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Frameraten in der digitalen Videotechnik - Einführung

Frameraten in der digitalen Videotechnik - Einführung

Technische Details rund ums Thema Frameraten

Frameraten-Testvideos für den praktischen Vergleich

Normwandlung (Frameraten nachträglich ändern)

Filme bzw. Videos bestehen aus einer schnellen Abfolge von Bildern, die unser Gehirn dann zu Bewegungen zusammensetzt. Das Prinzip ist immer dasselbe - egal, ob es sich um Daumenkino, Zelluloid-Kino, Fernsehen oder neueste digitale Videoformate handelt.

Die Bildrate (meist in Anlehnung ans Englische "Framerate" genannt), also die Anzahl der Bilder pro Sekunde, ist eine der technischen Grundlagen digitaler Videotechnik. Wir sind umgeben von allerhand "narrensicherer" Software und Geräten, die dem Anwender eine Beschäftigung mit dem Thema abnehmen, indem sie die Frameraten irgendwie passend machen - allerdings mit oft unbefriedigendem Ergebnis. Wer sich ernsthaft mit der Videofilmerei beschäftigt, kommt um einen bewussten Umgang mit dem Thema Frameraten nicht herum.

In der Praxis stellen sich zum Beispiel diese Fragen:

Framestreifen senkrechtWann eine Bewegung flüssig wirkt

Wieviele Bilder pro Sekunde (englisch "Frames Per Second", abgekürzt "fps") man mindestens braucht, um eine wirklich flüssige Bewegungsdarstellung zu erhalten, ist nicht klar zu sagen. Die Bewegungswahrnehmung ist von Mensch zu Mensch etwas verschieden, und sie hängt zudem von der Helligkeit ab: Je dunkler die Darstellung ist, desto träger wird das Auge, und desto weniger Bilder kann es pro Sekunde unterscheiden. Auf einer eher düster beleuchteten Leinwand (z. B. Projektion mit schwacher, stromsparender Projektionslampe) nimmt man schon 20 Bilder pro Sekunde als flüssige Bewegung wahr, während man auf einer richtig hellen Leinwand oder einem hellen Monitor durchaus das Doppelte braucht.

Diese Zahlen mögen manchen Lesern übertrieben erscheinen. Eine "nicht optimal flüssige Bewegung" darf man allerdings nicht gleichsetzen mit einem wirklich störenden Ruckeleffekt; da gibt es noch Abstufungen dazwischen. Und selbst für ein störendes Ruckeln ist nicht jede Bewegung gleichermaßen anfällig: Langsame Bewegungen verhalten sich auch bei niedrigen Frameraten eher gutmütig.
Verfolgt die Kamera ein schnelles Objekt, kann zwar der vorbeiziehende Hintergrund ruckeln - aber in diesem Fall konzentrieren sich die Zuschauer instinktiv auf das Hauptobjekt und nicht auf den Hintergrund. (Zudem liegt der Hintergrund häufig nicht mehr im Schärfebereich.)
Am stärksten kann Ruckeln auffallen, wenn sich ein Motiv schnell durchs Bild bewegt oder wenn die Kamera schnell über ein stehendes Motiv geschwenkt wird. Professionelle Kameraleute verwenden daher Faustformeln für die maximale noch ruckelfreie Schwenkgeschwindigkeit (in Abhängigkeit von Framerate und Belichtungszeit).

Auch wenn das Ruckeln noch keine störenden Ausmaße angenommen hat, empfindet man eine Bewegung bei hohen Frameraten im Vergleich zu niedrigen Frameraten als "flüssiger". Die meisten Menschen nehmen bei ausreichender Helligkeit bereits eine etwas flüssigere Bewegung wahr, wenn die Framerate von 25 fps auf 30 fps hochgeschraubt wird. Nochmal eine deutliche Verbesserung sieht man, wenn von 30 auf 50 oder 60 fps erhöht wird. Enthält der Film schnelle Bewegungen, können sogar noch höhere Frameraten (z. B. 100 oder 120 fps) eine weitere kleine Verbesserung darstellen - wobei bereits nicht mehr alle Menschen diese weitere Verbesserung noch wahrnehmen können. (Die Vorteile so hoher Frameraten gegenüber 50/60 fps werden ggfs. nur an ganz bestimmten Bildinhalten sichtbar, also sicher nicht in jeder Szene.) Werte über 120 fps dürften als Wiedergabe-Frameraten von vornherein sinnlos sein, weil dann wirklich niemand mehr den Unterschied sieht und auch kaum noch technische Vorteile erkennbar sind. (Hier ist immer noch die Rede von Frameraten für Wiedergabe in Echtzeit. Die Nutzung hoher Aufnahme-Frameraten für Zeitlupen ist ein anderes Thema.)
Ob man überhaupt immer die maximal flüssige Bewegung haben will oder ob aus künstlerischen Gründen und Gründen der Sehgewohnheit auch ein dezentes Ruckeln bzw. eine Bewegungswiedergabe unterhalb der "optimalen Flüssigkeit" seinen Reiz haben kann, ist dann nochmal eine ganz andere Frage - siehe "Subjektive Wahrnehmung und Sehgewohnheiten" weiter unten auf dieser Seite.

