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 | Archiv : HEVC - höhere Effizienz, mehr Programme |  |
Mit dem Kompressionsverfahren High Efficiency Video Coding (HEVC, auch als H.265 bekannt) betritt Deutschland - zumindest in Zusammenhang mit DVB-T2 - Neuland. Dieser Codec wurde mit Blick auf ultrahoch aufgelöste Videodaten bzw. künftige Fernsehstandards - und übrigens wesentlich beim Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut in Berlin - entwickelt.
Gerade für die TV-Terrestrik wird eine effizientere Nutzung der Kanalbandbreite besonders wichtig. Denn durch die Versteigerungen der Digitalen Dividende 1 (2010; 800 MHz-Band, Kanäle 60 bis 69) und der Digitalen Dividende 2 (2015; 700 MHz-Band, Kanäle 49 bis 59) hat das Antennenfernsehen mehr als die Hälfte seiner früheren Ressourcen bzw. UHF-Sendekanäle verloren. Damit das Programmangebot auf den verbleibenden Kanälen 21 bis 48 attraktiv bleibt (und HDTV-Programme möglich werden) musste - neben den im DVB-T2 Standard enthaltenen Verbesserungen - auch die Kompression der TV-Daten optimiert werden.
Bessere Bildqualität, mehr Programme
Schon der Schritt von DVB-T zu DVB-T2 effektiviert die Bandbreitennutzung. Im 8 MHz UHF-Kanal kann dadurch,
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abhängig von den Sendeparametern, die Datenrate von 14 auf 28 Mbit/s verdoppelt werden. Weitere Steigerungen der Effizienz sind über die Kompression möglich. Mit DVB-T werden in Deutschland in der Regel vier Programme in Standard-Auflösung mit MPEG-2 transportiert. Mit DVB-T2 und dem besseren MPEG-4 Verfahren finden, wie das britische Beispiel von FreeViewHD zeigt, ebenfalls vier Programme - jedoch in HDTV - Platz in einem Kanal. HEVC
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| Kompressionen im Vergleich |
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MPEG-2 |
MPEG-4 |
HEVC |
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| SDTV |
3,5 |
1,8 |
1 |
| HDTV |
14 |
7 |
4 |
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| Datenraten in Mbit/s. Angaben: Deutsche TV-Plattform |
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mit DVB-T2 bringt noch einmal fast eine Verdopplung der Kapazität, so dass in Deutschland sieben HDTV- (oder 28 SDTV-) Programme in einem UHF-Kanal ausgestrahlt werden können. Und das ohne Abstriche an die sichtbare Qualität der HDTV-Bilder.
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HDTV kann mit diesen technischen Möglichkeiten sogar in der dafür höchst möglichen Bildqualität gesendet werden. Ausstrahlungen im HDTV-Modus 1080p/50 sind bisher weder via Satellit noch im Kabel üblich. Für die Zuschauer, die das Fernsehen künftig terrestrisch empfangen, bedeutet das ganz praktisch einen Sprung der Bildqualität und ein erweitertes Angebot von mehr als 40 HDTV-Programmen. Bei Bedarf könnte ein FullHD-Programm durch zwei bis drei Programme im aufgebohrten SD-Format qHD ersetzt werden. Das könnte im Interesse lokaler Anbieter liegen.
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| Bildformate |
| Standard |
Auflösung |
Kurzbez. |
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| SDTV (4:3) |
720 x 576 Pixel |
720i/25 |
| qHD |
960 x 540 Pixel |
540p/50 |
| HDTV 1 |
1280 x 720 Pixel |
720p/50 |
| HDTV 2 |
1920 x 1080 Pixel |
1080l/25 |
| HDTV 3 |
1920 x 1080 Pixel |
1080p/50 |
| UltraHD Level 1 |
3840 x 2160 Pixel |
2160p/50 |
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Funktionsweise
HEVC ist seit 2013 offizieller ITU-Standard. Mehrere „Profile“ (Varianten) wurden definiert. So gehen z.B. Main 8 und Main 10 davon aus, dass für die Farbdefinition jedes einzelnen Pixels 8 bzw. 10 Bit verwendet werden. Seit 2015 gibt es auch ein Profil für stereoskopische Bilder, so dass auch 3D-Sendungen mit DVB-T2 im Bereich des Möglichen sind.
Kompressionsverfahren beruhen zunächst darauf, dass nicht sichtbare Informationen aus dem Datenbestand eliminiert werden. Der zweite Schritt ist eine „bewegungsadaptive“ Analyse des Fernsehbildes. Dabei wird jedes einzelne Bild auf Veränderungen gegenüber dem vorherigen untersucht. Es genügt dann, statt des gesamten Bildes nur die Änderungsinformation zu senden. Diese wird im Empfänger mit dem vorherigen Bild kombiniert, um das komplette Bild fortzuschreiben. Man kann sich vorstellen, dass bei Bildfolgen mit geringen Veränderungen (z.B. einem Nachrichtensprecher oder großflächigen Grafiken) höher komprimiert werden kann. Bei einem umfangreicheren Anteil von Veränderungen (z.B. Sportübertragungen mit schnellen Bewegungen) wird niedriger komprimiert, weil mehr Differenzinformationen zu senden sind.
