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Optimale 4K-Speicherkarte finden, Bildqualität und Zeitlupeneffekte
In der digitalen Fotografie und Videobearbeitung hat das Thema 4K-Auflösung einen riesen Hype verursacht. Videos werden nun in der Auflösung 4096x2160 aufgenommen und sind somit gestochen scharf. Das bringt aber auch hohe Anforderungen an die SD-Speicherkarten mit sich, da diese schnell genug sein müssen, um die vielen anfallenden Daten wegschreiben zu können. Gerade günstige Speicherkarten sind für hochauflösende 4K-Bilder und -Aufnahmen ungeeignet.
In diesem Artikel empfehlen wir zwei 4K-taugliche SD-Speicherkarten, welche die hohen Anforderungen erfüllen und mit Preisen um die 30,- Euro ein gutes Preis-/Leistungsverhältnis besitzen (es muss also nicht die teure Profi-Speicherkarte sein). Natürlich erklären wir am Beispiel der 4K-Action Cam Sony FDR-X3000, worauf beim Kauf einer SD-Karte zu achten ist, warum die beiden folgenden Angebote genau die richtigen sind und was es mit Video-Codecs, Bitraten, Bilder pro Sekunde, Qualität, Zeitlupen usw. auf sich hat.
| Empfohlene 4K kompatible Speicherkarten | |
|---|---|
| Micro SDXC Speicherkarte Toshiba Exceria 64 GB 4K tauglich | SDXC Speicherkarte Kingston SDA3 64GB 4K tauglich |
 |  |
| Ca. 25,- Euro (Stand 11/2017) Direkter Link zu Amazon-Angebot | Ca. 33,- Euro (Stand 11/2017) Direkter Link zu Amazon-Angebot |
In der schier unendlichen Anzahl an Angeboten für SD-Speicherkarten sind nun die beiden Modelle von Toshiba (microSD) und Kingston (Standardgröße) die Auserwählten. Wir erklären nun Schritt für Schritt, wie es zu diesen beiden Karten gekommen ist. Neben dem eigentlichen Format (micro-, mini- oder Standard-SD-Karte) stellen sich bei hochauflösenden 4K-Aufnahmen vor allem die folgenden Fragen:
- Speicherkapazität? Je höher die Auflösung bzw. Bildqualität, desto mehr Daten werden pro Sekunde auf die SD-Karte geschrieben. Gerade bei 4K werden viele Daten erzeugt, so dass sich die Frage stellt, ob man nun 8, 16, 32, 64, 128 GB oder sogar mehr benötigt.
- Schreibgeschwindigkeit? Die hohe Datenmenge bei 4K muss schnell auf die Speicherkarte weggeschrieben werden. Ist die Speicherkarte zu langsam, kann es zu Aussetzern kommen. Dasselbe Problem tritt bei Serienbildern in der Fotografie auf, was wir bereits in diesem Artikel erläutert haben: Passende SD-Speicherkarte für DSLR
- Preis? Muss es die teure Profi-Speicherkarte für über 100 Euro sein? Reicht eine günstige Speicherkarte aus dem Supermarkt?
Die Grundlage, um diese Fragen zu beantworten, ist die folgende Tabelle. Sie zeigt die verfügbaren Aufnahme-Modi der Sony FDR-X3000 Action Cam:
| Codec | Bezeichnung | Auflösung | Bilder pro Sek. | Bitrate in MBit/s | Aufnahme HH:MM (64 GB SD-Karte) | ||
| XAVCS 4K | 2160 30p 100M | 3840x2160 | 30 | 100 MBit/s |  | 1:19 |  |
| 2160 30p 60M | 3840x2160 | 30 | 60 MBit/s | | 2:09 | | |
| 2160 24p 100M | 3840x2160 | 24 | 100 MBit/s | | 1:19 | | |
| 2160 24p 60M | 3840x2160 | 24 | 60 MBit/s | | 2:09 | | |
| XAVCS HD | 1080 120p 100M | 1920x1080 | 120 | 100 MBit/s | | 1:19 | |
| 1080 120p 60M | 1920x1080 | 120 | 60 MBit/s | | 2:09 | | |
| 1080 60p 50M | 1920x1080 | 60 | 50 MBit/s | | 2:36 | | |
| 1080 30p 50M | 1920x1080 | 30 | 50 MBit/s | | 2:36 | | |
| 1080 24p 50M | 1920x1080 | 24 | 50 MBit/s | | 2:36 | | |
| 720 240p 100M | 1280x720 | 240 | 100 MBit/s | | 1:19 | | |
| 720 240p 60M | 1280x720 | 240 | 60 MBit/s | | 2:09 | | |
| MP4 | 1080 60p PS | 1920x1080 | 60 | 28 MBit/s | | 5:25 | |
| 1080 30p HQ | 1920x1080 | 30 | 16 MBit/s | | 8:28 | | |
| 720 30p STD | 1280x720 | 30 | 6 MBit/s | | 22:09 | | |
| 720 120p HS | 1280x720 | 120 | 28 MBit/s | | 5:21 | | |
| 480 240p HS | 800x400 | 240 | 28 MBit/s | | 5:21 | | |
Sony verwendet neben MP4 einen eigenen Codec namens XAVCS, der auf dem Standard H.264 / MPEG-4 AVC basiert. Diese Information vernachlässigen wir an dieser Stelle, da moderne Codecs die Daten sehr gut komprimieren und die resultierende Datenmenge bzw. -qualität sich minimal unterscheiden. Ob nun mit MP4 oder XAVCS aufgenommen wird, ist irrelevant.