Besonders bei den niedrigeren Frameraten spielt immer auch die verwendete Belichtungszeit eine Rolle, weil sie das Maß an Bewegungsunschärfe bestimmt: Sind die Einzelbilder aufgrund einer kurzen Verschlusszeit sehr scharf, empfindet man das Ruckeln als stärker. Liegt dank längerer Verschlusszeit eine leichte Verwischung in Bewegungsrichtung vor, ist das Ruckel-Empfinden geringer. Es darf aber auch nicht zu stark verwischen, weil sich sonst ein hässlicher Nachzieheffekt einstellt.
Klassische Filmkameras hatten einen sogenannten 180°-Shutter, der automatisch immer mit dem halben Kehrwert der Framerate belichtete - also z. B. bei kinotypischen 24 fps betrug die Belichtungszeit genau 1/48 Sekunde. (In der "Dunkelphase", wo keine Belichtung stattfand, wurde der Film jeweils weitertransportiert.) Das hat sicher auch ein Stück weit dazu beigetragen, dass wir heute Belichtungszeiten dieser Größenordnung bei 24 oder 25 fps als "normal" empfinden. Unabhängig von einer möglichen Sehgewohnheit sind Belichtungszeiten um 1/50 Sekunde tatsächlich ein guter Kompromiss zwischen nötiger Bewegungsunschärfe und unerwünschtem Nachzieheeffekt.
Gelegentlich wird heute daraus eine "180°-Shutter-Regel" abgeleitet, laut der man idealerweise immer genau mit der Hälfte des Frameraten-Kehrwertes belichten sollte. Eine solche Regel ist allerdings nicht universell, denn sie funktioniert für höhere Frameraten kaum noch: Bereits bei 50 fps spielt die Belichtungszeit der Kamera fürs Ruckeln eine untergeordnete Rolle, und ab 100 fps wirkt ein Film selbst ohne jede Bewegungsunschärfe flüssig. Aufpassen muss man also am ehesten bei den niedrigen Frameraten - und selbst da ist es für den Ruckeleffekt nahezu egal, ob man 1/40 oder 1/50 oder auch 1/60 Sekunde verwendet. Es kommt nur auf die Größenordnung an, nicht auf den exakten Wert.

Es kann allerdings technische Gründe geben, eine ganz bestimmte Verschlusszeit zu benutzen - etwa zur Verhinderung von Lichtflackern oder Monitorflackern. Mehr dazu im nächsten Teil.

Bei höheren Frameraten (50 fps und mehr) kann man dafür argumentieren, statt Anwendung der oben genannten 180°-Shutter-Regel die gesamte zur Verfügung stehende Zeit für die Belichtung zu nutzen, also 1/50 Sekunde bei 50 fps oder 1/60 Sekunde bei 60 fps. Elektronische Kameras machen dies problemlos möglich; im Gegensatz zu den mechanischen Filmkameras brauchen sie ja keine Dunkelphase für den Filmtransport mehr.
Die Nutzung der gesamten Zeit bewirkt, dass selbst in schnellen Bewegungen die Bewegungsunschärfen der Einzelbilder direkt aneinander anknüpfen und keine "zeitliche Lücke" mehr entsteht. Das hat einige Vorteile für die Wiedergabe kritischer Bildinhalte; zum Beispiel verringert man damit den bekannten Fehldeutungs-Effekt, durch den sich Räder bei einer gewissen Geschwindigkeit scheinbar rückwärts drehen. Auch der Effekt, dass gepulste LEDs (moderne Auto-Rücklichter, Anzeigetafeln etc.) plötzlich zu blinken scheinen, lässt sich dank lückenloser Belichtung auf ein erträgliches Maß reduzieren.
Mit niedrigen Frameraten (25 fps und weniger) ist die Nutzung der vollen Zeit allerdings nicht zu empfehlen, weil bei so langer Belichtung die Nachzieheheffekte an schnell bewegten Stellen zu störend sind. Hier sollte man lieber in der Größenordnung von 1/50 Sekunde bleiben; allenfalls in Lowlight-Szenen mit fixierter Kamera und ganz wenig Bewegung im Bild kann man ausnahmsweise mal 1/25 Sekunde belichten.
Und es gibt auch durchaus Gründe, selbst bei höheren Frameraten die Verschlusszeiten kürzer zu wählen. Manche Filmer bevorzugen bei 50 oder 60 fps sogar Zeiten um 1/100 Sekunde, weil dadurch die Bewegungsunschärfe gegenüber 1/50 oder 1/60 Sekunde reduziert wird und die Bewegung insgesamt noch stimmiger wirken kann - von vereinzelten Deutungsfehlern wie den besagten rückwärts drehenden Rädern mal abgesehen.

Bewegungsunschärfe Vergleich

Naturgemäß lassen sich nicht alle Anforderungen miteinander vereinbaren. Manchmal muss man die Vor- und Nachteile verschiedener Verschlusszeiten in Relation zur verwendeten Framerate gegeneinander abwägen.
Je höher die Framerate ist, desto geringer ist die Notwendigkeit für technische Kompromisse. Das ist auch der Grund, warum einige Visionäre von Standards mit 100 oder mehr fps träumen.

An dieser Stelle würde ich gern Links zu Online-Videos nennen, anhand derer man die unterschiedlichen Frameraten im Vergleich sehen kann. Leider ist das jedoch nicht so einfach.

Videos auf Computerbildschirmen (egal ob direkt von der Festplatte abgespielt oder von YouTube, Vimeo etc.) durchlaufen bei der Wiedergabe immer eine Umwandlung der Framerate auf die Monitorfrequenz - und ruckeln schon allein deshalb ein bisschen.
Neutral und in Reinform vergleichen kann man Frameraten nur dort, wo sie nativ ohne Umwandlung wiedergegeben werden können - etwa auf Fernsehgeräten oder Beamern in Verbindung mit echten Videogeräten (z. B. Blu-ray-Playern).

Mehr zu dem Thema auf der Seite "Frameraten-Testvideos für den praktischen Vergleich".

Historische Entwicklung der Film- und Video-Frameraten

An den ganz frühen Filmkameras wurde noch mittels Kurbel "gedreht"; da war die Framerate eher Gefühlssache. Mit den mechanischen Antrieben wurde dann eine Vereinheitlichung möglich, so dass man Kameras und Projektoren aufeinander abstimmen konnte. Die übliche Framerate im Kino beträgt seither 24 Bilder pro Sekunde. Sie entstand als Kompromiss aus technischer Anforderung und wirtschaftlicher Vernunft: Experimente hatten gezeigt, dass niedrigere Frameraten von den Zuschauern als ruckelig wahrgenommen wurden, während höhere Frameraten nur noch dezente Verbesserungen brachten. Zwar wirken schnelle Bewegungen auch bei 24 fps noch nicht perfekt flüssig, aber für die allermeisten Zwecke erschien dieser Kompromiss gut genug. Filmmaterial war teuer, und ein höherer Filmverbrauch hätte beim damaligen Stand der Technik in keinem Verhältnis zu der erzielbaren Verbesserung gestanden. Natürlich hätte man sich auch für 25 fps entscheiden können; das wäre eine rundere Zahl gewesen. Dass der Standard gerade auf 24 fps festgelegt wurde, hatte mit dem 60-Hz-Stromnetz in Amerika zu tun. 24 fps harmonieren nämlich besser mit dem Flimmern von 60-Hz-Lichtquellen (mehr zum Thema Flimmern im nächsten Teil).

