Bildqualität im Vergleich

Mit dem Erscheinen der neuen Medienreceivergeneration ranken sich nun viele Mythen um die Bildqualität.

Dies habe ich zum Anlass genommen, mal die Bildqualität der beiden Receivergenerationen und dem VLC zu vergleichen.

Testaufbau

Für die alte Generation tritt ein MR301A mit Client 1.6.25281.6 an.
Die neue Generation wird durch einen MR303A mit Client 1.6.9037.104 repräsentiert.

Beide Receiver sind fest auf 720p konfiguriert. Und via HDMI mit einer digitalen Capturekarte verbunden.

Für den PC tritt der VLC 1.1.7 auf Windows Vista SP2 an.

Als Testmaterial dient der Entertain-LiveStream von Das Erste HD bzw SD.

Die hier verlinkten Bilder mussten für die Nutzung im Internet natürlich komprimiert werden, sollten zur Verdeutlichung der Erkenntnisse aber ausreichen. Die unkomprimierten Originale stehen hier zum Download.

Einstellung des Endgeräts / Full vs. Limited Range

Zunächst mal sollte klar sein, dass das Bild natürlich nicht nur vom digital kodierten Stream und dem Decoder, sondern auch in großem Maße vom Endgerät und dessen Einstellung abhängt. Nicht zuletzt ist auch das subjektive Empfinden nicht zu unterschätzen.

Daher an dieser Stelle auch gleich mal der Hinweis: Jedes Anzeigegerät ist anders und kann auch durch falsche Einstellungen ein noch so gut kodiertes Bild versauen. Allein durch unterschiedliche Monitoreinstellungen können die hier verwendeten Bilder unterschiedlich aussehen.

Für wichtig halte ich es jedoch zu erwähnen, dass derzeit PC und alte Generation einen anderen Farbraum verwenden, als die neue Generation.

Deshalb ist es enorm wichtig, dass das Endgerät auch auf den richtigen Farbraum eingestellt ist.

Im PC-Bereich wird in der Regel der volle RGB24  Farbraum verwendet.
D.h. je 8-Bit pro Farbe und der volle Bereich von 0-255 wird ausgenutzt. 0 entspricht schwarz, 255 ist der Maximalwert für Rot, Grün oder Blau. In diesem Farbraum liegen auch die hier verwendeten Bilder vor.

Traditionell wird in den im Videobereich anzutreffenden YCbCr Farbraum nur ein eingeschränkter Wertebereich von 16-235 verwendet (die Hintergründe spare ich mir an der Stelle, kann jeder gerne selbst in der Spezifikation ITU-601R nachlesen).

Über HDMI kann prinzipiell beides übertragen werden. Wichtig ist nur, dass Sender und Empfänger das gleiche verwenden.

Was passiert, wenn das nicht der Fall ist, schauen wir uns jetzt mal an. Zum direkten Vergleich auf der Seite, habe ich jeweils den gleichen Ausschnitt aus jeweils etwa dem gleichen Frame (so gut das mit dem MR möglich war) „übereinander“ gelegt. Wenn man mit dem Mauszeiger über das Bild fährt, wird das Referenzbild angezeigt. Als Quelle dient das LimitedRange Bild des MR303A.  Die Einstellungen werden mit GIMP simuliert.

Zuspieler und Anzeigegerät im LimitedRange

So soll es sein, das hier ist also das Referenzbild (das an dieser Stelle natürlich, für den PC-Monitor optimiert, in FullRGB vorliegt).

Alternativ geht natürlich auch beide im FullRange. In diesem Fall wäre sogar eine feinere Farbabstimmung möglich (16,7Mio Farbtöne im FullRange statt 10,6Mio im LimitedRange, TV-Aufnahmen werden in der Regel jedoch im LimitedRange gemacht)

Zuspieler LimitedRGB, Anzeigegerät FullRGB

Schließt man den MR303A an einen TV an, der von FullRGB ausgeht, stimmen die Farbräume natürlich nicht mehr. Konkret sendet der MR für schwarz eine 16, der TV geht aber davon aus, dass schwarz 0 ist, die gesendete 16 also schon etwas heller ist, als tiefes schwarz. Das gleiche tritt auch am anderen Ende der Skala mit den jeweiligen Farben auf.

