Der lange Weg zum hochauflösenden HDTV Fernsehen
Vor 50 Jahren entsteht 1964 in Japan die Idee von HDTV, dem hochauflösenden Fernsehen. Und bereits zehn Jahre später beschäftigen sich erstmals internationale Standardisierungsgremien mit diesem Thema. Nochmals zehn Jahre dauert es, bis während der Olympischen Sommerspiele in Los Angeles 1984 „echte“ HDTV-Aufnahmen entstehen und übertragen werden – auch nach Japan. Ein Jahr danach ist HDTV erstmals in Japan öffentlich auf der Tsukuba Expo 85 zu sehen – und auf der IFA in Berlin, immerhin ein Jahr früher als das „EUREKA Project EU95“ an den Start geht.
Nur acht Jahre weiter, also 1994, scheint das Ende von HDTV erstmal besiegelt, zumindest in der analogen Variante, wie sie im Rahmen von EU95 gefördert wird. Noch einmal müssen zehn Jahre vergehen, ehe HDTV 2004 in Europa erneut an den Start gehen kann, diesmal digital und getrieben durch den belgischen Sender Euro 1080. Dann folgen nahezu alle privaten und öffentlich-rechtlichen Programmanbieter, wobei inzwischen alle vier Übertragungswege genutzt werden. Im Jahr 2014 stehen die Nachfolgesysteme auf der Tagesordnung der medientechnischen Entwicklung, nämlich Ultra-HDTV-1 (4K) und UHD-2 (8K), auch wenn bis zu deren breiterer Einführung noch etliche Jahre vergehen dürften. So gesehen ist EUREKA 95 ein integraler Bestandteil eines technischen Evolutionsprozesses, bei dem es um größere, breitere und vor allem bessere Bilder geht.
EUREKA 95 ist das bislang größte europäische staatlich subventionierte Forschungs- und Entwicklungsprojekt im Bereich Broadcasttechnik und Unterhaltungselektronik. Deutlich über 850 Mio. ECU werden für analoges HDTV investiert, vor allem um der japanischen Forschungs- und Marktmacht Paroli zu bieten. Wie man nun weiß, hat sich das nur bedingt ausgezahlt, die einstigen Ziele sind nicht erreicht worden. Trotzdem können in der 102 monatigen Projektlaufzeit große technische und kulturelle Entwicklungen angeschoben werden. Auf der hier vorliegenden Blu-ray/DVD wird der lange Weg zu HDTV nachgezeichnet – undes wird aufgezeigt, wie es danach weitergeht. Die Stichworte sind DVB, Ultra-HDTV oder gar Super Hi-Vision.
In diesem Booklet zu dieser BD / DVD werden neben einer kurzen Darstellung der HDTV-Geschichte die Gesprächspartner und Sponsoren vorgestellt, ohne deren Unterstützung das Projekt nicht hätte realisiert werden können. Allen Unterstützern herzlichen Dank.
Der Traum vom grossen Bild - bald 140 Jahre alt
Die Idee von großen, elektronisch projizierten Bildern geht bis ins Jahr 1878 zurück, antizipiert durch Albert Robida (1848-1926) und George du Maurier (1834-1896). Die danach einsetzende Entwicklung von der Nipkowscheibe bis zum Flachdisplay hat eine einfache Triebfeder – die jeweils erreichte Bild- und Tonqualität zu verbessern. Der Begriff High-Definition Television wird erstmals am 2. November 1936 von der BBC für das 405-Zeilen-System von Marconi-EMI gewählt – im Vergleich zur 240-Zeilen-Lochscheiben-Technik von John Logie Baird durchaus zutreffend. Übrigens bleibt die BBC dem 405-Zeilen-System bis zum 3. Januar 1985 verbunden. Im Sommer 1940 stellt die Fernseh GmbH kriegsbedingt ein komplettes 1029-Zeilen-System für die Aufklärung vor.
Frankreich geht 1948 nach 441 Zeilen mit einem 819-Zeilen-System an den Start, 1956 kommt die 625-Zeilen-Technik hinzu. Die Bundesrepublik Deutschland bekommt am 25. August 1967 die Farbe nach dem PAL-Farbfernsehsystem auf der 625-Zeilen-Basis. In den USA übernimmt 1942 die FCC die 525 Zeilen und 60 Halbbilder des National Television System Committee (NTSC) und spricht ebenfalls von „high definition“.