Sony bietet bei der FDR-X3000 insgesamt 16 Aufnahmemodi an, die sich in Auflösung, Bitrate und Bilder/Sek. unterscheiden. Die wichtigste Information in dieser Tabelle ist die Spalte Aufnahmedauer unter Verwendung einer 64 GB Speicherkarte. Je kürzer die Aufnahmedauer, desto höher sind die Datenmengen und letztendlich auch die Anforderungen an die SD-Speicherkarte.
Was diese Tabelle sehr schön verdeutlicht ist der Zusammenhang zwischen Bitrate und der Aufnahmedauer. Der Laie würde vermuten, dass einzig und allein die Auflösung über die Aufnahmedauer entscheidet. Aber es ist die Bitrate, da hier entschieden wird, wie viele Daten pro Sekunde gespeichert werden. Wichtig: eine höhere Bitrate/Datenrate ist nicht gleichbedeutend mit einer höheren Bildqualität. Genau so wenig wie eine höhere Auflösung. Wir erläutern später in diesem Artikel die eigentliche Bildqualität.
In unserem Beispiel liegt die maximale Bitrate bei 100 MBit/s. Für 4K-Videos darf man sich zwischen 60 MBit/s und 100 MBit/s entscheiden. Die Aufnahmedauer für eine 64 GB Speicherkarte beträgt 1:19h bzw. 2:09h, was für die meisten Fälle ausreichend ist und im preislichen Vergleich zu einer 128 GB Karte auch sinnvoller erscheint.
Speicherkarten-Klassifikationen
Wir stellen fest, dass für 4K-Videos eine Bitrate zwischen 60 und 100 MBit/s notwendig ist. Für die passende Speicherkarte werfen wir einen Blick auf die Spezifikationen aktueller SD-Speicherkarten. Folgende Tabelle zeigt die typischen Geschwindigkeitsklassen wie Speed Class, UHS Speed Class und Video Speed Class, die Auskunft darüber geben, wie schnell und konstant Daten geschrieben werden können (eine genaue Beschreibung findet man bspw. auf der Webseite von Sandisk). Für Videoaufnahmen ist die Mindestgeschwindigkeit entscheidend, da sie Auskunft darüber gibt, wie viele Daten im Worst Case Szenario geschrieben werden.