Das Ergebnis ist kein richtiges schwarz, kein richtiges weiss und generell etwas blassere Farben (mit der Maus über das Bild fahren zum Vergleich mit der Referenz).


Zuspieler FullRGB, Anzeigegerät LimitedRGB

Der umgekehrte Fall tritt besonders häufig bei der alten Generation mit dem derzeitigen Client auf, da dieser im FullRGB Farbraum arbeitet, HDMI aber in allen Auflösungen != 640×480 den LimitedRange vorsieht. Wenn am TV also keine Einstellungsmöglichkeit gegeben ist und sich der Hersteller an den Standard hält, dann geht das Gerät bei allen vom MR angebotenen Auflösungen vom LimitedRange aus.

Update: Mit Client 2.0 wurde dieses Verhalten geändert und es wird auf allen STBs der Limited Range verwendet!

Konkret heisst das, alle Schwarzwerte von 0-16, die der MR ausgibt, werden vom TV als tiefes schwarz interpretiert. Auch hier ist es am anderen Ende der Skala ähnlich. Das Ergebnis ist, dass Details in sehr dunklen oder sehr hellen Bereichen nicht dargestellt werden. Umgangssprachlich sagt man auch „dunkle Szenen saufen ab“.  Man achte bei dem Testbild auf die Bäume am linken Bildrand.

Das Ergebnis sieht dann so aus (mit der Maus über das Bild fahren zum Vergleich mit der Referenz):

Direkter Vergleich

HD im Vergleich

Soviel zum Vorspiel, schauen wir uns die verschiedenen Zuspieler bei einem 720p Quellsignal an. Natürlich mit richtigen Farbräumen.

VLC

Alte Generation (MR301A – SMP8634)

Neue Generation (MR303A – BCM7405)

Direkter Vergleich

Zum Vergleich mit dem Mauszeiger über die Bilder fahren.

VLC vs. MR301A (Das Erste HD)
VLC vs. MR303A (Das Erste HD)
MR301A vs MR303A (Das Erste HD)

Zusammenfassung

Im direkten Vergleich scheinen die Bilder identisch. Selbst mit starker Vergrößerung lassen sich kaum Unterschiede im Bild erkennen. Minimale Unterschiede sieht man höchstens im Farbton, der beim VLC minimal mehr Rot enthält.

SD im Vergleich

In diesem Kapitel wollen wir uns mal das Bild anschauen, wenn es skaliert werden muss. Die Receiver bleiben auf 720p stehen, der VLC skaliert ebenfalls auf 1280×720. Damit treten die internen Deinterlacer und Scaler der STBs gegen die im VLC (Standardeinstellung) an. Quellmaterial ist der zugehörige SD-Livestream der ARD.

VLC

Alte Generation (MR301A – SMP8634)

Neue Generation (MR303A – BCM7405)

Direkter Vergleich

Zum Vergleich mit dem Mauszeiger über die Bilder fahren.

VLC vs. MR301A (Das Erste SD)
VLC vs. MR303A (Das Erste SD)
MR301A vs. MR303A (Das Erste SD)

Zusammenfassung

Hier sind die Unterschiede schon deutlicher.

Der VLC glättet zwar Kanten recht gut (bspw. das Senderlogo oder generell Kompressionsartefakte), verschluckt dabei jedoch auch Details (bspw. bei dem roten Fähnchen im Vordergrund). Das Bild wirkt dadurch etwas verwaschen/unscharf. Ausserdem bekommt das Bild in manchen Bereichen noch einen deutlicheren Rotstich (Bäume am rechten Bildrand).

Der MR301A skaliert das Logo zwar sehr schlecht, verschleiert dafür aber keine Details. Das Ergebnis ist ein schärfer wirkendes Bild, was jedoch an den Kanten nicht immer gut interpoliert, gerade Kompressionsartefakte werden dadurch eher verstärkt. Die Farben werden nicht verfälscht.

