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4K Digital Video: Truth and Myth

4K Digitales Video: Tatsachen und Mythen

Der Begriff 4K beschreibt eine maximale Videoauflösung von 4096 x 2400 Pixel. Häufiger wird die die UHD-Auflösung (Ultra High Definition) von 3840 x 2160 Pixel verwendet, denn UHD ermöglicht die Anzeige von genau vier Full-HD Signalen mit je 1920 x 1080 Pixel auf einem Bildschirm. Leider steckt hinter 4K mehr als eine reine Betrachtung der Pixel, und das stellt die breite Nutzung derzeit noch vor eine echte Herausforderung. Die nachfolgende Übersicht beschreibt die wichtigsten Unterschiede der 4K-Verwendung, so dass Sie ein besseres Verständnis der Problematiken erhalten und die beste Lösung für sich wählen können.


Technische Grundlagen

  • Auflösung (max.): 4096 x 2400 beziehungsweise 3840 x 2160, entsprechend zwischen 8.3 und 9.8 Megapixel
  • Wiederholfrequenz: 24p/30p/60p

Typische Schnittstellen


Black Box erklärt die gängigen Schnittstellen für die Ausgabe von 4K VideoDVI-D

Die DVI-Spezifikation ermöglicht eine Auflösung von 1920 x 1200 Pixel im Single Link-Format oder 2560 x 1600 (2048 x 2048) Pixel im Dual Link-Format. Typischerweise wird Single Link DVI auf 23" oder 24" Bildschirmen angezeigt, die oft auch als Full HD-Panels bezeichnet werden. Die Dual Link DVI-Auflösung erfordert größere Bildschirme, typisch sind 27" (2560 x 1440), 30" (2560 x 1600) oder quadratische ATC Displays mit 2048 x 2048 Pixel.

Dual Link DVI kann auch die volle 4K Auflösung von 3840 x 2160 nutzen, aber durch die Bandbreitenbeschränkung darf die Wiederholfrequenz maximal 30 Hertz betragen. Professionelle Audio/Video- und PC-Anwendungen erfordern eine Bandbreite von bis zu 4.95 Gbps (165 MHz) für Single Link DVI oder 9,9 Gbps (2x 165 MHz) für Dual Link DVI.

HDMI

HDMI und DVI nutzen das gleiche digitale Videosignalformat, aber HDMI ermöglicht eine schnellere Pixel-Taktfrequenz, so dass eine höhere Bandbreite, Auflösung und Farbtiefe möglich ist.

Die Spezifikation weist für die verschiedenen HDMI-Versionen Unterschiede auf. Für die Versionen bis HDMI 1.2 ähnelt der Standard mehr oder weniger der DVI-Spezifikation. HDMI 1.3 und insbesondere 1.4 übertreffen sogar die Dual Link DVI Spezifikation obwohl nur ein einziger Link genutzt wird. Die Bandbreite von HDMI 1.3/1.4 beträgt 10.2 Gbps (Single Link 340Mhz).

Die meisten HDMI 4K-Anwendungen und -Displays, die sich derzeit auf dem Markt befinden, sind auf 30 Hz beschränkt. Der kürzlich freigegebene HDMI 2.0 Standard steigert die Bandbreite auf bis zu 18 Gbps (600 MHz) und erreicht damit die Werte von DisplayPort, welches 4K mit 60 fps erlaubt. Die ersten HDMI 2.0 Displays mit voller 4K-Auflösung kommen gerade auf den Markt. HDMI ist die gängigste Schnittstelle, die an fast allen Consumer- und professionellen AV-Geräten genutzt wird.


4K Auflösungen über die DisplayPort SchnittstelleDisplayPort 1.2

DisplayPort unterscheidet sich mit seiner Mikropaket-basierten Übertragung und einer maximalen Bandbreite von circa 17 Gbps leicht von anderen Video-Standards. Mit diesen Eigenschaften ist DisplayPort derzeit die einzig passende Einzelverbindungslösung für die volle UHD-Auflösung von 3840 x 2160 bei 60 fps.

DisplayPort wird überwiegend an PC-Grafikkarten genutzt. Hinweis: Alle heutigen Grafikkarten mit DisplayPort-Schnittstelle entsprechen der vollen DisplayPort 1.2a Spezifikation mit 5.4 Gbps pro Zeile und unterstützen daher meistens nur 30 fps anstelle der gewünschten 60 fps für 4K Auflösungen.

Thunderbolt

Thunderbolt wird von Apple multifunktional eingesetzt, u.a. für Video. Die Schnittstelle nimmt eine Nischenrolle ein, da Sie nur an Apple-Geräten zu finden ist.

Thunderbolt ist kompatibel zu DisplayPort 1.1 und erlaubt die native Ausgabe von DisplayPort- Signalen. Es kann volle 4K Auflösungen bei 60 fps über einen einzigen Anschluss ausgeben.



Unterschiedliche Methoden zur Ausgabe von 4K

Je nach Spezifikation der verwendeten Geräte, können 4K Signale auf folgende Weise ausgegeben werden:

Volle Spezifikation mit 60 fps
  • Displays und Projektoren mit vier Single Link DVI-Schnittstellen und synchronisierten Kanälen. Sie arbeiten wie eine Videowand, die in einem einzigen Gerät zusammengefasst ist.
  • Displays und Projektoren mit zwei Dual Link DVI-Schnittstellen und synchronisierten Kanälen. Sie arbeiten wie eine Videowand, die in einem einzigen Gerät zusammengefasst ist (MPT : Multiple Protocol Transport).
  • Displays und Projektoren mit entweder zwei Dual Link DVI- oder HDMI 1.4-Eingängen. Die Geräte arbeiten anhand der MPT-Methode (Multiple Protocol Transport).
  • Displays mit entweder DisplayPort, Thunderbolt oder der kommenden vollen HDMI 2.0 Spezifikation.
4k mit 24/30 fps
  • Displays und Projektoren mit entweder einem Dual Link DVI- oder HDMI 1.4-Eingang. Die Geräte arbeiten anhand der MPT-Methode (Multiple Protocol Transport).
  • Displays mit entweder DisplayPort, Thunderbolt oder der kommenden vollen HDMI 2.0-Spezifikation.


 
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