Scharfe Bilder bei LCD-TVs – Seite 2
5. Das Hauptproblem: offene Pixel
Auch dann, wenn die Reaktionszeit schnell genug ist, wirken LCDs immer unscharf, sobald sich etwas bewegt oder die Kamera zu einem Schwenk ansetzt. Im direkten Vergleich mit anderen Bildschirmen lässt sich erkennen, dass das nicht allein auf die beschriebenen Quellen-Probleme wie Kameraunschärfe und Interlacing zurückgeht. Vielmehr liegt es an einer fundamentalen Eigenschaft von Flüssigkristall-Panels: Sie leuchten ständig.
Das ist erstmal kein Nachteil: Die Schirme flackern nicht, egal, ob sie mit 50, 60 Hertz oder eventuell sogar weniger betrieben werden. Durch die Flüssigkristallzellen strömt permanent Licht, das von der Hintergrundbeleuchtung kommt. Aber dieses ständige Leuchten bedeutet, dass das Auge keine scharfe Kante an bewegten Objekten erkennen kann. Es ist hier ähnlich wie beim Ton: Dort nimmt das Ohr wahr, woher ein Klang zuerst eintrifft und lokalisiert ihn als die Schallquelle; trifft der gleiche Klang wenig später aus anderen Richtungen ein, werden diese ausgeblendet. Genauso braucht das Auge ein Aufleuchten mit mindestens 50 Hertz – dann hätte man eine scharfe, ruckelfreie Bewegung.
Statt dessen streift das Auge über den Schirm, ohne einen Halt zu finden. Nimmt man als Beispiel ein Objekt, das innerhalb von zehn Sekunden von links nach rechts über einen Schirm von rund einem Meter Breite wandert; dann tastet das Auge das Bild mit einer Geschwindigkeit von 10 Zentimetern pro Sekunde ab und legt pro Bild einen Weg von zwei Millimetern zurück (bei 50 Hertz). Zwei Millimeter sind aber bei 1.920 x 1.080 bereits vier Pixel, so dass sich die Bildschärfe in Bewegungsrichtung auf ein Viertel reduziert (bei 1366 x 768 Panel auf ein Drittel).
Auf kleinen Fernsehern fällt diese Unschärfe kaum auf, denn hier hat das Auge kaum die Chance ein Objekt zu verfolgen; solche Schirme erfasst man statisch, auf einen Blick. Daher wird der Effekt sichtbarer, je größer das Gerät ist – dies trifft leider für viele Probleme in der Bewegungsdarstellung zu.
Ist die Quelle Filmmaterial, verdoppelt sich der Effekt, da Objekte dann doppelt so lange an einer Stelle stehen (24 oder 25 statt 50 Bilder in der Sekunde). Allerdings versuchen die meisten Regisseure, zumindest schnelle Schwenks und ähnliche Kamerabewegungen zu vermeiden, bei denen das ganze Bild unscharf würde. Kinofilm ruckelt dann nämlich sichtbar.
Wenn das Auge über eine bestimmte Zeit (t) eine Strecke (x) verfolgt, ist das ein
linearer Vorgang (linke Grafik); je nachdem, wie lange ein Objekt
an einer Stelle stehen bleibt, erscheint es auf einem LCD-Schirm
mehr oder weniger unscharf (Perceived width).
6. Lösung 1: Scanning Backlight
Die naheliegende Lösung für das Problem einer fehlenden klaren Kante: Man lässt die Hintergrundbeleuchtung pulsieren, schaltet sie also im Takt des Bildes ein und aus. Das geht mit Heißkathodenröhren wie von Philips in der ersten ClearLCD-Generation praktiziert oder mit Leuchtdioden (LED). Dann bekommt das Auge durch das Aufleuchten genau in dem Augenblick, in dem es darüber streicht, eine harte Kante, das bewegte Objekt erscheint scharf.
In der Praxis ist diese Lösung alles andere als einfach. Zum einen, weil diese Art der Hintergrundbeleuchtung immer noch wesentlich teurer ist als die konventionelle CCFL-Technik der Kaltkathodenröhren. Aber dazu kommt, dass man mit 50 Hertz zwar ruckelfreie Bewegungen darstellen kann – aber das Bild bekommt Großflächenflimmern.