Mit Abstand das beste Bild liefert der MR303A. Er interpoliert das Logo ähnlich gut wie der VLC verschluckt dabei aber keine Details. Das entstehende Bild zeigt auch keine Farbverfälschungen.

Client 1.6 vs. 2.0

Da das Clientupdate auch einen Einfluss auf das Bild hat, ist es nur logisch die beiden Clients gegeneinander antreten zu lassen.

Zu diesem Zweck habe ich noch mal die Aufnahmen von damals hervorgeholt und damit den neuen Client gefüttert.

Die Testkandidaten sind die gleichen wie oben, der VLC entfällt logischerweise.

Die Originale findet ihr wieder hier.

Neuer HDMI Farbraum der alten Generation

Hatte bislang nur die neueste Generation der Media Receiver auf Limited Range gesetzt, ziehen nun die alten Receiver nach. Es ist nach dem Update also zwingend die Einstellung des TV-Geräts zu prüfen. Steht dieser weiterhin auf Full-Range wirkt es, als würde ein Schleier über dem Bild liegen. Siehe dazu auch das linke Drittel dieses Bilds.

Im Rahmen dieses Vergleichs wurden natürlich alle Bilder von Limited auf den PC-typischen Full-Range umgerechnet.

HD im Vergleich

MR303A

Spasseshalber habe ich auch mal beide Bilder direkt miteinander verglichen. Dummerweise bekomme ich das Bild nicht framegenau hin. Würden sich die Dekoder allerdings voneinander unterscheiden, so würde man an Stelle des Logos oder der Zeitanzeige jedoch einen Unterschied erkennen müssen. Diese sind jedoch komplett schwarz, so dass ich davon ausgehe, dass sich das Bild mit dem Update nicht geändert hat. Mit dem Auge lässt sich auch kein Unterschied ausmachen.

MR303A 2.0 vs. MR303 1.6

MR301

Hier ist es mir zufälligerweise wohl gelungen exakt das gleiche Bild zu erwischen. Nach der Farbraumkorrektur und einer kleinen Verschiebung sind die Bilder fast gleich (der maximale Unterschied in einem Pixel ist #010101, was ich jetzt einfach mal auf Rundungsfehler schiebe). Das praktisch schwarze Differenzbild spare ich mir daher an dieser Stelle.

MR301A 2.0 vs. 1.6

SD im Vergleich

MR303A

Hier zeigt sich etwas sehr interessantes. Offenbar schneidet der Client 2.0 den Overscan des SD-Bildes automatisch ab und zoomt das Bild entsprechend weiter auf. In Version 1.6 hat man das noch dem TV-Gerät überlassen (siehe hier).

Auch hier ist das Bild wieder nicht framegenau, dazu kommt der Skalierungsunterschied, daher beschränke ich mich wieder auf den manuellen Vergleich des Bildes. Und ehrlichgesagt fällt es mir schwer einen Unterschied auszumachen.

MR303A 2.0 vs. 1.6

MR301A

Auch der MR301A schneidet den Overscan in der neuen Version ab und skaliert daher etwas anders. Im Unterschied zum MR303A wird jedoch nur der vertikale Overscan abgeschnitten, der Horizontale bleibt erhalten!? Weitere Unterschiede kann ich jedoch nicht erkennen.

MR301A 2.0 vs 1.6

Zusammenfassung

Da „echte“ HD-Signale im Grunde keinen Overscan mehr vorsehen, ist es eigentlich keine schlechte Idee diesen beim Hochskalieren direkt mit rauszurechnen. In der Praxis fühlen sich dafür allerdings auch viele TV-Hersteller verantwortlich, was dazu führen kann, dass mehr Inhalt abgeschnitten wird, als vorgesehen. Im praktischen Einsatz schneiden die neuen ClientVersionen allerdings recht knapp bemessen ab, so dass man in den seltensten Fällen einen Bildinhalt verpassen sollte. Seltsam ist in diesem Zusammenhang lediglich, dass der alte Sigma-Chipsatz offenbar nur den vertikalen Overscan abschneidet und skaliert, der Horizontale hingegen bestehen bleibt. Auch wenn der Effekt minimal ist (das ARD-Logo wird auf 53×54 Pixel skaliert und ist damit nicht mehr 100% rund), wird dadurch auch das Seitenverhältnis beeinflusst.