| Mindestgeschwindigkeit Schreiben | Speed Class | UHS Speed Class | Video Speed Class |
|---|---|---|---|
| 2 MB/s |  Class 2 | – | – |
| 4 MB/s |  Class 4 | – | - |
| 6 MB/s |  Class 6 | - |  Class 6 (V6) |
| 10 MB/s |  Class 10 |  Class 1 (U1) |  Class 10 (V10) |
| 30 MB/s | – |  Class 3 (U3) |  Class 30 (V30) |
| 60 MB/s | – | – |  Class 60 (V60) |
| 90 MB/s | – | – |  Class 90 (V90) |
In der ersten Spalte befindet sich die Angabe in MB (MegaByte) pro Sekunde. Um die passende Geschwindigkeitsklasse herauszufinden, müssen wir MBit (MegaBit) pro Sekunde erst einmal umrechnen:
| Mbit/s | MB/s |
| 100 MBit/s | 12,5 MB/s |
| 60 MBit/s | 7,5 MB/s |
| 50 MBit/s | 6,25 MB/s |
| 28 MBit/s | 3,5 MB/s |
| 16 MBit/s | 2,0 MB/s |
| 6 MBit/s | 0,75 MB/s |
Laut dieser Umrechnungstabelle würde eine SD-Karte mit Speed Class 10 bzw. UHS U1 ausreichen, da hier mindestens 12,5 MB/s garantiert sind. Die Rechnung ist aber etwas knapp kalkuliert und Sony selbst empfiehlt die höhere Klasse UHS U3 zu verwenden: "Wenn Sie mit mehr als 100 Mbit/s aufnehmen wollen, ist UHS-Geschwindigkeitsklasse 3 erforderlich. (FDR-X3000)" (Quelle). Wer also mit 4K Videos aufnimmt, der ist mit der schnellen UHS U3 Klasse auf sicheren Seite, da hier mindestens 30 MB/s Schreibgeschwindigkeit garantiert sind.
Auf der Suche nach der passenden Speicherkarte muss man die Bezeichnungen kennen, die in folgender Grafik erläutert werden. SD (Version 1.0) , SDHC (SD High Capacity, Version 2.0) und SDXC (SD Extended Capacity, Version 3.0) sind Standards, welche hauptsächlich die maximale Kapazität festlegen. SDXC unterstützt bspw. 64 GB bis 2 TB, so dass unsere gesuchte Speicherkarte vom Typ SDXC sein wird.
An dieser Stelle haben wir nun verdeutlicht, warum die zu Beginn vorgestellten Speicherkarten perfekt für 4K-Aufnahmen geeignet sind. In den nächsten Kapiteln steigen wir tiefer in die Themen Bildqualität, Frameraten und Zeitlupenaufnahmen ein. Im Fokus steht die Frage: "Brauche ich überhaupt 4K-Videos oder reicht mir die weit verbreitete Full-HD-Auflösung?".
Bildqualität 4K
Um Videos hochauflösend auf dem Wohnzimmer-TV oder 4K-Monitor gestochen scharf anzuschauen, benötigt man qualitativ hochwertiges Videomaterial. Aber worüber wird die tatsächliche Bildqualität gesteuert bzw. welches Aufnahmeformat wird für eine maximale Aufnahmequalität empfohlen? Um diese Fragen zu beantworten, muss man den Zusammenhang zwischen folgenden Parametern verstehen:
- Codec: das Verfahren, wie die Bild-Rohdaten platzsparend komprimiert werden. Entspricht in etwa JPEG, PNG & Co. aus der Bildbearbeitung.
- Auflösung: die Anzahl der Pixel eines Bildes. Durch 4K wurde die Auflösung auf 3840x2160 erhöht. Auf kleinen Bildschirmen oder auf weite Distanz wird man kaum Unterschiede zu Full-HD oder HD sehen. Aber auf großen Fernsehern jenseits von 50 Zoll wird man von 4K beeindruckt sein (vorausgesetzt der Fernseher unterstützt die 4K Auflösung).
- Bitrate: die (Bild-)Datenmenge, die pro Sekunde zur Verfügung steht bzw. gespeichert wird. Hierüber lässt sich am meisten die Bildqualität beeinflussen, denn es gilt: je höher die Bitrate, desto mehr Daten werden gespeichert und desto besser die Bildqualität. Lässt sich mit der JPEG-Qualität vergleichen, die zwischen 1 bis 100% gesetzt werden kann.
- Bilder pro Sekunde (fps): Videos bestehen letztendlich aus vielen Einzelbildern. Reiht man 25 Bilder pro Sekunde hintereinander, empfindet das menschliche Auge eine ruckelfreie und flüssige Videoszene. Logisch, dass je höher die Bildrate (60fps, 120fps usw.) ist, auch die Datenmenge steigt. Oder man verringert die Qualität, was eher die Praxis ist.
Die folgende Grafik verdeutlicht das Zusammenspiel der genannten Parameter und die Ähnlichkeiten aus der klassischen Fotografie und Video. Eine Spiegelreflexkamera wie die Nikon D5200 schießt Fotos mit einer Auflösung von 6000x4000, dessen Rohdaten (RAW-Format) ca. 22,8 MB Bilddaten erzeugen.