HDTV - seit mehr als 50 Jahren
1964 vermag in Japan das NTSC-Farbfernsehsystem während der Olympischen Sommerspiele in Tokio Ingenieure und Wissenschaftler der Fernseh-Anstalt NHK nicht zu überzeugen, die Verbesserung des Fernsehsystems kommt auf die Tagesordnung. So verordnet Dr. Takashi Fujio, Generaldirektor des STRL, dem Sender unter dem Titel „Television of the Future“ ein Forschungsprogramm mit Analyse des menschlichen visuellen Systems und der sich dadurch ergebenden Signal-Parameter für ein künftiges HDTV-System. Daraus leiten sich Werte wie Blickwinkel 30°, Bildseitenverhältnis 5 : 3, Betrachtungsabstand 3 x Bildhöhe, 1125 Zeilen (davon 1035 sichtbar), Zeilensprung und 60 Hertz Bildwechselfrequenz ab.
Die ersten Live HDTV-Bilder sind bei NHK 1979 auf einem Röhrengerät zu sehen und werden via Satellit übertragen – 15 Jahre nach Beginn ihres Forschungsvorhabens. Das bandbreitereduzierende MUSE-Verfahren wird 1983 entwickelt. Ab 2000 steht in Japan digitales HDTV durch sieben Broadcaster als Regelbetrieb auf der Tagesordnung – mit ISDB-S und seit 2003 als ISDB-T. Nur die USA sind schneller – am 1. November 1998 starten CBS, NBC, ABC und Fox das ATSC-Verfahren für SD-, ED- und HDTV.
Grosse Bilder sind das Ziel
Zuschauer und Fernsehgeräteindustrie wollen aus unterschiedlichen Gründen immer größere Bildschirme. In Japan haben die 1953 angebotenen Schwarzweiß-Fernseher noch Bildschirmgrößen von 12 Zoll, also 31 cm. 1960, beim Start des Farbfernsehens, sind sie bereits auf 14 Zoll angewachsen, 1975 dann auf 20 Zoll und 1990 immerhin 29 Zoll. Und im Jahr 2000, mit Beginn des digitalen HDTV, sind es dann schon 32 Zoll (81 cm). Sechs Jahre später werden 50 Zoll erreicht.
Die Displayfläche verdoppelt sich durchschnittlich alle zehn bis 15 Jahre, doch der Betrachtungsabstand bleibt mit rund 2,3 Meter mehr oder minder konstant – zumindest in Japan. Um die Zeilenstruktur aus dieser Entfernung unerkennbarwerden zu lassen, ist die Erhöhung der Zeilenzahl zwangsläufig. Höhere Zeilenzahl und optimaler Betrachtungsabstand stehen im direkten Verhältnis. Während für PAL noch sechsfache Bildhöhe gilt, werden für HDTV dreifache und für 4K Ultra- HD nur noch 1,5 fache empfohlen. Bei 8K Super-Hi-Vision ist von 0,75 facher Bildhöhe die Rede. Man muss nicht unbedingt dichter an den Bildschirm heranrücken, es reicht, wenn der entsprechend groß ist…. Der Zuschauer soll sich durch das ausgefüllte Gesichtsfeld als Teil der Szene fühlen, die Rede ist von „Telepräsenz“.
Die Idee des kompatiblen Weges
Anfang der 80er Jahre steht das Thema Bildverbesserung im Fokus der europäischen TV-Entwicklungen: besser als PAL und Secam sowie europaweit einheitlich. Verschiedene MAC-Verfahren – das Kürzel steht für „Multiplexed Analogue Components“ und meint eine zeitmultiplexe Übertragung der einzelnen
Signalkomponenten – werden präsentiert. Doch die europaweite Einheitlichkeit klappt nicht, ein ganzer Strauß verschiedener MAC-Techniken wird entwickelt, wobei vor allem C-, D- und D2-MAC wichtig werden.