An der Bildqualität selbst konnte ich praktisch keine Unterschiede feststellen.

Etwas unerklärlich sind mir daher einige Forenbeiträge, die das Bild des neuen Clients als „grieslig“ und weitaus schlechter bezeichnen. Zumindest mit den hier getesteten Receivern MR301A und MR303A konnte ich dies nicht nachvollziehen. Daher vermute ich eher, dass sich beim Update evtl das Bildformat zurück auf 4:3 gestellt hat und das bislang nicht bemerkt wurde? Vielleicht betrifft es aber auch nur ein Receivermodell oder Bildformat oder der Fernseher hat ein neues Gerät erkannt und irgendwelche Einstellungen zurückgesetzt? Daher an dieser Stelle einfach mal der Aufruf: Wer seit dem Update ein wesentlich schlechteres Bild hat, bitte hier mal Receivermodell und eingestelltes Bildformat posten.

PIP im Vergleich

Ebenfalls kam das Thema auf, dass PIP wäre wesentlich unschärfer geworden.

Auch das kann ich nicht bestätigen. Wobei man natürlich sagen muss, dass das PIP generell mit 96×96 Pixeln Auflösung und 96kbit Datenrate nicht gerade berauschend ist. Das wird dann noch auf 240×192 Pixel skaliert – naja, eher verzerrt – was nicht sonderlich scharf sein kann. Ausnahme ist, wenn man das PIP zu dem Sender sieht, der gerade im Vollbild empfangen wird. Dann wird nämlich dieses Vollbild von der CPU selbst runtergerechnet und das Ergebnis ist wesentlich besser. Auch die HD Sender haben ein besseres PIP mit 192×192 Pixeln und rund 400kbit Bitrate. Auch hier kann ich entsprechend nur vermuten, dass in der Erinnerung verschiedene PIP-Quellen vermischt werden.

Leider ist hier kein so guter Vergleich möglich, da zumindest mir keine Möglichkeiten bekannt sind, wie man das PIP aufzeichnen, abspielen und pausieren kann. Und da ich nur einen Eingang habe, muss das nacheinander erfolgen. Das Ergebnis sieht dann so aus.

SD PIP 1.6 vs 2.0

21 Kommentare zu Bildqualität im Vergleich

  1. Hey Grinch, saubere Arbeit!
    Nun haben wir endlich etwas in der Hand um das „Gefühl“ der Bildqualität mit Fakten zu belegen.
    Ich hoffe, Deine Webpräsenz hat keinen Trafficlimit, es könnte sonst eng werden 😉

  2. Da ist wohl was beim Upload schiefgegangen. DAs Archiv sollte 7MB haben. Hab es noch mal hochgeladen, sollte jetzt funktionieren.
    Zu den Originalbildern des MR303A ist noch zu sagen, dass die Bilder mit DVI-Standard aufgezeichnet wurden, also Full Range. Für einen direkten Vergleich muss man sie also erst entsprechend umrechnen.

  3. Hallo!

    Super Arbeit und genau das was ich brauche. Auf Basis dieser Informationen werde ich mir baldmöglichst einen neuen MR-303 bestellen.

    Vielen Dank!!!

  4. Hi

    Super Test. Da lohnt sich der MR303 für SD wohl.

    Hast du hier mit einer Aufnahme gearbeitet? Kannste da vielleicht auch mal einen Screenshot mit MediaPlayerClassic-HC machen? Bei VLC hab ich schon immer das gefühl das das Bild stark verfälscht wird. Die PC-Variante ist ja imho die Variante wo das Orginal, wie es aus der Leitung kommt, 1:1 dargestellt wird – ohne Bildverschlimmerer.