Bilddatenmenge im RAW-Format berechnen
1.) Auflösung: 6000x4000 = 24.000.000 Pixel
2.) 8 Bit Dateninformationen pro Pixel: 24.000.000 x 8 = 192.000.000 Bit
3.) Umrechnung in MB: 192.000.000 Bit / 8 = 24.000.000 Byte / 1024 = 23.437 KB / 1024 = 22,8 MB
RAW wird in der Regel nur für Nachbearbeitung verwendet. In der Praxis kommt ein Komprimierungsverfahren wie JPEG zum Einsatz, der die Datenmenge wesentlich reduziert.
Eine Videocam macht im Prinzip exakt dasselbe. Ein Bild wird aufgenommen und anschließend komprimiert. Der Unterschied: es werden sehr viele Einzelbilder aufgenommen und mit einem für Videos optimierten Codec wie MP4 komprimiert. Und dieser ist auch dringend notwendig. Am Beispiel der Sony FDR-X3000 besitzt ein einzelnes in 4K geschossenes Bild eine Datenmenge von 8 MB. Bei 30 Bildern pro Sekunde kommt da schnell eine riesige Datenmenge zusammen. Ein 10 Minuten Clip hätte eine Dateigröße von knapp 140 GB!
Und somit wird auch klar, warum unter 4K die maximale Bildrate bei 30p beträgt und die für Zeitlupe geeigneten Modi (120p, 240p) in kleineren Auflösungen angeboten werden. Die Action Cam kommt schlichtweg an die Grenzen, die hohe Datenmenge zu berechnen und zu komprimieren.
Test: Vergleich Bildqualität der einzelnen Video-Modi 4K, Full-HD und HD
Beginnen wir mit einem ausführlichen Praxis-Test zur Bildqualität. Am Beispiel der Action Cam Sony FDR-X3000 wurde ein Testsetup aufgebaut, um die einzelnen Video-Modi miteinander zu vergleichen. Um den Fokus auf die Bildqualität zu setzen, wurden die Videos "ohne Bewegung" aufgenommen. D.h. Sony Action Cam und Motive waren fest positioniert. Aus den daraus resultierenden Videos wurde jeweils ein einzelnes Frame/Bild extrahiert und als PNG abgespeichert, welches zur Analyse der Bildqualität herangezogen wird.
Für den visuellen Vergleich wurde der Ausschnitt der ISBN des gelben Buches genommen und jedes mal auf die Größe von ca. 100x50px skaliert. Alle Original-Testaufnahmen können hier heruntergeladen werden: SONY-FDR-X3000-Testaufnahmen.zip (ca. 70 MB).
Datenmenge pro Einzelbild (Frame)
Man gehe von einer Bitrate von 100 MBit/s und 30 Bilder/Sek. aus. Somit stehen jedem einzelnen Bild 3,3 MBit zur Verfügung:
100 MBit / 30 Bilder = 3,3 MBit pro Bild = 412 KB pro Bild
Erhöht man nun die aufgenommenen Bilder pro Sekunde (bspw. für Zeitlupenaufnahmen), lässt aber die Bitrate konstant auf 100/MBit, so sinkt die verfügbare Datenmenge für jedes Einzelbild:
100 MBit / 240 Bilder = 0,42 MBit pro Bild = 53 KB pro Bild
Die Qualität ist also um ein Vielfaches schlechter.
Interessant in der folgenden Tabelle ist der Zusammenhang zwischen Bilder/Sek. und Bitrate. Wie wir zuvor gesehen hatten, wird die Bitrate bei den Modi fest vorgegeben, so dass die Videos dahingehend komprimiert werden. Das wirkt sich logischerweise auf die Qualität eines einzelnen Frames/Bild aus. Filmt man mit einer konstanten Bitrate (bspw. 100 MBit/s), variiert gleichzeitig die Bilder/Sek., so ändert sich auch die Qualität der jedes einzelnen Bildes.