Dafür wurden bei MPEG-2 (weltweit für DVB-T genutzt) Bildausschnitte von 16 mal 16 Pixeln herangezogen. Beim Nachfolger MPEG-4 (auch als H.264 AVC bezeichnet) konnte in mehreren Stufen zwischen 16 mal 16 und 4 mal 4 Pixeln skaliert werden. Damit brauchte man - bei einem DVB-T2 Test im Jahr 2010 - etwa 10 Mbit/s Bandbreite für ein HDTV-Programm.
Bei HEVC sind die Ausschnitte bis zu 64 mal 64 Pixeln wählbar. So wurde die Leistungsfähigkeit weiter erhöht, ohne die sichtbare Qualität des Ergebnisses zu beeinträchtigen. Theoretisch würde für SDTV-Programme eine Bandbreite von 2 Mbit/s ausreichen, DVB-T sendet bisher mit dem doppelten Wert. Anders formuliert wird mit HEVC die terrestrische Ausstrahlung von HDTV-Programmen in sinnvoller Anzahl erst möglich.
HEVC als Option für den nächsten Auflösungs-Schritt
Von Anfang an wurde bei der Formulierung des HEVC-Standards auf künftige Ultra-HD-Bilder mit „4k“ oder sogar „8k“ - also der vier- oder sogar 16fachen Auflösung gegenüber HDTV - orientiert. Daher sollten Fernsehgeräte mit UltraHD-Displays (3.840 mal 2.160 Pixel) die HEVC-Decodierung grundsätzlich an Bord haben. Auch wenn solche Programme bzw. Inhalte zuerst über Satellit (wie der Shoppingsender PearlTV UHD ab September 2015), das Internet und ab 2016 auf UltraHD-BluRays verbreitet werden.
| Drei Hinweise: |
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Um Irritationen zu vermeiden: Die Bezeichnungen „4k“ und „8k“ stammen ursprünglich aus der Kinoproduktion. Dort ist schon das aktuell produzierte und projizierte „2k“-Bild (mit 2.048 mal 1.080 Pixeln) etwas breiter als das HDTV-Fernsehbild mit 1.920 mal 1.080 Pixeln. Etliche Kinos projizieren inzwischen auch in „4k“ - also 4.096 mal 2.160 Pixel. „4k“ ist in der Filmproduktion aber nicht üblich.
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HEVC wurde erstmals ab dem Modelljahr 2014 in Fernsehern mit UltraHD-Displays integriert. Allerdings ist HEVC an vielen Geräten nicht mit dem TV-Empfang verbunden, sondern nur mit der HDMI-Schnittstelle. Bis dahin ausgelieferte Produkte wurden für andere Länder konzipiert. So arbeitet z.B. die 2009 - also lange vor der Standardisierung von HEVC - eingeführte britische DVB-T2 Plattform FreeviewHD mit MPEG-4. Das betrifft auch DVB-T2 Empfänger für das österreichische SimpliTV. Importgeräte aus diesen und anderen Ländern sind daher für DVB-T2 HD in Deutschland nicht geeignet.
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Eine Ausnahme sind wenige „englische“ PC-AddOns für DVB-T2. Sie können durch zusätzliche HEVC-Software aus dem Internet für Deutschland erweitert werden, sollten aber unbedingt auch HDTV-Sendesignale im Format 1080p/50 abarbeiten können.
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Kampf um Patentgebühren: Kommt die „Kompressionssteuer“?
Mit einigem Interesse war Ende Juli 2015 zur Kenntnis zu nehmen, dass nunmehr zwei Pools Gelder für die Nutzung von HEVC-Patenten beanspruchen. Zum Einen handelt sich um das seit Langem und schon mit anderen Verfahren am Markt aktive Konsortium MPEG LA. Der Newcomer nennt sich HEVC Advance und soll 500 Patente von General Electric, Technicolor, Dolby, Philips und Mitsubishi Electric vermarkten. Beide Pools beanspruchen, wie das bisher immer üblich war, Gebühren für den Einbau entsprechender Produkte in die Hardware - also z.B. Fernseher, Settopboxen usw. Dabei erweist sich HEVC Advance mit seiner Forderung von 1,50 Dollars je Gerät, das in den wichtigsten Märkten (einschließlich der EU) verkauft wird, als siebenmal so teuer wie MPEG LA.
Weit dramatischer ist aber die Forderung von HEVC Advanced nach Zahlung von 0,5 Prozent aller Umsätze, die mit HEVC-codierten Inhalten gemacht werden. Bei dieser Art „Kompressionssteuer“ werden nicht nur die Fernsehveranstalter (in Deutschland alle, die bei DVB-T2 Programme einstellen) zur Kasse gebeten. Das trifft auch PayTV-Anbieter, die (wie die Sky-Gruppe) in Sachen UltraHD vorangehen wollen. Gerade auch bei Internetanbietern wie Netflix, Amazon usw. will man abkassieren. Allein die Online-Firmen könnten, hat ein US-Analyst berechnet, zur Zahlung von bis zu 100 Mio. Dollars jährlich verpflichtet werden.
Für Laien scheint das Ganze absolut undurchsichtig. Unterm Strich zahlt natürlich der Kunde die Rechnung ... Wie der möglicherweise bevorstehende Patentgebührenkrieg ausgeht, bleibt erstmal offen. Profitiert am Ende gar Google, das mit V9 ein eigenes Kompressionstool in der Reserve hat?
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