4K-Displays in der Praxis

Fachbeitrag Werbetechnik 05/2016

Digital Signage-Displays informieren ein großes Publikum und werden zunehmenden Teil von Möbeln und Architektur.

4K-Displays in der Praxis

Ein Digital Signage-Display kommt überall dort zum Einsatz, wo Informationen an ein großes Publikum weitergegeben werden sollen. Es wird Teil der Architektur, zum Beispiel in der Lobby eines Hotels oder eines Geschäftsgebäudes. Es kann unaufdringlich in einer Stele montiert sein, etwa um ein Exponat im Museum zu erläutern, oder es beherrscht einen Raum mit seiner Präsenz, wie beim Einsatz als Anzeigetafel in Bahnhöfen oder Flughäfen. Außer der großen Diagonale und Auflösung hat es wenig mit Fernsehern gemein. Bei der Auswahl geeigneter Geräte gilt es, einige Randbedingungen zu beachten, damit sie den Anforderungen genügen.

Digital Signage-Displays sind anderen Umgebungsbedingungen ausgesetzt als Fernseher und müssen daher robuster sein. Das zeigt sich in der mechanischen Konstruktion: Sie hält das schwere Glas auch bei Schock und Vibration sicher und ist steifer gegenüber Verwindungen, die die Bildqualität verschlechtern. Außerdem kommt eine TFT-Technologie wie IPS zum Einsatz. Sie ist unempfindlicher gegenüber mechanischen Beanspruchungen und zeigt keine Verfälschungen zum Beispiel bei Druck von vorn, wie er in Verbindung mit einem Touchpanel auftritt. Während Fernseher elektrisch und thermisch aus Kosten und Gewichtsgründen auf den Betrieb in der Horizontalen ausgelegt sind, ist bei Digital Signage-Anwendungen eine aufrechte Orientierung möglich.

Full HD, UHD und 4k

In den Prospekten großer Verbrauchermärkte tauchen die Begriffe Full HD, UHD und 4k bei Flachbildfernsehern auf. Zunächst ist die Auflösung, die Anzahl der Bildpunkte, unterschiedlich. Das ursprünglich eingeführte HD-Format mit 1.360 mal 768 Bildpunkten wird heute kaum noch angeboten; Full HD als aktueller Standard stellt 1.920 Bildpunkte pro Zeile und 1.080 Zeilen dar. UHD meint die Verdoppelung der Zeilen und Spalten: Horizontal werden 3.840 Punkte dargestellt, die Zahl der Zeilen liegt bei 2.160. Das Seitenverhältnis liegt damit bei 16:9. Ein Display mit 4k-Auflösung geht in beiden Dimensionen geringfügig darüber hinaus. Die Auflösung beträgt 4.096 mal 2.560 Bildpunkte; das Seitenverhältnis beträgt damit 16:10.

Das und mehr muss beim Erstellen von Content berücksichtigt werden: Das Ausgangsmaterial muss eine ausreichend hohe Auflösung haben. Rechner, auf denen Videos geschnitten werden, müssen mit der hohen Auflösung hinsichtlich Rechenleistung und Speicherausbau zurechtkommen; der Proof sollte auf einem entsprechend hochauflösenden Display betrachtet werden. Beim Speichern wächst die Dateigröße, das heißt, es müssen größere Datenträger eingesetzt werden. Für die Wiedergabe müssen diese eine hohe Datenrate unterstützen, um 60 Bilder pro Sekunde wiederzugeben. Schließlich muss der Mediaplayer in der Lage sein, die Daten mit der höheren Rate zu dekodieren, ohne dass das Bild stockt.

Da höherauflösende Displays in höherwertigen Applikationen eingesetzt werden, ist bei ihnen eher mit einer technischen Weiterentwicklung zu rechnen. Es gibt Modelle, die mit einem größeren Farbraum oder erweitertem Helligkeitsumfang zwischen Schwarz und Weiß - High Dynamic Range, kurz HDR - aufwarten. Sie empfehlen sich überall dort, wo Inhalte in besonders hochwertiger Form wiedergegeben werden sollen.

Andere Seitenverhältnisse

Bei der Berechnung eines Seitenverhältnisses kommt es nicht nur auf die Abmessungen der aktiven Displayfläche an, sondern auch auf die der einzelnen Bildelemente, Pixel genannt. Bei Standarddisplays kann man davon ausgehen, dass sie quadratisch sind und sie einen Kreis mit beispielsweise 100 mal 100 Pixeln auch kreisförmig darstellen. Vom Kinofilm abgeleitete Seitenverhältnisse wie 1,85 oder 2,35 können entweder mit schwarzen Balken oder als Ausschnitt wiedergegeben werden. Soll solches Material genutzt werden, muss bei der Wahl des Displays darauf geachtet werden, dass es einen hohen Kontrastwert aufweist. Nur dann erscheint der schwarze Balken wirklich schwarz, und nicht dunkelgrau.

Für den Portraitmodus mit senkrecht ausgerichtetem Display gibt es viele Anwendungen: für Tabellen wie Preislisten oder Abfahrtszeiten, um Gesichter in der Modebranche darzustellen oder um den verfügbaren Platz auszunutzen. Letzteres erfüllen Displays mit Spezialformaten: Mit Seitenverhältnissen von 21:9 bis übe 5:1 hinaus eröffnen sie interessante Einsatzgebiete - von der Haltestellenanzeige in öffentlichen Verkehrsmitteln bis zur Ganzkörperdarstellung von Models.