Auf dieser Basis setzt die nächste Stufe der Fernsehentwicklung auf, nämlich HDTV. Die Übertragungstechnik hierfür soll HDMAC werden. Ein D/D2-MAC-Empfänger kann HD-MAC-Signale wiedergeben, allerdings nur in Standard-Qualität. Immerhin kann so für einen angedachten Übergang nach HDTV eine breite Basis geschaffen werden, neue Geräte müssen nur die anschaffen, die bessere Bildqualität wollen. Aber ein erster – inkompatibler – Schritt bleibt, nämlich der Umstieg von PAL oder Secam auf C-, D- oder D2-MAC. Diese Technik soll auch mehrere digitale Tonkanäle möglich machen und den Übergang zum Breitbild ebnen. So die Theorie.
D2-MAC lässt auf sich warten
Entwicklung und Fertigung der D2-MAC-Chips verzögern sich um mindestens drei Jahre, die kompatible Basis des hochauflösenden Fernsehens kommt nicht zustande. Zudem kann der erste bundesdeutsche Direktempfangssatellit TV-Sat 1 (Start 21. November 1987) im Orbit ein Solarpanel nicht entfalten
und bleibt unbrauchbar. Auch stiehlt der kommerzielle ASTRA 1A (Start 11. Dezember 1988, Pos. 19.2°O) dem sog. High Power Satelliten-System die Show – und beginnt im Februar ’89 mit ersten PAL-Übertragungen – weiteres Warten auf D2-MAC Empfängerlehnt SES ab, es würde zu teuer.
Selbst der TV-Sat 2 (Start 8. August 1989, Pos. 19.2°W) kann D2-MAC nicht retten – vier TV-Programme, nämlich Eins Plus, 3sat, RTL plus und Sat.1 sowie 16 unkomprimierte DSR-Programme (Digitales Satelliten Radio), finden kaum Interesse. Da erst zur IFA 91 D2-MAC-Signale zu empfangen sind, kommt der Geräteabsatz kaum in Gang, gut 20.000 D2-MAC Empfänger werden verkauft. Eine MAC-Directive der Europäischen Kommission kann die Situation nicht ändern. Der Übertragungsstandard HD-MAC, der für Satellit, Kabel, Terrestrik und Aufzeichnung passend gemacht werden soll, hat keine Basis, läuft regelrecht ins Leere.
Von Eureka 95 zu DVB
Während der XVI. Generalversammlung des CCIR im Mai 1986 in Dubrovnik will Japan sein HDTV-System als internationalen Standard durchsetzen, die USA sind zur Unterstützung bereit. Nicht aber die europäischen Delegierten. Sie fürchten Probleme für die einheimische Industrie, sehen zudem Schwierigkeiten wegen der 50-/60-Hertz-Problematik und fordern eine weitere vierjährige Studienperiode. Im Juni kommt es zum Beschluss für EUREKA 95. Schon 1992 soll ein Feldversuch und 1995 der Regelbetrieb beginnen. Doch es kommt zu Verzögerungen bei Geräte- und Programmentwicklung, und 1994 werden EU 95 und die Träume eines weltweiten 1250/50-HDTV-Systems ad acta gelegt.
Mit PALplus wird seit 1988 versucht, auch im analogen Fernsehendas breite Bildformat 16 : 9 zu etablieren. Dabei handelt es sich um eine zu PAL kompatible Sendenorm vor allem für die Terrestrik. Für optimale Wiedergabe sind PALplus-Fernseher erforderlich. Der offizielle Start erfolgt mit jahrelanger Verspätung
am 16. Juni 1994. Die Technik wird zeitweilig auch in Videorecordern eingesetzt. Da geht es mit der Digitaltechnik schneller. 1990 zeigt General Instrument in den USA Flagge mit einem ersten volldigitalen HDTV-System. Die wird auch in Deutschland gesehen und führt 1993 zur Gründung des DVB-Projekts. In den USA kommt es zum ATSC- sowie in Japan zum ISDB-System. Bei beiden geht es primär um digitales HDTV, aber auch SDTV (Standard TV) und EDTV (Enhanced TV) wird damit übertragen.
Digitales HDTV wird Realität
Während Europa in der digitalen TV-Welt ab 1995 die Programmvielfalt priorisiert, geht es in Japan und den USA um die Verbesserung der Bildqualität durch HDTV. Es entwickeln sich zwei Formate – 1280 x 720p/50 ohne und 1920 x 1080i/25 mit Zeilensprung, auch als progressive (p) bzw. interlaced (i) bezeichnet.
