HD, UHD, 4K, 8K... Wie unterscheiden Sie diese Auflösungen?

Im heutigen digitalen Zeitalter ist Video zu einem integralen Bestandteil unseres Lebens geworden. Von Kurzvideoplattformen bis hin zu hochauflösenden Filmen wirkt sich die Videoqualität direkt auf unser Seherlebnis aus. Für Laien können Konzepte wie Videoparameter wie Auflösung, HD, UHD, 2K, 4K, 8K, SD, Bitrate, Bildrate usw. jedoch etwas kompliziert sein. Dieser Artikel stellt diese grundlegenden Konzepte auf leicht verständliche Weise vor und verwendet Beispiele zur Berechnung der Videogröße und -klarheit, um den Lesern ein besseres Verständnis und die Anwendung dieses Wissens zu ermöglichen.

1. Auflösung: Eine Sammlung von Pixeln

Unter Auflösung versteht man die Anzahl der Pixel, die in einem bestimmten Bereich eines Videobildes enthalten sind. Pixel sind die kleinsten Einheiten, aus denen ein Bild besteht, und jedes Pixel hat eine bestimmte Farbe und Helligkeit. Die Auflösung wird normalerweise in der Form „Breite × Höhe“ ausgedrückt, z. B. 1920 × 1080, was bedeutet, dass das Video horizontal 1920 Pixel und vertikal 1080 Pixel hat.

Abbildung 1 Auflösungsdiagramm

Die Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) hat eine Reihe von Formatstandards für hochauflösendes digitales Fernsehen entwickelt, darunter die allgemein verwendeten Auflösungsstandards:

720P: Das effektive Anzeigeformat beträgt 1280 x 720 und verwendet Progressive Scanning.

1080P: Das effektive Anzeigeformat beträgt 1920 × 1080 und es wird auch Progressive Scanning verwendet.

1080i: Im Gegensatz zu 1080p verwendet 1080i das Interlace-Scanning und hat ebenfalls eine Auflösung von 1920×1080. „Dieses Format bietet möglicherweise höhere Bildraten während der Übertragung“, die Bildqualität kann jedoch im Vergleich zu 1080p reduziert sein.

2K : Die horizontale Auflösung erreicht etwa 2000 Pixel. Die gängigste 2K-Auflösung ist 2048×1024, die übliche 2K-Auflösung ist 2560×1440 (16:9). (UHDTV1) 4K : UHDTV1 ist ein VHD-Ultra-High-Definition-System, das durch den Standard SMPTE ST 2036-1 mit einer Auflösung von 3840×2160 (16:9) definiert ist. (UHDTV 2 )

8K : UHDTV2 ist ein VHD-Ultra-High-Definition-System, das ebenfalls durch den Standard SMPTE ST 2036-1 definiert ist, mit einer Auflösung von 7680×4320.

Obwohl der UHDTV-Standard keinen offiziellen Namen für das von ihm definierte Format vorgibt, verwendet die ITU in öffentlichen Ankündigungen und Pressemitteilungen häufig die Begriffe „4K“, „4K UHD“ oder „4K UHDTV“, um sich auf 3840 × 2160-Systeme zu beziehen, und „8K“, um sich auf 7680 × 4320-Systeme zu beziehen.

2. Die Unterschiede zwischen HD, UHD, 2K, 4K und 8K

Diese Begriffe beschreiben hauptsächlich die Auflösungsstufe des Videos, von niedrig bis hoch: SD, HD, 2K, 4K und 8K. Mit zunehmender Auflösung werden die Videodetails reicher und das Bild feiner.

Standard Definition (SD) bezieht sich auf ein Videoformat mit einer physischen Auflösung unter 1280P*720P. Konkret handelt es sich dabei um VCDs, DVDs, TV-Sendungen etc. mit einer Auflösung von etwa 400 Zeilen, also um ein Videoformat mit Standardauflösung. ‌

High Definition (HD) : Die vertikale Auflösung des Videos beträgt nicht weniger als 720p oder 1080i. Im Vergleich zur Standardauflösung bietet High-Definition-Video eine höhere Klarheit und einen größeren Farbumfang und eignet sich für Großbildfernseher und die Wiedergabe von Netzwerk-Streaming-Medien.

Ultra HD oder 4K : Ultra HD-Videos haben die vierfache Auflösung von HD und können mehr Details und Farbstufen darstellen. Es ist der aktuelle Standard für High-End-Fernsehen und -Filme.

2K : Obwohl nicht so beliebt wie 4K, wird die 2K-Auflösung immer noch in bestimmten Bereichen wie Spielen und professionellen Displays verwendet. Seine Klarheit liegt zwischen HD und UHD.

8K : 8K-Video bietet ein Höchstmaß an Bilddetails und Immersion und ist eine wichtige Entwicklungsrichtung für die zukünftige Videotechnologie.