Anschluss gesucht…

Das Ansteuern des bloßen TFT-Panels erfordert eine spezielle Ansteuerkarte. Sie setzt Schnittstellen der Computerwelt in die der TFTs um und macht das Panel erst zum Display. Je nach Modell stehen Eingänge für VGA, HDMI, DVI oder DisplayPort zur Verfügung. Eine Cinchbuchse für FBAS (Fernseh-) Signale sucht man vergebens; dafür gibt es Geräte mit Audioeingängen für eingebaute Lautsprecher. Außer Signale umzuwandeln, führt die Karte eine wichtige Funktion durch: Das Up- und Downscaling. Beim Upscaling werden Signale, die nicht die volle Displayauflösung bieten, hochskaliert. Damit kann ein UHD-Display auch ein eingehendes Full HD-Signal darstellen. Die Bildqualität leidet darunter nicht, da jedes Pixel in horizontaler und vertikaler Richtung doppelt dargestellt wird. In umgekehrter Richtung funktioniert das Downscaling etwa, wenn neben einem hochauflösenden Monitor ein zweiter mit geringerer Auflösung vom selben Ausgang des Mediaplayers gespeist werden soll.

Um im Vergleich zu Full HD die vierfache Datenmenge an das Display zu übertragen, müssen die Übertragungswege dafür präpariert sein. Konkret bedeutet das, dass die Verbindungskabel zwischen Mediaplayer und Monitor von hoher Qualität sein müssen und nicht zu lang sein dürfen. Vom VGA-Stecker mit analoger Signalübertragung muss man sich verabschieden: Digitale Schnittstellen wie HDMI und DisplayPort sind hier gefragt.

Betrachtungsabstand und Auflösung

Nachdem der Markt an UHD-fähigen Fernsehern rasch an Schwung gewinnt, werden auch im Digital Signage-Bereich Auflösungen von 3.840 mal 2.160 gefragt. Ebenso wie bei Fernsehern muss der Betrachtungsabstand dazu passen: Ist ein Betrachter zu weit von einem hochauflösenden Display entfernt, kann er die feine Struktur nicht mehr wahrnehmen. Umgekehrt können dort, wo er sich sehr nahe am Display aufhält, mehr Details vermittelt werden. Wie hoch die Auflösung sein muss, um einzelne Pixel nicht mehr voneinander trennen zu können, lässt sich berechnen: Dazu muss man die Auflösefähigkeit des menschlichen Auges in Winkelgraden in Bezug zur Distanz zwischen Auge und Display setzen. Apple prägte den Begriff „Retina-Display“ für eine Auflösung, die - bei gegebenem Betrachtungsabstand - größer als das Auflösevermögen des Auges ist.

Damit das Display uneingeschränkt ablesbar ist, muss es einen großen Blickwinkel aufweisen. Das heißt, es muss den Bildinhalt, von allen Seiten betrachtet, farbgetreu wiedergeben; die IPS-Technologie garantiert das.

Einsatz in heller Umgebung

Für den Einsatz in einer anderen Umgebung als im Büro reicht die Helligkeit, die ein normales Desktopdisplay bietet, bei Weitem nicht aus. Während es eine maximal einstellbare Helligkeit von circa 250 Candela pro Quadratmeter bietet, werden in öffentlichen Bereichen wie Einkaufszentrum oder Flughafen 1.000 Candela pro Quadratmeter oder mehr verlangt. Bei direktem Sonnenlicht kann dieser Wert noch zu gering sein, sodass erst 2.000 bis 3.000 Candela pro Quadratmeter genügen, um eine ausreichende Ablesbarkeit zu erzielen. Sie hängt mit dem erzielbaren Kontrast, also dem Verhältnis von hellen zu dunklen Bildinformationen, zusammen. Bei großer Umgebungshelligkeit müssen die hellen Anteile des Bildes leuchtstark sein. Auch die Displayoberfläche verbessert die Ablesbarkeit, etwa indem sie unerwünschte Reflexionen verringert.

Selbst wenn das Display in ein Gehäuse eingebaut ist, darf der Einfluss von externen Wärmequellen nicht vernachlässigt werden: Das langfristige Einwirken von UV-Licht schädigt den Polfilter als oberste Schicht des Panels. Im Außenbereich ist daher ein Frontglas mit UV-Filter notwendig. Infrarotstrahlung - durch Sonnenlicht oder in der Nähe aufgestellte Scheinwerfer - erhöht die Temperatur eines Displays. Ungeachtet des nachteiligen Einflusses auf andere Komponenten spielen diesmal die Eigenschaften der Flüssigkristalle eine Rolle: Das Panel wird je nach Technologie entweder insgesamt hell oder dunkel. Der Betrachter kann daher keine Information mehr ablesen.

Insgesamt fällt die Migration von Full HD zu Ultra HD leicht - wenn man ein paar Grundlagen beachtet und bereit ist, in die Produktionskette für Content und Hardware zu investieren: Die Auflösung muss zum Betrachtungsabstand passen, UHD-Screens weisen meist bessere technische Daten wie einen erweiterten Helligkeitsbereich oder größeren Farbraum auf. Bei der Verbindung zwischen Player und Monitor muss auf kurze Strecken und hochwertige Kabel geachtet werden.

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