstopp. 4kfilme, 23. November 2022;.

Auf dieser Seite verwendete Medien

First 8K Video from Space - Ultra HD VP9.webm
Science gets scaled up with the first 8K ultra high definition (UHD) video from the International Space Station. Get closer to the in-space experience and see how the international partnership-powered human spaceflight is improving lives on Earth, while enabling humanity to explore the universe. More: https://go.nasa.gov/2zgPY5o Special thanks to the European Space Agency, the ISS National Lab, and astronauts Alexander Gerst, Serena Auñón-Chancellor, Ricky Arnold and Drew Feustel.

Download this video: https://images.nasa.gov/details/First-8K-Video-from-Space

Featured investigations and facilities:

0:01, 2:36 BEST seeks to advance use of sequencing DNA and RNA in space. https://go.nasa.gov/2tNntKu

0:13 The Minus Eighty-Degree Laboratory Freezer for ISS (MELFI) is a cold storage unit that maintains experiment samples at ultra-cold temperatures throughout a mission. https://go.nasa.gov/2RkJAl5

0:21 The Advanced Plant Habitat (APH), a recent addition to the space station, is the largest growth chamber aboard the orbiting laboratory. https://go.nasa.gov/2JCi8vV

0:33 Canadarm2 is part of Canada's contribution to the space station. This 17-metre-long robotic arm was extensively involved in the assembly of the orbiting laboratory. https://go.nasa.gov/2ReaU42

0:41 Crew Earth Observations record how the planet is changing over time, from human-caused changes like urban growth and reservoir construction, to natural dynamic events such as hurricanes, floods and volcanic eruptions. https://go.nasa.gov/2KLFAaq

0:49 The Light Microscopy Module (LMM) is a modified commercial, highly flexible, state-of-the-art light imaging microscope facility that provides researchers with powerful diagnostic hardware and software onboard the space station. https://go.nasa.gov/2RfdYwS

0:53 ACE-T-2 looks at the assembly of complex structures from micron-scale colloidal particles interacting via tunable attractive interactions. https://go.nasa.gov/2Re2ppS

0:57 Plant Habitat-1 comprehensively compares differences in genetics, metabolism, photosynthesis, and gravity sensing between plants grown in space and on Earth. https://go.nasa.gov/2MdDBfc

1:05 The Cupola provides an observation and work area for the International Space Station crew that gives visibility to support the control of the station’s robotic arms, and a beautiful view of the Earth, celestial objects and visiting vehicles. https://go.nasa.gov/2CRsxCT

1:14 Atomization observes the disintegration processes of low-speed water jets under various conditions to improve spray combustion processes inside rocket and jet engines. https://go.nasa.gov/2RkKrlN

1:30 BCAT-CS focuses on the study of forces between particles that cluster together by studying sediments of quartz and clay particles. https://go.nasa.gov/2p6WBSV

1:38 Functional Immune analyzes blood and saliva samples to determine the changes taking place in crew members’ immune systems during flight. https://go.nasa.gov/2RfUMz1

2:03 Life Support Rack (LSR) is a technology demonstrator for closed loop air revitalization. https://go.nasa.gov/2Rdfi3C

2:15 The Japanese Experiment Module Airlock is used to deliver science experiments to external platforms, and prepare small satellites for deployment from station. https://go.nasa.gov/2RdcBik

2:23 SPHERES Tether Slosh combines fluid dynamics equipment with robotic capabilities aboard the space station to investigate automated strategies for steering passive cargo that contain fluids. https://go.nasa.gov/2RfQPdQ

Follow updates on the science conducted aboard the space station on Twitter: https://twitter.com/iss_research

For more information on how you can conduct your research in microgravity, visit https://go.nasa.gov/2q84LJj
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NHK / Hitachi demoing their 8K resolution camera at the 2013 NAB Show.
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Bilddefinitionen für SD-, HD- und UHD-TV sowie 2K-, 4K- und 8K-Kino
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Astro Design 8K camera AH-4800 being shown at the 2013 NAB Show