Bei Einführung des Fernsehens erwiesen sich 24 fps als zu gering, weil die verwendeten Bildröhren stark flimmerten. Der Einfachheit halber übernahm man fürs Fernsehen dann die Wechselfrequenzen der Stromnetze als Frameraten: 50 Hz in Europa und 60 Hz in Amerika. (Statt 50/60 ganzen Bildern pro Sekunde wurden allerdings nur sogenannte Halbbilder übertragen. Außerdem wurde mit Einführung des Farbfernsehens der Standard in Amerika von 60 auf 59,94 fps reduziert; dazu später mehr.)

Neben den gleichbleibenden Kino- und Fernsehstandards kamen im Lauf der Zeit noch unzählige weitere Frameraten zum Einsatz. Beim klassischen Zelluloid-Film war das z. B. die "Spar-Framerate" von 18 fps, die sich für Amateurfilme (Normal-8 und Super-8) als billige Alternative zu den üblichen 24 fps durchsetzte. Für besonders bewegungsintensive Filmvorführungen in Freizeitparks (sogenannte Ride-Filme) gab es später das "Showscan-Format" mit 60 fps. Filme fürs Fernsehen wurden häufig in 25 fps (Europa) oder 29,97 fps (Amerika) produziert - was sich wegen der ganzzahligen Teiler gut in den 50- bzw. 59,94-fps-Standard integrieren lässt (aus einem Filmbild werden dann jeweils zwei Fernseh-Halbbilder).
Seit der Digitalisierung von Video und Film ist noch eine Vielzahl weiterer Frameraten hinzugekommen. Grundsätzlich ist heute, je nach Verwendungszweck, jede beliebige Framerate möglich. Viele Handy-Kameras nehmen ihre Videos sogar mit variabler Framerate auf.

Subjektive Wahrnehmung und Sehgewohnheiten

Aus technischer Sicht ist eine höhere Framerate immer besser als eine niedrige, denn sie verfeinert die Bewegungsdarstellung während schneller Bewegungen. Wenn es z. B. um die Übertragung von Fußballspielen oder Autorennen geht, würde niemand auf die Idee kommen, Kameras mit nur 25 fps zu benutzen. Es ist völlig klar, dass die im Fernsehen möglichen 50 fps (bzw. 59,94 fps in den 60-Hz-Ländern) eine flüssigere und realistischere Bewegungsdarstellung erlauben.
Das legt den Gedanken nahe, historische Standards zu überwinden und auch Filme im Kino statt mit 24 fps künftig in deutlich höheren Frameraten zu zeigen.
Mit dem Showscan-Format und seinen 60 fps gab es in den 1970er-Jahren ja schon einmal einen entsprechenden Ansatz. Allerdings scheiterte ein breiter Einsatz an der weltweit nötigen Umrüstung der Projektoren und auch am höheren Filmverbrauch. Letztlich kam Showscan nur in kurzen Ride-Filmen in Freizeitparks zur Anwendung.
Seit die meisten Kinos digitalisiert sind, wären Filme mit höherer Framerate fast überall problemlos abspielbar; man nennt das Verfahren im Kino "HFR" (High Frame Rate). Es gibt unter den Großen der Filmbranche ein paar starke Befürworter einer solchen Neuerung - allen voran die Erfolgsregisseure James Cameron und Peter Jackson.

Für 3D-Filme, die ja ohnehin eine eigene Wahrnehmungskategorie bilden, wurde in Einzelfällen bereits HFR mit 48 fps verwendet und in den Kinos entsprechend als Neuerung beworben - mit eher gemischter Publikumsreaktion. An hohe Frameraten in 2D-Spielfilmen, wo der Unterschied vielleicht noch augenfälliger wäre, hat sich bisher noch niemand herangetraut. Hieran sieht man schon, dass die technischen Vorteile hoher Frameraten nicht auf ungeteilte Zustimmung stoßen - und das ist noch höflich ausgedrückt. Es gibt nach wie vor viele Gegner der höheren Frameraten. Dazu gehört die große Mehrheit der Cineasten und Filmkritiker, aber auch viele etablierte Kameraleute und Regisseure. Ihre Argumentation ist keine technische, sondern eine emotionale: Das dezente Ruckeln bzw. die "nicht perfekt flüssige Bewegung" von 24 Frames pro Sekunde in Verbindung mit der Bewegungsunschärfe von 1/48 oder 1/50 Sekunde Belichtungszeit erzeugt einen Kino-spezifischen Look, an den sich bereits Generationen von Kinogängern gewöhnt haben. Umgekehrt kennt man höhere Frameraten und sehr flüssige Bewegungen eher von Fernseh-Livesendungen und dokumentarischem Videomaterial und assoziiert es daher mit billigen Produktionen; zum Beispiel wurden tägliche Soap Operas aus Kostengründen früher mit halbbildbasierten Videokameras gedreht statt mit Filmkameras. Daher haben sich für hohe Frameraten auch abwertende Begriffe wie "Videolook" oder "Soap-Effekt" gebildet. Zeigt man erfahrenen Filmkonsumenten (selbst solchen, denen die technischen Hintergründe nicht bekannt sind) einen Film mit hoher Framerate, erntet man häufig Naserümpfen und die Bemerkung, das sehe "irgendwie billig" aus. Eine Neuerung, die technisch eigentlich ein Vorteil ist, wird also aufgrund der Sehgewohnheit zum Nachteil umgedeutet.