In Europa startet HDTV über Astra am 1. Januar 2004 mit der Direktübertragung des Neujahrskonzerts der Wiener Philharmoniker durch Euro 1080 des belgischen Betreibers Alfacam. Im gleichen Jahr sind HD-Bilder von den Olympischen Spielen in Athen zu sehen. Premiere startet am 28. Januar 2006. ProSiebenSat.1 ist seit Oktober 2005 HD-aktiv, legt vom 16. Februar 2008 bis 31. Januar 2010 eine „hochauflösliche“ Sendepause ein, geht dann via HD+, einer Vermarktungsplattform des Satellitenbetreibers SES, in den Regelbetrieb. RTL HD sendet ab 1. November 2009 – ebenfalls über Astra und HD+. Die FIFAWM 2006 ist die erste HD-WM, SD wird downkonvertiert. ARD und ZDF beginnen zur IFA 2007 mit Fingerübungen in HD, allerdings mit 720p/50. Der HD-Regelbetrieb startet zu den Olympischen Winterspielen 2010 in Vancouver. 2016/17 soll es hierzulande sogar terrestrisches HDTV geben – über DVB-T2 und mit neuester HEVC-Technik codiert.
Der Weg von HDTV geht weiter
Ein Jahr nach den Olympischen Winterspielen 1994 in Lillehammer planen Wissenschaftler und Ingenieure der japanischen Fernsehanstalt NHK einen weiteren TV Qualitätssprung, wenngleich Full HD den Praxistest noch nicht einmal bestanden hat. Dieses Mal geht es um das ultimative Fernsehbild mit 16 facher FullHD-Bildauflösung, nämlich UHD (8K) mit 7680 x 4320 Pixeln und 120 Hertz. Zu den Olympischen Sommerspielen 2020 in Tokio wird Super Hi-Vision in den Regelbetrieb gehen. Ganz große Bilder in bester Qualität werden möglich, fürs Kino ebenso wie für den – sehr – ambitionierten Zuschauer.
Ein auflösungsmäßiger Kompromiss zwischen der Super Hi-Vision- und Full-HD-Technik ist Ultra HDTV, auch UHD-1, Quad Full HD oder 4K genannt. Gemeint ist eine 2009 damals in Korea aufkommende Idee, die über mehrere Einführungsstufen Fernsehen mit 3840 x 2160 Pixeln und weiteren bildverbessernden Maßnahmen ermöglicht. Für beide UHD-Techniken wird die Kompressionstechnik High Efficiency Video Coding HEVC genutzt, auch H.265 oder MPEG-H genannt. Zur IFA 2013 zeigt Astra erste öffentliche 4K-Testübertragungen, und am 26. Mai 2014 startete Eutelsat einen HEVC-UHD-Demokanal mit 50 Vollbildern pro Sekunde und 10 Bit Farbtiefe.
Die fast verlorene Vergangenheit
Über das Forschungsprojekt EUREKA 95 können die europäische Industrie und Forschungseinrichtungen bei der Entwicklung des hochauflösenden Fernsehens zumindest vorübergehend im Konzert anderer großer Forschungs- und Industrienationen eine wichtige Partitur mitspielen. Doch bereits Ende 1992 zeichnet sich ab, dass analoges HDTV keine Perspektive haben wird – weitere Forschungsmittel werden nicht mehr zur Verfügung gestellt, EUREKA 95 wird nicht abgewickelt, sondern abgebrochen. Die Schätze, hunderte Stunden hochwertiger HDTV-Produktionen, sollen ebenso wie die komplette Gerätetechnik verschrottet werden. Die Stunde der Jäger und Sammler ist gekommen, ein geordnetes Projektende sieht anders aus. Universitäten und Forschungseinrichtungen bedienen sich ebenso an den EUREKA Schätzen wie einige Museen und andere Einrichtungen, die ein technisch-historisches Interesse haben.
Text und Idee: Rainer Bücken und Klaus Burosch,
Copyright, All Rights Reserved, 2014
Blu-Ray mit DVD: ISBN 978-3-00-046375-4
Beide Disk erhältlich bei Rainer Bücken zum Preis von 29,- Euro inkl. Versand: