Scaling: Rechenleistung und Präzision

Unter „Scaling“ oder auch unter der Skalierung eines Bildes versteht man die Anpassung der tatsächlichen Pixelzahl des Bildes an die native Auflösung des Displays. Beispiel: Ein PAL-Signal, von einer PAL-DVD oder vom PAL-Fernsehen kommend, hat eine Auflösung von 720 x 576 Pixeln. Ein modernes Full-HD-Display für den Hausgebrauch weist eine ungleich größere Auflösung von 1.920 x 1.080 Pixeln auf. Das Scaling sorgt nun dafür, dass die 720 x 576 Pixel auf dem Full HD-Bildschirm formatfüllend angezeigt werden. Doch beim Scaling gibt es naturgemäß Einbußen in der Bildqualität gegenüber dem Einspeisen eines nativen Full HD-Signals. Warum?

Schließlich offeriert ein Full HD-Bildschirm das Fünffache an Auflösung. Somit muss der Scaler die wenigen vorhandenen Bildpixel „fit“ machen für die enorme native Pixelanzahl des Displays. Da es sich bei einem TV- oder einem DVD-Signal um bewegte Bilder handelt, ist das Hochskalieren von SD-Signalen ein komplexer Prozess, da gleichzeitig schnell und enorm präzise gearbeitet werden muss. Daher benötigt eine effektiv arbeitende Skalierungseinheit einen enorm leistungsstarken Prozessor. Wird schlecht skaliert, zeigt sich dies in Bildflimmern sowie in Rauschartefakten. Das gesamte Bild erscheint unscharf, besonders Objekte im hochfrequenten Bildsignalbereich erscheinen unsauber gezeichnet und sind teilweise kaum erkennbar. Hochwertige Scaler produzieren ein gleichmäßig scharfes Bild mit hoher Detailtreue. Wie enorm große Unterschiede es zwischen den einzelnen Scalern gibt, beweist eine simple Versuchsreihe. Wir schließen einen hochwertigen Blu-ray-  oder DVD-Spieler an einen normalen Full-HD-Flachbildschirm der Mittelklasse an. Zunächst wird ein 576i- oder 576p-Signal in den Flachbildschirm eingeführt, der DVD- oder Blu-ray-Spieler gibt das Signal ohne Skalierungsarbeit weiter. Also obliegt die Skalierungsarbeit der Bildsignal-Verarbeitungselektronik des Flachbildschirms. Das Ergebnis wird in den meisten Fällen ein unscharfes Bild mit deutlichen Rauschartefakten sein. Lässt man den hochwertigen Blu-ray- oder DVD-Spieler die Skalierung übernehmen und sendet man das fertig skalierte Signal an den Flachbildschirm, so erscheint das Bild deutlich klarer und rauschärmer.

 

Güte des Scalings zu beurteilen
Mittels entsprechender, auf Vektorbasis erstellter (mathematisch erstellter) BUROSCH-Testbilder ist es möglich, die Güte des Scalings zu beurteilen. Nur, wenn ein gleichmäßig scharfes, störungsfreies Bild ohne Flimmereffekte oder Artefakte vorhanden ist, arbeitet der Skaler korrekt

Komplexer wird die Thematik, wenn man mit LC-Displays arbeitet, die keiner gängigen Standardauflösung entsprechen. Beispiel sind HD ready LCDs. Sie weisen eine Auflösung von 1.366 x 768 Bildpunkten auf. Dies entspricht weder der 720p HD-Norm (1.280 x 720 Pixel) noch der Full-HD-Norm (1.920 x 1.080 Pixel). Somit muss der Flachbildschirm grundsätzlich intern skalieren, da kein Blu-ray- oder DVD-Zuspieler eine Ausgabe von 1.366 x 768 Pixeln unterstützt. Und selbst wenn – dann müsste der Zuspieler skalieren, es gibt kein Medium mit 1.366 x 768 Pixeln Auflösung. 1.280 x 720 Pixel liegt sehr nah an den 1.366 x 768 Pixeln nativer Auflösung des Displays. Daher sind nur geringe Anpassungen seitens des internen Scalers notwendig. Trotzdem muss es nicht immer besser sein, die 1.280 x 720er Auflösung zu verwenden. Wenn man den DVD- oder Blu-ray-Player auf 1.920 x 1.080 Pixel Full-HD skalieren lässt, hat der Scaler im Flachbildschirm die Aufgabe, aus deutlich mehr Pixeln ein Bild mit deutlich weniger Pixeln (1.366 x 768) anzufertigen. Dies ist deutlich einfacher, als aus einem Bild mit weniger Pixeln ein Bild mit deutlich mehr Pixel zu skalieren. Allerdings funktioniert auch dieser Prozess nur dann, wenn ein hochwertiger, leistungsstarker Scaler verbaut ist.

Testbilder  Skalierung beschnitt Bildinformationen

Beschnitt der Bildinformationen, Testbilder Skalierung
Die beiden hier gezeigten Testbilder sind in Bezug auf die Scaling-Problematik auch von großem Interesse, denn oftmals wird durch die Skalierung der ursprüngliche Bildinhalt oben, unten und seitlich beschnitten. Dies führt, je nach Größe der fehlenden Anteile, zu einem deutlichen Verlust an Bildinformationen. Mittels spezieller BUROSCH-Testbilder kann man überprüfen, wie groß der Anteil der fehlenden Bildinformationen prozentual bzw. bezüglich der Anzahl der Pixel ist.