Die Frage ist nur, wie lange sich solche Prägungen halten. Es wachsen ja ständig neue, noch unbelastete Filmkonsumenten heran, die ganz anders geprägt werden. Der Zusammenhang zwischen bestimmten Frameraten und bestimmten Genres, so wie er von den Kritikern zugrundegelegt wird, verwischt ohnehin schon seit Jahren: Die Dominanz der Online-Videos hat zunächst dazu geführt, dass wir jegliches Material auf dem Computerbildschirm in niedriger Framerate und meist auch noch mit einer ruckeligen Frameraten-Wandlung zu sehen kriegen; man denke nur an die unzähligen YouTuber, die fast jedes "Ich-bin-wichtig-Video" in 24 odr 25 fps hochladen. Aufgrund der digitalen Kameras haben wir heute auch im Fernsehen viele dokumentarische Filme, Soaps und Billigproduktionen mit niedrigen kinotypischen Frameraten (24/25 fps). Ein Gegengewicht bilden jedoch neue Fernsehgeräte, die mit ihrer Bewegungsglättung auch konventionelle Fernsehserien und Spielfilme so zeigen, als seinen sie bereits mit hoher Framerate gedreht. Anspruchsvolle Filmliebhaber schalten die Bewegungsglättung zwar ab, aber die meisten "Normalnutzer" sind sich des Themas gar nicht bewusst und lassen ihre Fernseher auf Werkseinstellung stehen.
Jüngere Zuschauer und Gelegenheits-Fernsehschauer haben sich an den "glatten" neuen Look also schon ein Stück weit gewöhnt und stellen nicht mehr zwangsläufig eine Billig-Video-Assoziation her. Erst recht empfinden sie niedrigere Frameraten nicht mehr als besonders edel oder hochwertig - weil seit Jahren allzu viele schlecht gemachte Amateurvideos mit niedriger Framerate in Umlauf sind.

Die Diskussion über das Für und Wider hoher Frameraten im Kino (oder allgemein in fiktionalen Filmen) nimmt mitunter religiöse Züge an: Die Befürworter von 24/25 fps halten ihre subjektiven Argumente für unbegrenzt gültig. Die reinen Techniker wollen emotionale Argumente erst gar nicht gelten lassen und verweisen auf die Vorteile hoher Frameraten für Szenen mit schnellen Bewegungen.
Gut möglich, dass die kommende Generation von Zuschauern die heutige Diskussion nicht mehr nachvollziehen kann und hohe Frameraten auch in fiktionalen Filmen als normal empfindet. Niedrige Frameraten könnten dann zu einem Stilemement werden, mit dem man an klassisches Kino anknüpft - so wie man heute als Effekt gelegentlich in Schwarzweiß dreht, Dreck auf der Filmkopie simuliert oder dem Ton ein Knistern hinzufügt.

Arten von Bildruckeln

Es gibt grob zwei Arten von Bildruckeln: das regelmäßige Ruckeln und die sogenannten Microruckler.

Wenn zum Beispiel die Framerate zu niedrig ist für eine geschmeidige Bewegungsdarstellung, tritt ein gleichmäßiges Ruckeln auf. Frameraten bis 15 fps sind auf jeden Fall ruckelig, Frameraten ab 50 fps wirken auf jeden Fall flüssig. Darüber, wo genau die Grenze liegt, kann man allerdings streiten: Zum Beispiel die Befürworter des "Filmlooks" empfinden die traditionelle Kino-Framerate 24 fps schon als ausreichend flüssig; dagegen die Fans hoher Frameraten würden 24 fps noch als ruckelig bezeichnen. Auch die insbesondere für Internetvideos gebräuchliche Framerate 29,976 fps wird je nach Betrachter manchmal als "schon zu flüssig", manchmal als "noch nicht flüssig genug" eingestuft.

Auch Frameraten-Wandlungen (z. B. die Wiedergabe von 23,976 fps in einer 59,94-fps-Umgebung mittels 3/2-Pulldown) können ein Ruckeln mit sich bringen, das noch deutlich über das von der Framerate selbst verursachte Ruckeln hinausgeht.
Manchmal kommen die Ruckler fast schon zu selten, um noch als gleichmäßig zu gelten. Typisches Beispiel ist die Wiedergabe von 25-fps-Video nach Wandlung in 29,97 fps: Hier wird jeder fünfte Frame wiederholt, was zu fünf Rucklern pro Sekunde führt. Aber immerhin ist das auch noch regelmäßig.

Von Microrucklern spricht man, wenn die Bewegung im Großen und Ganzen flüssig ist, aber durch gelegentliche einzelne Ruckler unterbrochen wird. Das kann wenige Male pro Sekunde oder auch nur alle soundsoviele Sekunden auftreten. Die Ruckler können durch Frame-Wiederholung oder Frame-Auslassung entstehen.
Spielt man ein Video mehrfach ab, sind Microruckler meist nicht reproduzierbar, sondern treten immer wieder an anderen Stellen auf. Ursache für Microruckler sind die Unterschiede zwischen Video-Framerate und Monitor-Frequenz, aber auch die fehlende Synchronisation zwischen Videoquelle und Bildschirm (wie es bei Computermonitoren fast immer der Fall ist). Selbst die Wiedergabe von 59,94-fps-Video auf einem 59,94-fps-Computermonitor wird daher noch gelegentliche Microruckler mit sich bringen.
Echte Videogeräte und Fernseher laufen im Normalfall synchronisiert; auf ihnen zeigen Videos, die in derselben Framerate gedreht und wiedergegeben werden, eine gleichmäßige Bewegung ohne Microruckler.

Dummerweise fallen Microruckler dann am meisten auf, wenn die Bewegungen ansonsten sehr geschmeidig sind. Zum Beispiel bemerkt man auf einem 59,94-fps-Computermonitor jeden Microruckler in 59,94p-Material sofort, während bei Wiedergabe von 24p-Material die Microruckler im ohnehin starken Dauerruckeln unbemerkt untergehen.

Übersicht der heute gängigsten Frameraten

Kino

Im Kino herrschen seit den Anfängen 24 Frames pro Sekunde, und dies ist bis heute der Standard geblieben. Wir reden hier übrigens von echten 24,000 Frames pro Sekunde, nicht etwa 23,976 Frames pro Sekunde (siehe auch "Fernsehen in Amerika").
Erst in jüngerer Zeit sind unter dem Kürzel "HFR" auch höhere Kino-Frameraten wie 48, 60 oder 72 fps ins Gespräch gekommen: 48 und 72 fps haben den Vorteil, ganzzahlige Vielfache von 24 zu sein, so dass die Kompatibilität zu älteren Kinoprojektoren bleibt. Dagegen 60 fps würde sich gut auf 59,94 fps verlangsamen lassen und wäre dann kompatibel zu bestehenden DVD- und Blu-ray-Formaten sowie zum Fernsehen in 60-Hz-Ländern.