Also muss man die Bildwechselfrequenz erhöhen; in den USA und Japan könnte man mit 60 Hertz leben, doch Europa ist inzwischen zu wichtig, als dass man heute noch lokale Lösungen entwickeln würde. Philips hat 75 Hertz gewählt, inzwischen geht der Trend zu 100 Hertz. Das bedeutet freilich, dass man noch mehr Kosten zu schultern hat, denn die schnellere Ansteuerung gibt es natürlich nicht zum Nulltarif. Aus diesem Grund hat Philips dieses Prinzip aufgegeben. Mit weiterem Fortschritt in der Kostenreduzierung bei LED-Beleuchtung dürfte das Scanning Backlight aber mehr Verbreitung finden. Denn es ist die eindeutig beste Möglichkeit, scharfe Bilder auf LCDs zu bringen.
Samsung hat mit den Serien F8 (Foto) und F9 Modelle auf dem Markt,
die mit pulsierenden LEDs als Hintergrundbeleuchtung arbeiten.
7.Lösung 2: Darkframe
Eine weitere Option für harte Konturen ist die so genannte Darkframe Insertion, also die Zwischenschaltung eines Dunkelbildes bei unveränderter Hintergrundbeleuchtung. Natürlich kann man dabei die Flüssigkristalle nicht komplett dichtmachen. Das würde die Hälfte der Lichtleistung kosten.
Auch braucht man ein Panel mit doppelter Bildwechselfrequenz. Das Entscheidende ist aber die Signalverarbeitung: Sie verteilt die benötigte Helligkeit ungleichmäßig auf jeweils zwei Bilder, wobei man eines möglichst hell, das andere so dunkel wie möglich auslegt. Braucht man die volle Helligkeit, müssen beide Folgebilder weiß werden, aber dann gibt es ja keine Konturen, die sich bewegen.
Entsprechende Prototypen haben unter anderem Benq und Hitachi gezeigt. Auf dem Markt gibt es allerdings noch kein Fernsehgerät, das Darkframe-Technik einsetzt.
8. Lösung 3: 100 und 120 Hertz
Wenn der entscheidende Grund für die Unschärfe von LCD-Schirmen die lange Standzeit eines Bildes ist, liegt eine Lösung nahe: diese Zeit verkürzen. Aus diesem Grund hat man die 100-Hertz-Technik auf diese Schirme angewendet, nachdem sie mit den Röhren zu verschwinden schien. Denn Großflächenflimmern gibt es ja bei LCD nicht mehr.
Insofern unterscheidet sich 100 Hertz bei Flüssigkristallschirmen von 100 Hertz bei Röhren. Denn gegen das Flimmern reicht es aus, einfach ein Bild zweimal auf den Schirm zu schreiben. Das bringt bei LCD überhaupt nichts, es wäre kein Unterschied zu erkennen. Das zusätzliche Bild muss also eine neue Bewegungsphase enthalten. Da die Quelle aber nur 50 Bilder in der Sekunde liefert, errechnet die interne Elektronik des Fernsehers ein Zwischenbild, in dem die bewegten Objekte etwas weiter verschoben werden.
Damit reduziert sich der Schärfeverlust auf die Hälfte: Im Beispiel aus Kapitel 5 (zehn Sekunden quer über den Schirm) überstreift das Auge nur noch zwei Pixel pro Bild, langsamere Bewegungen wirken kaum noch unscharf. Der Effekt der offenen Pixel liegt dann in einem Bereich, der dem entspricht, was Kamera und Interlacing ausmachen, nämlich eine Halbierung der Schärfe. 100 Hertz ist also bei LCD eine einigermaßen taugliche Lösung. Natürlich muss das Panel dann schnell genug sein, also deutlich weniger als zehn Millisekunden zum Umschalten benötigen.
Gelöst werden freilich noch nicht alle Probleme. Schließlich gibt es durchaus Quellen, die schärfer sind, sei es ein Trickfilm oder ein Videospiel, sei es eine Kameraaufnahme mit sehr kurzer Belichtungszeit oder ein Progressive-Scan-Bild. Hier sind Bilder mit Lichtimpulsen immer noch deutlich schärfer. Vorführungen mit künstlich verschobenen Standbildern sind dagegen unrealistisch – auch wenn sie sehr schön zeigen, dass 100 Hertz noch nicht perfekt ist.
Die X3000-Serie von Sony ist die Interpretation der 100-Hertz-Technik auf Bravia-Art.
Ein Hubschrauber
fliegt vor einem unruhigen Hintergrund – perfekt für den Halo-Effekt,
sprich die nicht ganz orrekte Errechnung der Zusatzbilder.
9. Signalverarbeitung bei 100 Hertz
Den ersten Schritt hin zu einer Signalverarbeitung, wie sie für 100-Hz-LCDs notwendig ist, ging Philips: Mit dem System Digital Natural Motion wurden erstmals Zwischenbilder errechnet. Das betraf jedoch nur Standard-TV-Bilder mit 50 Hertz bei Röhren. Mit LCD und HDTV erreichen die Anforderungen an das Processing ganz neue Höhen: Statt rund 32 kHz Ablenkfrequenz bei 100-Hertz-Röhren oder HDTV ist schon bei Standard-Auflösung, dargestellt auf einem 768-Zeilen-Schirm, eine Bandbreite von mehr als 80 kHz notwendig, bei Full-HD-Displays mit HD-Quelle werden es gar mehr als 120 kHz.
Zudem ist es mit 100 Hertz nicht getan. Schließlich sollen auch 60-Hertz-Bilder scharf aussehen, weshalb man auch ihre Frequenz verdoppelt, auf 120 Hertz. Und neben 60 Hertz gibt es ja neuerdings 24p, geliefert von Blu-ray- und HD-DVD-Playern. Daher ist hohe Flexibilität gefordert, zudem eine Menge Speicher, denn man muss erst einmal die vorhandenen Daten sammeln und auswerten, bevor man neue Bilder errechnen kann. LCD-Schirme zeigen 24p-Material in der Regel mit 72, 96 oder 120 Hertz, es werden also drei oder vier neue Zwischenschritte errechnet. Damit ist auch eine flüssigere Darstellung verbunden, da der zu langsame 24-Hz-Takt verschwindet.
In den High-End-Modellen der einzelnen Hersteller erledigen diese Signalverarbeitungen spezielle Schaltkreise, mit denen man sich gerne schmückt, ohne viele Details zu verraten. Sie heißen Perfect Pixel, Pixel Processing HD, Bravia Engine, Genessa oder Peaks – wobei die Unterschiede vor allem in weiteren Bearbeitungsschritten, etwa der Farb- oder Kontrastanhebung liegen. Daneben gibt es von den beiden großen TV-Chip-Anbietern NXP (früher Philips Semiconductor) und Micronas spezielle Chips, genannt PXN/MAPP oder TruD HD. Sie statten nicht nur die kleineren TV-Anbieter aus, bei denen es nicht zu einem eigenen Prozessor gereicht hat, sondern auch die günstigeren Modelle der großen Hersteller.
Je nach Firma kommt man zu verschiedenen Lösungen. Denn die meisten Bild-Prozessoren sind frei programmierbar, soweit es Speicher und Rechenleistung zulassen. Da fangen die Probleme schon an: Oft besteht die Errechnung der neuen Bilder nur aus einer Vorhersage, es wird also die vorgefundene Bewegung fortgeführt.
Das führt dazu, dass man den Bildschirm nur mit Overscan betreiben kann. Denn der Prozessor braucht ein wenig Vorlauf am Rand, wenn sich Objekte dort ins Bild hineinschieben. Vor allem aber führt es zum so genannten Halo, also einer Art Heiligenschein rund um bewegte Konturen. Besonders stark fällt dieser Effekt auf, wenn die Kamera etwas verfolgt, sei es ein Hubschrauber vor Wald oder Häusern, sei es ein Fußgänger im Verkehrsgeschehen. Der Ausdruck Soap-Effekt wird gelegentlich dafür benutzt. Denn Filme wirken weich gezeichnet und laufen so flüssig wie billige Video-Produktionen à la „Gute Zeiten, schlechte Zeiten“.
Am besten ist es, wenn sich am TV einstellen lässt, welche Prozessor-Funktionen genutzt werden sollen. Dann lässt er sich an das jeweilige Quellmaterial und die bevorzugte Qualität anpassen. Dann kann man entscheiden, welcher Fehler weniger stört.
Ein 52-Zoll-Schirm, hier der LC-52XL2 von Sharp, wäre noch vor wenigen Jahren in LCD-Technik undenkbar gewesen.
Zusatzinfo: Tipps zur richtigen Einstellung
Da es recht viele unterschiedliche Lösungen für LCD-Fernseher mit 100 Hertz gibt, muss man für jedes Modell die jeweils beste Einstellung finden; dazu kommt, dass noch keine Automatik auf dem Markt ist, die unabhängig vom Quellmaterial immer den besten Modus findet. Daher muss man unterschiedliche Sequenzen durchprobieren und vergleichen, welche Einstellung dafür die beste ist. Bei vielen Geräten lassen sich nicht nur Funktionsweise, sondern auch Wirksamkeit der einzelnen Filter und Verfahren einstellen. Die 100-Hertz-Technik wird oft als Motion flow oder De-Judder bezeichnet, die Betriebsart in der Originalfrequenz als Direct, Scan only oder Off.