    Gut zum Bildvergleich eignet sich meiner Meinung nach auch http://screenshotcomparison.com/ (bzw. sowas kann man ja auch selber für die HP basteln). Per MouseOver wird das Bild gewechselt. Da sieht man fix Unterschiede – besser als bei so nebeneinandergeschichten wie du du hier verwendet hast.

    Gruß
    Wuppi

  5. Das ganz, ganz große Problem des SMP8634 (des „alten“ MR) ist, dass dieser einen Fehler im Deinterlacer hat und somit auch progressives Material mit einem Field-Shift versieht, was zu einer unangenehmen unschärfe führt.

    Da du (grinch) ja eine entsprechende Capture-Karte hast, kannst du ja mal eine progreesive Ausstrahlung (z.B. Filme) aufzeichnen und dir den Fehler anschauen. Wird sich aber vermutlich nicht über ein SW-Update ausmerzen lassen…

  6. @Wuppi
    Zunächst mal danke für den Tipp. Habe ein paar Mouseover Bildchen ergänzt.

    Richtig, ich hab den Stream mit VLC und den beiden Receivern aufgezeichnet. Werde mir das morgen mal mit dem MPC anschauen.
    Wobei man beim VLC ja auch dazu sagen muss, dass es hier viele Möglichkeiten zur Verbesserung gibt. Nur werden sich wohl die Wenigsten damit auseinandersetzen.

    @André
    Werde ich mir auch mal anschauen und ggf. noch Material ergänzen.

  7. Finde das SD Bild bei dem alten MR deutlich schärfer. Auf dem neuen wird es zu stark interpoliert. Das Senderlogo interessiert mich eigentlich nicht

  8. Sodele, MediaPlayerClassic Home Cinema hab ich probiert.
    Das HD Bild ist wieder identisch, sogar ohne die Farbverfälschung, die der VLC gezeigt hatte :).
    Bei SD ist das Bild eine Mischung zwischen VLC und MR303, also schärfer als beim VLC aber Details werden doch noch etwas mehr weggeglättet, als beim neuen MR. Das reduziert bei größeren Flächen wie den Werbetafeln zwar das Rauschen bzw die Artefakte, lässt das Bild aber eben auch unschärfer wirken.
    Allerdings kann man mit den Pixel Shadern ja nacharbeiten, so dass der MPCHC im Grunde für die Perfektionisten ideal wäre.
    Auf eine Erwähnung im Artikel würde ich aber verzichten, da ich keine Möglichkeit gefunden habe, den Multicast Livestream abzurufen. Ist mir das nur entgangen oder gibt es ein Plugin dafür? So rein funktionell ist der MPCHD jedenfalls ganz cool 🙂

  9. Was definitiv nicht ging ist mit so ner Playlist zu Arbeiten wie bei VLC. Aber ich mein einzeln ging das – über Datei mit Einzel-Link drin. Bin nur gerade etwas ausgelastet. Also für Livestream ist der VLC schon besser geeignet – passt schon … ging eher darum ein Bild möglichst nahe am „Orginal“ zu haben. Und da hab ich mit VLC eher schlechtere Erfahrung (zu komplex; sicherlich aber möglich!)

    Der PC ist das einzige System (der genannten) wo man die Bildverschlechterer/verbesserer vollständig unter Kontrolle bekommen kann. Somit dürfte man am PC das einzige „Orginale“ Bild bekommen (Orginal = nach der Kompression; ohne irgendwelche Pimpereien, richtiger Farbraum). Die beiden MR setzen ja Bildversbesserer ein. Man muß die PC-Ausgabe nur soweit hinbekommen das sie „Orginal“ ist. Das wäre halt interessant: „Orginal“ und wie die beiden MRs das Bild versuchen zu Pimpen. … und dann kann man auch entscheiden wer besser ist. So sieht es eher so aus das man 2 gepimpte Bilder (MR) mit einem verfälschen Bild (VLC) vergleicht. … ok ich fasse das Thema glaub ich zu Wissenschaftlich an *G* Sorry 😉

    Bzgl. Farbverfälschung: das im HTPC-Bereich ein bekanntes „Problem“ und nur eine (richtige) Einstellungssache. Nur damit kenn ich mich net so aus 🙁 Das Ausgabeformat (Farbraum) kann man ja angeben – in verbindung MPCHC+ffdshow z.b. (in ffdshow-Foren findet man hier saubere Konfigurationen für seinen htpc). Bei den Graka-Einstellung alles was direkt verbessert – aus (Farbraum gibt es auch – aber das muss auch wieder stimmen). VLC wird sicher auch eine möglichkeit haben das Ausgabeformat zu ändern. Ziemlich nervtötendes Thema.