Abbildung 2 Schematische Darstellung verschiedener Auflösungen

3. Bildrate: Die Laufruhe dynamischer Bilder

Die Bildrate (FPS, Frames Per Second) bezieht sich auf die Anzahl der pro Sekunde angezeigten Bilder. Je höher die Bildrate, desto flüssiger das Bild und desto besser der dynamische Effekt. Gängige Bildraten sind 24 fps, 30 fps, 60 fps usw.

24 fps : Die Standardbildrate in der Filmindustrie, ausreichend zum Aufnehmen und Anzeigen der meisten dynamischen Szenen.

30 fps : Eine gängige Bildrate für Online-Videos und Fernsehsendungen, die für ein flüssigeres Seherlebnis sorgt.

60 fps und mehr: Videos mit hoher Bildrate eignen sich hervorragend für Szenen mit schnellen Bewegungen, aber nicht alle Geräte unterstützen die Wiedergabe mit hoher Bildrate.

4. Bitrate: Die Rate, mit der Daten übertragen werden

Die Bitrate bezieht sich auf die pro Zeiteinheit (normalerweise 1 Sekunde) übertragene Datenmenge und die Einheit ist bps (Bits pro Sekunde) oder kbps (Kilobit pro Sekunde). Je höher die Bitrate, desto mehr Daten werden pro Zeiteinheit übertragen und desto höher ist die Videoqualität, allerdings steigt auch die Dateigröße entsprechend an.

Die Video-Bitrate hängt eng mit der Klarheit und Laufruhe zusammen. Bei gleicher Auflösung gilt: Je höher die Bitrate, desto mehr Details des Videos bleiben erhalten und desto klarer ist die Bildqualität. Eine zu hohe Bitrate führt jedoch zu einer großen Dateigröße, was sich nicht gut für die Speicherung und Übertragung eignet.

Berechnungsformel : Bitrate (Mbps) = Auflösung (Pixel) × Bildrate (fps) × Farbtiefe (Bits) / Codierungseffizienz (bps/Pixel). In der tatsächlichen Anwendung können wir zur Berechnung die Bitrate (bps) = Dateigröße (kb)*8/Dauer (Sekunden) verwenden. Beispielsweise hat ein 44,4 MB großes MP4-Video mit einer Dauer von 5 Minuten eine Bitrate von 44,4*1024*8/(5*60)=1212 bps. In Windows können Sie die Eigenschaften der Videodatei anzeigen und die videobezogenen Parameter in den Detailinformationen sehen, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Sie können sehen, dass die Bitrate nicht viel von unserer Berechnung abweicht.

Abbildung 3: Ansicht der Videodateieigenschaften

5. Berechnung der Videogröße

Eine vollständige Videodatei enthält normalerweise Audio und Video. Bei der Berechnung der Größe einer Videodatei werden die Volumina beider Dateien üblicherweise addiert. Die Formel lautet: Videogröße = (Audio-Bitrate + Video-Bitrate) * Dauer (Sekunden) / 8. Nehmen wir Abbildung 3 als Beispiel: Die Dateigröße beträgt (1238 + 125) * 300/8 ≈ 49,9 M, was sich nicht wesentlich von den Systemstatistiken unterscheidet.

6. Klarheit und Seherlebnis

Die Klarheit eines Videos hängt nicht nur von der Auflösung, sondern auch von der Bitrate und der Bildrate ab. Eine hohe Auflösung (wie 4K und 8K) bietet mehr Pixel, wodurch das Bild feiner wird. Bei einer hohen Bitrate bleiben mehr Details und Farbinformationen erhalten, wodurch die durch die Komprimierung verursachte Verzerrung reduziert wird. Durch die hohe Bildrate wirken dynamische Szenen flüssiger und natürlicher.

Um das beste Seherlebnis zu erzielen, müssen Sie jedoch auch das Wiedergabegerät und die Netzwerkumgebung berücksichtigen. Videodateien mit hoher Auflösung und hoher Bitrate sind größer und erfordern schnellere Netzwerkgeschwindigkeiten und mehr Speicherplatz. Gleichzeitig unterstützen nicht alle Geräte die Wiedergabe mit hoher Auflösung und hoher Bildrate. Daher müssen bei der Produktion und Verteilung von Videos die Geräte und Netzwerkbedingungen der Zielgruppe berücksichtigt werden.

VII. Abschluss

Dieser Artikel stellt die grundlegenden Konzepte von Videoparametern wie Auflösung, HD, UHD, 2K, 4K, 8K, SD, Bitrate und Bildrate vor und berechnet anhand von Beispielen die Größe von Videodateien. Zusammen bestimmen diese Parameter die Videoklarheit und das Seherlebnis. In praktischen Anwendungen müssen wir entsprechend den spezifischen Anforderungen die geeignete Parameterkombination auswählen, um das Verhältnis zwischen Videoqualität, Dateigröße und flüssiger Wiedergabe auszugleichen. Ich hoffe, dass dieser Artikel den Lesern helfen kann, dieses Wissen besser zu verstehen und anzuwenden.

Autor: Sun Zhenglin

Einheit: China Mobile Smart Home Operation Center