- Kinofilme: Hier sollte man sich eine Szene suchen, die es erlaubt, ein Objekt auf dem Schirm zu verfolgen. Das kann ein Schwenk sein, wenn er nicht zu langsam ist, am besten aber ist eine Szene, in der ein bewegtes Objekt von der Kamera begleitet wird. Dort sollte man einmal auf den Hintergrund achten, zum anderen auf die Ränder des Gegenstandes beziehungsweise der Person im Vordergrund. Eventuelle Bildprobleme treten nur dann auf, wenn der Hintergrund unruhig ist, nicht vor blauem Himmel oder glatten Flächen. Dann gilt es abzuwägen, ob eventuelles Ruckeln schwerer wiegt als Fehler rund um das Objekt. Hier spielt das subjektive Wahrnehmungsempfinden eine große Rolle. Ob von DVD, HD-DVD oder Blu-ray zugespielt wird, ist dafür relativ gleichgültig; auch Filme aus dem Fernsehen dürften mit dieser Einstellung korrekt wiedergegeben werden. Allerdings kann das Ergebnis variieren, je nachdem, wie der Film aufgenommen wurde. Bei HD-Material bringt in den meisten Fällen die Abschaltung der Motion-Funktion (keine zusätzlichen Bilder) die ausgewogensten Resultate, nicht zuletzt, weil oft nur so eine Eins-zu-eins-Pixeldarstellung für die beste Qualität möglich ist.
- TV-Übertragung: Hier gibt es eine ganze Reihe von kritischen Bildern. Als Test eignen sich gut die Wirtschafts- oder Nachrichtenkanäle mit Laufschriften, etwa Bloomberg, CNBC oder N-TV. Wer einen Digitalempfänger mit Festplatte hat, kann auch eine Totale aus einem Fußballspiel nehmen, bei der die Kamera dem Geschehen folgt. Die Werbebanden am Spielfeldrand verhalten sich ähnlich wie Laufschriften. Wichtig ist zu beurteilen, wie scharf die einzelnen Buchstaben erscheinen und ob Doppelkonturen sichtbar sind. Hier ist in den meisten Fällen die Aktivierung von 100 Hertz sinnvoll – zumindest bei Aufnahmen, die von einer Videokamera stammen, nicht aber bei Spielfilmen.
- Videospiele: Hier sollte man auf vorbeiziehende Hintergründe oder entgegenkommende Objekte achten. Wie scharf sind die Konturen, wie flüssig die Bewegungen? Sie sehen in der Regel mit 100-Hertz-Schaltung besser aus.
Der Toshiba 46ZF355 bringt 24p-Signale auf 120 Hertz, schafft also einen 5:5-Pulldown bei Spielfilmen – nicht immer ideal.
Dieser Artikel ist in der audiovision 12-2007 erschienen.
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Da die Texteinblendungen in "Der ganz normale Wahnsinn" eine wichtige Rolle spielen und sie obendrein via Animation ins Bild geschrieben werden, entschied sich Anbieter Tobis, zwei Film-Versionen auf die Blu-ray zu packen: eine mit englischer (Bild Mitte), eine mit deutscher Schriftanimation (Bild unten). Der Kunde kann wählen (Bild oben).
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abrufen. Der Sat-Tuner unterstützt Unicable-Installationen. Ferner ist die 3D-Konvertierungsoption erwähnenswert, die es nicht bei allen Panasonic-TVs gibt. 
Als neuesten Hardware-Test können Sie ab sofort auf audiovision.de kostenlos den Test des 3D-LED-TVs Sony KDL-55 NX 725 im HTML-Format
abrufen. Die Ausstattung fällt üppig aus: Universaltuner, CI+ Slot für HD+ Sender, viele Multimedia-Extras und USB-Aufnahme. 
Am 11. April titelte das Handelsblatt vom "Burn-out einer Ikone", womit Sony gemeint war, und die Financial Times Deutschland meldete: "Japan-Elektronik wird zum Auslaufmodell". Anfang April überschlugen sich in der Tat die Nachrichten, die eine Zeitenwende in der TV-Branche ankündigen:
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Als der Teenager Nathan Harper auf einer Webseite für vermisste Personen ein Kinderfoto von sich entdeckt, gerät er ohne ersichtlichen Grund ins Visier professioneller Killer und der CIA. Zielgruppengerechte "Auf der Flucht"-Variante mit "Twilight"-Star Taylor Lautner (der mit den Muskeln). 
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