    Sehe ich das im Quelltext richtig – Mousover als „Einzeiler“ oder ist da noch was? Mhh und ich hab mir da beim rumtesten nen Ast bei abgebrochen *G* Manche sachen können so einfach sein *G*. Leider sind die Ausschnitte aber unterschiedlich groß so das das Bild beim MouseOver sich verschiebt – aber es reicht natürlich um Farbdifferenzen zu erkenne. Danke für den Einbau und die Quellcode-Inspiration ;). Ich werde mir mal erlauben das ich meine private Code-Snippet-Liste aufzunehmen 😉

  10. mh.. Also im Fall Das Erste HD, das mit 720p übertragen wird, sieht man ja, dass das Bild ohne Filter vom MPCHC dem von MR301 und MR303 entsprechen. Nur der VLC hat einen etwas (minimal) höheren Rotwert. Von daher gehe ich mal davon aus, dass es MPCHC und die beiden MRs richtig machen.

    Bei SD könnte man natürlich auch noch das Originalmaterial vergleichen. Dann müsste ich aber auch die MRs auf 16:9 stellen, damit sie das Signal als PAL also interlaced wiedergeben. Ich vermute mal, dass das Ergebnis dann ähnlich identisch sein dürfte wie beim HD Vergleich, da Scaler und Deinterlace nicht gebraucht werden.

    Sinn und Zweck des Vergleichs hier sollte aber natürlich sein genau das rauszufinden, wer die besten Scaler und Deinterlacer hat. Ich vermute ja mal, dass die meisten ihre STB auch auf 720p oder 1080i eingestellt haben und nicht den TV skalieren lassen.

    Einen Vergleich mit 1080i könnte man zwar auch machen, ist aber fürs menschliche Auge schwerer zu erkennen, deshalb hab ich mich für die 720p Methode entschieden.

    Allgemein kann man sagen, man kann solche Vergleiche bis zum bitteren Ende treiben, es gibt schliesslich unzählige Kombinationen 🙂

    Nein, ist kein Einzeiler, da hängt noch ne .js dahinter 🙂

  11. Ich hab mir den neuen MR303 hauptsächlich des Designs wegen zugelegt. Vorher hab ich den MR X301T verwendet. Ausser dem MR hab ich nichts getauscht oder an den Einstellungen des TV-Gerätes verändert. Meine total subjektive Einschätzung: Das Bild ist wesentlich besser mit dem MR303. Ob dies nur auf die SD-Kanäle zutrifft kann nicht sagen.

  12. OK, ich müsste noch irgendwo einen X300T im Keller liegen haben, der meine ich schon den 1.6er drauf hat.. probier ich dienstag mal aus. Bis auf die Festplatte sind die identisch.

  13. Hmm. Bin etwas verwirrt. Lese in diversen Foren, das der MR300 nur Full Range RGB am HDMI ausgibt, was landläufig als Verletzung des HDMI Standards gebrandmarkt wird. Mit dem MR303A soll sich das nicht geändert haben, deswegen wird allenthalben der Ankauf eines TV mit Full Range RGB Support empfohlen. Ist das korrekt?

  14. Das war mal so. Mittlerweile geben alle STB-Typen für Entertain den Limited Range aus. Das hat sich dann wohl noch nicht bis in jedes Forum rumgesprochen.

  15. Hallo Grinch, das PIP kann über die RTP-Adressen mit dem letzten Octet+100 empfangen werden. So z.B. ist Das Erste auf 239.35.10.4:10000 empfangbar, das PIP dazu auf 239.35.10.104:10000. BTW: gelungene Webseite und Danke für die vielen Informationen!

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