Seit die Kinos mit digitalen Projektoren arbeiten, sind sie in Sachen Frameraten ja ziemlich flexibel geworden - auch jenseits der Spielfilme. So bieten manche Kinos inzwischen auch Public Viewings von Fußballspielen, Opern-Aufführungen und anderen Live-Ereignissen an, wobei dann die von Senderseite vorgegebene Framerate (hierzulande in der Regel 50 fps) zur Anwendung kommt.

Fernsehen in Europa

Europäische Fernsehstandards wurden vom 50-Hz-Stromnetz abgeleitet. Das hiesige Schwarzweißfernsehen und die analogen Farbfernsehnormen PAL und Secam arbeiteten daher mit 50 Halbbildern pro Sekunde. Videokameras lieferten dieses Format stets direkt. Material, das auf Film gedreht wurde, lag meist in 25 fps vor, so dass nach der Fernsehabtastung immer zwei aufeinanderfolgende Halbbilder aus demselben Filmbild erzeugt wurden. Kinofilme, die im Fernsehen gezeigt werden sollten, wurden einfach von 24 auf 25 fps beschleunigt. (Näheres dazu unter "Normwandlungen")

Bei Einführung digitaler Fernsehstandards (DVB-S, DVB-T, DVB-C) wurde die Eckdaten der analogen Standards übernommen, um kompatibel zu bleiben und einen reibungslosen Übergang zu gewährleisten.

Seit Einführung von HDTV gibt es sowohl eine Norm mit 1280 x 720 Pixeln und 50 Vollbildern pro Sekunde (hauptsächlich von öffentlich-rechtlichen Sendern genutzt) als auch eine Norm mit 1920 x 1080 Pixeln und 50 Halbbildern pro Sekunde (hauptsächlich von Privatsendern genutzt). Mit Einführung von DVB-T2 kam erstmals eine Norm mit 1920 x 1080 Pixeln und 50 Vollbildern hinzu - wobei deren möglicher Qualitätsvorteil vorerst noch nicht ausgenutzt wird, weil die Sender nur ihre bisherigen Sendesignale hochskalieren.
Der UHD-Standard sieht 3840 x 2160 Pixel mit 50 Vollbildern pro Sekunde vor. Aber ob UHD-Fernsehen jemals in größerem Umfang ausgestrahlt wird, ist noch völlig offen.

Heute wird der Großteil der Fernsehsendungen digital gedreht und nicht mehr auf Film, aber es gibt nach wie vor die Unterscheidung in 25 und 50 Bilder pro Sekunde: Live-Sendungen und "Live-On-Tape"-Sendungen (Nachrichten, Sport-Übertragungen, Talkshows, Gameshows etc.) laufen immer in 50 fps. Fiktionale Inhalte (Serien, Fernsehfilme, Daily Soaps etc.) werden nahezu ausschließlich in 25 fps gemacht. Bei Dokumentationen gibt es einen bunten Mix aus 25 und 50 fps - je nach verwendeter Kamera und je nach Vorlieben der jeweiligen Filmemacher. (manchmal wird sogar innerhalb eines Dokumentarfilms zwischen 25 und 50 fps gewechselt). Kinofilme werden nach wie vor in 24 fps gedreht und für die Fernsehausstrahlung in Europa auf 25 fps beschleunigt.

Fernsehen in Amerika

In den USA und anderen amerikanischen Ländern wurde, ausgehend vom dortigen 60-Hz-Stromnetz, das Schwarzweißfernsehen auf 60 Halbbilder pro Sekunde festgelegt. Auch Japan, Südkorea und noch ein paar weitere asiatische Länder haben sich dieser Norm angeschlossen (während z. B. China, Indien und auch Nordkorea den 50-fps-Standard aus Europa übernahmen).
Bei Einführung der Farbnorm NTSC musste die Framerate allerdings um 1/1000 abgesenkt werden, um technische Interferenzprobleme zu umgehen. So ergab sich die krumme Zahl von 59,94 Halbbildern pro Sekunde, die man heute allgemein mit NTSC assoziiert. Für digitale Videonormen wäre eine solche krumme Zahl längst nicht mehr nötig, aber aus Gründen der Abwärtskompatibilität ist sie uns leider bis heute erhalten geblieben (und macht die Verarbeitung an vielen Stellen umständlicher als nötig).

Videokameras in den "NTSC-Ländern" nahmen stets direkt 59,94 Halbbilder pro Sekunde auf. Wenn fürs Fernsehen mit Filmkameras gedreht wurde, waren lange Zeit 29,97 Bilder pro Sekunde üblich, von denen dann je ein Filmbild auf zwei Fernseh-Halbbilder traf (also das gleiche Prinzip wie mit 25-fps-Film in Europa).
Um 24-fps-Kinofilme im Fernsehen auszustrahlen, war ein komplizierteres Verfahren nötig: Zuerst verlangsamte man den Film von 24 auf 23,976 fps und unterzog ihn dann einem sogenannten 3:2-Pulldown: Aus jedem Filmbild wurden abwechselnd 2 oder 3 Fernseh-Halbbilder, so dass sich ein Rhythmus 2 - 3 - 2 - 3 usw. ergab. Durch die ungleichmäßige Verteilung ruckelten Kinofilme im amerikanischen Fernsehen stets etwas stärker als dieselben Filme, wenn sie in Europa ausgestrahlt wurden - und erst recht stärker als US-Fernsehserien, die in 30 fps gedreht waren.

Für die digitalen Standards wurden, genau wie in Europa, die Eckdaten des analogen Standards übernommen - insbesondere auch die krumme Framerate von 59,94 fps. Sogar die Normen bei Einführung von HDTV entwickelten sich parallel zu Europa: Es gibt heute eine Norm mit 1280 x 720 Pixeln und 59,94 Vollbildern pro Sekunde sowie eine konkurrierende Norm mit 1920 x 1080 Pixeln und 59,94 Halbbildern pro Sekunde, die jeweils von etwa der Hälfte der Fernsehsender genutzt werden.
Der UHD-Sendestandard sieht 3840 x 2160 Pixel mit 59,94 Vollbildern pro Sekunde vor. Allerdings wurde vorsichtshalber auch eine Variante mit echten 60,00 fps in die offizielle Norm mit aufgenommen - quasi als kleiner Hoffnungsschimmer, die absurden krummen Frameraten doch noch irgendwann los zu werden.

Eine Änderung gegenüber früher hat sich bei der Produktion von fiktionalen Inhalten ergeben: Amerikanische Fernsehfilme und Serien werden heute ausschließlich in 23,976 fps produziert, während 29,97 fps praktisch ausgestorben sind. Die geringere Framerate hat besonders für die internationale Vermarktung gewisse Vorteile (23,94 fps lässt sich viel leichter und besser an die 50-Hz-basierten Fernsehstandards anpassen). Das Ruckeln aufgrund des nötigen 3/2-Pulldown ist auch immer seltener ein Thema, da neuere Fernsehgeräte entsprechendes Material automatisch erkennen und den Pulldown bei der Wiedergabe rückgängig machen können ("Reverse Pulldown") - also die Filme laufen dann auf dem Fernseher in reinen 23,976 fps, obwohl die Ausstrahlung den Umweg über 59,94 Vollbilder oder Halbbilder mit Pulldown nimmt. (Das ist auch nur ein weiteres Beispiel dafür, wie historische Standards später zur Last werden und kunstvoll umschifft werden müssen.)

Videokassette, DVD und Blu-ray

Der ursprüngliche Sinn von Videogeräten war das Aufzeichnen von Fernsehsendungen. Daher folgten die Videostandards in Europa wie in Übersee exakt den jeweiligen Fernsehstandards (50 Halbbilder/Sekunde in Europa, 59,94 Halbbilder/Sekunde in Amerika).
Die meisten Kassettenformate (insbesondere die weitestverbreitete VHS-Kasette) arbeiteten noch analog.
Erst mit der DVD zog in viele Wohnzimmer digitale Videotechnik ein - und auch hier entsprachen die Möglichkeiten wieder genau den digitalen Fernsehnormen: In Europa hat sie das Format 576/50i ("PAL") und in Amerika das Format 480/59,94i ("NTSC"). Die amerikanische "NTSC"-Variante lässt über einen Trick außerdem das Speichern von Spielfilmen in progressivem 480/23,976p zu; diese Möglichkeit war für Heimkino-Fans zur Blütezeit der DVD sehr interessant, denn es gab damals spezielle Progressive-DVD-Player und -Beamer.
Im Prinzip wiederholte sich das Spiel dann ein weiteres Mal mit der Blu-ray-Disc (kurz "BD"); auch hier gibt es die Unterscheidung in die vom Fernsehen bekannten Normen 1280 x 720 Pixel mit 50 Vollbildern/Sekunde und 1920 x 1080 Pixel mit 50 Halbbildern/Sekunde - und natürlich die entsprechenden 59,94er-Versionen auf amerikanischer Seite. Allerdings kam mit der Blu-ray erstmals offiziell ein separater Standard für Spielfilme hinzu, und zwar mit 1920 x 1080 Pixeln und echten 24 Frames pro Sekunde. Seither können Heimkino-Fans in Europa Spielfilme auch ohne Speedup und Tonhöhenänderung anschauen, und in Amerika entfällt der ruckelige 3:2-Pulldown. (Genau genommen, gibt es sogar zwei Unterversionen der Spielfilm-Norm: eine mit glatten 24,00 fps und eine mit 23,976 fps. Heute werden in der weltweiten Blu-ray-Produktion etwa 1/3 der Spielfilme mit 24,00 fps gemastert und 2/3 mit 23,976 fps - immer abhängig davon, in welcher Framerate das Material schon vorlag. Der Nutzer bekommt von dem Unterschied nichts mit, weil Player und Fernseher beide Varianten gleichermaßen abspielen können.)
Später wurde der Blu-ray-Standard noch zweimal erweitert, zuerst für 3D-Filme und dann noch für Ultra-HD-Filme ("UHD-BD"). Damit sind auch weitere Auflösungen und Frameraten möglich, die teilweise weit über die heutigen Fernsehausstrahlungen hinausgehen. Allerdings sind Player für die neuen Blu-ray-Varianten viel weniger verbreitet als Player für die ursprüngliche Blu-ray-Norm - und schon die normale Blu-ray konnte nie an die hohe Verbreitung der DVD anknüpfen. Von daher muss man die erweiterten Blu-ray-Standards eher als Nischenprodukte betrachten, während man den breiten Markt nur mit normalen Blu-rays und natürlich mit DVDs erreicht. Es nutzt ja nichts, Scheiben in Umlauf zu bringen, die zwar technisch auf dem neuesten Stand sind, die aber kaum jemand abspielen kann.

Videoportale, Mediatheken und Streaming-Dienste

Mit zunehmenden Internetbandbreiten begann die große Zeit der Videoportale - allen voran des Marktführers YouTube. In der Anfangszeit vereinheitlichte YouTube noch alles Hochgeladene auf 29,97 fps, weil man der Meinung war, dies passe am besten zu Computermonitoren. Bald wurde die Beschränkung jedoch aufgehoben und auch andere Frameraten unverändert weitergegeben; seither findet sich auf YouTube eine bunte Mischung unterschiedlichster Frameraten. Lediglich die hohen Frameraten (alles über 30 fps - also insbesondere 50 und 59,94 fps) wurden noch halbiert. Doch im Jahr 2014 ist auch diese Schranke gefallen, so dass YouTube heute Frameraten bis 60,00 fps akzeptiert und unverändert wiedergibt. Treibende Kraft hinter dieser Entwicklung waren wohl die Computerspieler, die ihre Spielvideos genauso geschmeidig zeigen wollten wie ein Live-Spiel.
Die meisten anderen Videoportale sind noch nicht ganz so weit und unterstützen weiterhin nur Frameraten bis 30 fps.
In dem Zusammenhang sei auch nochmal darauf hingewiesen, dass die tatsächliche Bewegungswiedergabe von YouTube-Videos letztlich vom verwendeten Wiedergabegerät und der Software abhängt. Die meisten Grafikkarten wandeln alles in die 60-Hz-Monitorfrequenz (also maximal 60 fps) um und verlieren gelegentlich auch mal einen Frame, was dann ein zusätzliches Microruckeln verursacht. Es gibt jedoch auch alternative Wiedergabegeräte für YouTube (z. B. TV-Receiver und Smart-TVs), die teilweise mit 50 fps getaktet sind oder sich umschalten lassen. Ferner kann man YouTube-Videos herunterladen und dann im Idealfall ruckelfrei auf einem geeigneten Videogerät abspielen - was natürlich kein alltagstaugliches Verfahren ist, sondern nur die prinzipiellen Möglichkeiten demonstriert.

Die Mediatheken der öffentlich-rechtlichen und privaten Sender funktionieren technisch ähnlich wie Videoportale, aber sie werden ausschließlich mit Material der jeweiligen Sender bestückt. In der Praxis wird als Framerate in Deutschland bisher fast immer nur 25 fps angeboten - selbst bei Studiosendungen und Nachrichten, die eigentlich in 50 fps vorliegen und durchaus von der besseren Bewegungsdarstellung profitieren könnten. Das ist einer der Gründe, warum die Mediatheken noch nicht ganz dieselbe Bildqualität erreichen wie die HD-Ausstrahlung im Fernsehen.
Wenn man die Mediatheken vom Computer aus nutzt, muss man auch noch die Umwandlung der Framerate auf die Monitorfrequenz des Computers in Kauf nehmen - und dann wirken 25 fps schon ziemlich ruckelig. Allerdings gibt es immer mehr Smart-TVs und andere Geräte, die eine Nutzung der Mediatheken direkt vom Fernseher aus erlauben und dabei teilweise auch 25 fps nativ abspielen können. Vermutlich würde das auch mit 50 fps funktionieren - wenn es die Sender denn endlich mal anbieten würden.

Kostenpflichtige Streaming-Dienste bieten in erster Linie Spielfilme und Serien. Daher herrschen hier 24,00 und 23,976 als Frameraten vor - genau wie auf Blu-ray-Disc. Das gilt nicht nur für Kinofilme und zugekaufte Serien amerikanischer Fernsehsender, sondern auch für die eigenproduzierten Serien. 24/23,976 fps ist heutzutage ja das internationale Austauschformat für fiktionale Inhalte. Lediglich Material, das ursprünglich für europäische Fernsehsender gedreht wurde, kann bei den Streamingdiensten auch mal in 25 fps vorliegen.
Ob man die Framerate nativ abspielen kann, hängt auch bei den Streamingdiensten vom jeweiligen Abspielgerät ab: Computer erfordern eine Umwandlung in die Monitorfrequenz, was bei 24/25 fps stark ruckelt. Alternative Geräte wie spezielle Streaming-Boxen oder TV-Receiver/Smart-TVs mit entsprechender App können die Framerate eventuell auch nativ wiedergeben, aber das muss man im Einzelfall testen.

Selberfilmen mit Camcordern, Fotokameras und Handys

Die Entwicklung der Camcorder, die man als interessierter Amateur zum Selberfilmen kaufen konnte, orientierte sich lange Zeit an den vorhandenen Fernsehgeräten - denn die waren die einzige praktikable Möglichkeit, Videofilme im heimischen Wohnzimmer wiederzugeben. Dementsprechend wurden analoge Camcorder (VHS, VHS-C, Video-8, S-VHS-C, Hi8) stets in zwei unterschiedlichen Versionen passend zu den örtlichen Fernsehstandards angeboten: Die in Europa angebotenen Versionen filmten mit 50 Halbbildern/Sekunde, die in Amerika und Japan mit 59,94 Halbbildern/Sekunde. Auch mit Beginn der Digitalisierung (im Videofilmer-Bereich kam sie bereits 1995 mit dem MiniDV-System, einem digitalen Kassettenstandard) bestand die strikte Trennung nach Kontinenten weiter. Selbst der Sprung zu HD (Anfangs mit HDV auf Basis der bekannten miniDV-Kassetten, später dann kassettenlos im AVCHD-Standard und seinen Nachfolgern) änderte nichts Grundsätzliches; es gab weiterhin fast jeden Camcorder in zwei getrennten Versionen je nach Verkaufsort.

Durch die häufigere Wiedergabe von Videos auf Computerbildschirmen, den Boom der Flachbildfernseher und die Verbreitung videofähiger digitaler Fotokameras weichten die Grenzen dann ein Stück weit auf. Offenbar erschien es manchen (Billig-)Herstellern zunehmend unnötig, für die 50-Hz-Welt (Europa etc.) separate Geräteversionen zu bauen. Plötzlich zeichneten auch manche Kameras, die in Europa verkauft wurden, in den "amerikanischen" Standards mit z. B. 29,97 fps auf. Die meisten Käufer wussten das gar nicht und filmten munter drauflos; neuere Fernseher und natürlich Computer gaben das "fremde" Format problemlos wieder. Schwierigkeiten erlebten sie allerdings, wenn sie ihre Filme zusammen mit Aufnahmen anderer Kameras schneiden, auf einem älteren Fernsehgerät wiedergeben oder gar auf VHS-Kassette überspielen wollten.

Heute herrscht auf dem Markt für Selberfilmer ein fast unüberschaubares Frameraten-Chaos. Manche große Kamerahersteller halten immer noch an dem Dogma fest, laut dem in 50-Hz-Ländern Kameras auf 25/50-fps-Basis verkauft werden und Kameras in 60-Hz-Ländern mit 23,976/29,97/59,94 fps arbeiten müssen. Nur wenige Modelle lassen sich frei zwischen den Versionen umschalten; bei manchen geht es immerhin über Tricks, oder man kann sie im Bedarfsfall beim Service mit einer anderen Firmware bespielen lassen. Anders als zu Zeiten der analogen Kassettensysteme sind die Frameraten heute ja nur noch eine Software-Angelegenheit, während die zugrundeliegende Hardware weltweit dieselbe ist. Dass überhaupt noch verschiedene Kameramodelle getrennt nach Verkaufsgebiet angeboten werden, hat keine technischen Gründe mehr, sondern soll eher Grauimporte verhindern (weil Videogeräte z. T. außerhalb der EU günstiger zu haben sind). Manche Hersteller bieten ihre Consumer-Camcorder noch getrennt nach Regionen an, machen die fast baugleichen Profi-Versionen aber umschaltbar. Daran sieht man schon, dass es hier um Verkaufsstrategie geht und nicht um technische Einschränkungen.

Wer gern in einer Framerate filmen möchte, die nicht seiner Region zugerechnet wird (mögliche Gründe dafür siehe "Vor- und Nachteile verschiedener Frameraten"), nimmt am besten eine umschaltbare Kamera.

Für manche Kameras, die offiziell nicht umschaltbar sind, kursieren im Internet auch "geheime" Tastenkombinationen, die es dennoch möglich machen.

Die letzte Möglichkeit wäre der Selbstimport einer entsprechenden Kamera aus den USA oder einem anderen 60-Hz-Land; allerdings will das wegen der Zollformalitäten und möglicher Probleme im Garantiefall gut überlegt sein.

Nach Jahrzehnten der 50/59,94-fps-Dominanz im Selberfilmer-Bereich (Halbbild-Video mit hohen Frameraten) tauchten Anfang des neuen Jahrtausends vermehrt Amateurvideos mit niedrigen Frameraten auf. Mit den videofähigen Fotokameras (besonders DSLRs und DSLMs) kamen nämlich viele Modelle auf den Markt, die von vornherein nur noch mit niedrigen Frameraten (bestenfalls 29,97 fps - manchmal auch nur 23,976 fps) aufnehmen konnten. Dies wurde aber nicht immer als Nachteil gesehen, sondern eher der damit verbundene "Filmlook" hervorgehoben. Als nach Jahren der Weiterentwicklung endlich die meisten Kameras wieder 50 bzw. 59,94 fps in voller HD-Auflösung beherrschten, kamen Kameras mit 4k/UHD-Funktionen auf den Markt, die dann auch wieder auf bestenfalls 29,97 fps beschränkt waren. Mit solchen Kameras muss man oft abwägen, ob man lieber eine hohe Framerate nutzt und dabei auf HD-Auflösung beschränkt bleibt, oder ob man in 4k/UHD filmen will und dafür die niedrigere Framerate akzeptiert. Erst langsam wird 4k/UHD nun auch mit 50 oder 59,94 fps möglich.

Neben den vom Fernsehen abgeleiteten Frameraten gibt es heute im etwas gehobenen Preissegment auch Kameras, die mit echten 24,00 fps aufnehmen können - also passend für Leute, die damit Low-Budget-Kinofilme oder Kino-Werbespots produzieren möchten (was ja durch die Digitalisierung der Kinos wesentlich vereinfacht wurde). Wenn man gleich in 24,00 fps aufnehmen kann, spart man sich den sonst nötigen Upspeed aus 23,976 fps (siehe "Normwandlungen").
Manche ältere digitale Fotokameras nahmen Videos in 30,00 fps auf, so dass auch diese Framerate gelegentlich noch auftaucht. Später wurden Fotokameras jedoch an die bestehenden Videostandards angeglichen, so dass an aktuellen Modellen statt glatten 30,00 nun 29,97 fps üblich sind (auch wenn in den technischen Daten meist trotzdem die glatte Zahl 30 genannt wird - siehe auch "Formatbezeichnungen").
In den Frühzeiten der videofähigen Kompaktkameras und später der videofähigen DSLRs gab es immer wieder unausgegorene Zwischenlösungen, die z. B. nur mit 15 oder 20 fps aufnehmen konnten, weil die Sensoren noch keine höheren Frameraten zuließen. Man sollte sich also nicht wundern, wenn man es auch mal mit ganz ungewöhnlichen Frameraten jenseits aller Standards zu tun hat.
Glatte 60,00 fps gab es im Amateurbereich nie, aber bestimmte digitale Kinokameras bieten diese Framerate neben 48 und ggfs. 72 fps bereits an, weil das die möglichen Standards für HFR-Filme im Kino sind.

Neben klassischen Camcordern und videofähigen Fotokameras muss man an dieser Stelle auch noch Handykameras nennen. Rein zahlenmäßig entstehen mittlerweile sogar die meisten Amateurvideos mit einem Handy. In Sachen Frameraten-Durcheinander schießen Handys den Vogel ab: Sie produzieren als Teil der Belichtungssteuerung eine variable Framerate, d. h. die Framerate kann sich mitten im laufenden Video verändern. Die Überlegung dahinter ist, dass Handy-Videos meist auf anderen Handys oder auf Computerbildschirmen angeschaut werden, wo ihre Aufnahme-Framerate ohnehin eine Umwandlung durchläuft. Dann ist es relativ egal, ob die Aufnahmeframerate konstant bleibt oder nicht.
Allerdings sorgen Videos mit variabler Framerate für Probleme in der Nachbearbeitung. Spätestens in einem Schnittprogramm müssen sie dann doch in eine feste Framerate gewandelt werden - und zusammen mit der weiteren Wandlung bei der Wiedergabe wird die Sache dann immer ruckeliger. Etwas ältere Schnittprogramme, Softwareplayer und Videokonverter haben von vornherein Schwierigkeiten mit der Verarbeitung variabler Frameraten, so dass es zu Laufzeitschwankungen und asynchronem Ton kommen kann.
Wer mit dem Handy filmt und die Videos für mehr braucht als nur zum schnellen Weitergeben an andere Handynutzer, sollte daher ein Handymodell kaufen, dessen Kamera auch auf feste Frameraten (z. B. 50 oder 59,94 fps) geschaltet werden kann. Leider gibt es das erst in der etwas gehobenen Preisklasse.

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Frameraten in der digitalen Videotechnik - Einführung

Technische Details rund ums Thema Frameraten

Frameraten-Testvideos für den praktischen Vergleich

Normwandlung (Frameraten nachträglich ändern)

Autor: Andreas Beitinger
Letzte Änderung: Juli 2017

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