| Codec | Bezeichnung | Bilder pro Sek. | Bitrate in MBit/s | Bitrate pro Frame und Sek. | in KByte | |||
| XAVCS 4K | 2160 30p 100M | 30 | 100 MBit/s | 3,3 MBit | 412 KB | |  | Original Aufnahme Klick mich |
| 2160 30p 60M | 30 | 60 MBit/s | 2,0 MBit | 250 KB | |  | Original Aufnahme Klick mich | |
| 2160 24p 100M | 24 | 100 MBit/s | 4,2 MBit | 525 KB | |  | Original Aufnahme Klick mich | |
| 2160 24p 60M | 24 | 60 MBit/s | 2,5 Mbit | 312 KB | |  | Original Aufnahme Klick mich | |
| XAVCS HD | 1080 120p 100M | 120 | 100 MBit/s | 0,83 MBit | 104 KB | |  | Original Aufnahme Klick mich |
| 1080 120p 60M | 120 | 60 MBit/s | 0,5 MBit | 63 KB | |  | Original Aufnahme Klick mich | |
| 1080 60p 50M | 60 | 50 MBit/s | 0,83 MBit | 104 KB | |  | Original Aufnahme Klick mich | |
| 1080 30p 50M | 30 | 50 MBit/s | 1,67 MBit | 209 KB | |  | Original Aufnahme Klick mich | |
| 1080 24p 50M | 24 | 50 MBit/s | 2,08 MBit | 260 KB | |  | Original Aufnahme Klick mich | |
| 720 240p 100M | 240 | 100 MBit/s | 0,42 MBit | 53 KB | |  | Original Aufnahme Klick mich | |
| 720 240p 60M | 240 | 60 MBit/s | 0,25 MBit | 31 KB | |  | Original Aufnahme Klick mich | |
| MP4 | 1080 60p PS | 60 | 28 MBit/s | 0,46 MBit | 58 KB | |  | Original Aufnahme Klick mich |
| 1080 30p HQ | 30 | 16 MBit/s | 0,53 MBit | 58 KB | |  | Original Aufnahme Klick mich | |
| 720 30p STD | 30 | 6 MBit/s | 0,20 MBit | 25 KB | |  | Original Aufnahme Klick mich | |
| 720 120p HS | 120 | 28 MBit/s | 0,23 MBit | 29 KB | |  | Original Aufnahme Klick mich | |
| 720 240p HS | 240 | 28 MBit/s | 0,11 MBit | 14 KB | |  | Original Aufnahme Klick mich | |
Unter 4K steht die beste Bildqualität zur Verfügung. Niedrige Bilder/Sek. (24p, 30p) in Kombination mit hohen Bitraten (100 MBit/s, 60 MBit/s) sorgen dafür, dass einem einzelnen Bild eine hohe Datenmenge zur Verfügung steht. Beispielsweise im Video-Modus "2160 24p 100M" hat jedes einzelne Bild eine Dateigröße von ca. 525 KB. Das ist ein ordentliches Ergebnis, was man bspw. auch erwarten würde, wenn man ein Foto in der Auflösung von 3840x2160 schießen würde. Die Dateigröße sollte jedem Smartphone-Besitzer bekannt vorkommen. Die optische Sichtung der Ausschnitts bestätigt dies, da hier die meisten Details zu sehen sind.
Die Qualität sinkt dramatisch, wenn entweder die Bitrate reduziert oder die Bilder/Sek. erhöht werden. Die Rechnung in der Tabelle zeigt, dass bei Zeitupenaufnahmen (120p, 240p) oder bei den geringen Bitraten im MP4-Modus nur wenige Daten pro Bild gespeichert werden. Extrem ist es im Modus 720 30p STD, da hier die Bitrate minimale 6 MBit/s beträgt. Somit erhält man zwar eine extrem lange Aufnahmedauer, aber ein Bild mit 25 KB eignet sich maximal für eine Vorschau. Aber es geht noch schlimmer: mit 14 KB ist der Modus 720 240p HS der Modus mit der geringsten Datenmenge der Sony FDR-X3000.
Besonders schlecht sind die Aufnahmen im Zeitlupen-Modus. Alle Aufnahmen mit 240 Bilder pro Sekunde (240p) sind deutlich weichgewaschen und qualitativ minderwertig. Hier scheint der Codec aufgrund der enormen Geschwindigkeit Kompromisse zu Lasten der Bildqualität eingehen zu müssen.
Auflösung: 4K ist nicht immer besser als Full-HD
Die große Frage, die zu Beginn dieses Artikels gestellt wurde, lautete: Lohnt sich 4K für mich oder reicht auch Full-HD aus? Die Antwort ist immer abhängig von den Geräten, auf denen die Videos abgespielt werden und das setzt mindestens ein 4K-fähiges Gerät voraus.
Aber auch die Größe des TVs oder Monitors ist enorm wichtig. 4K auf einem Smartphone bringt nahezu keinen Vorteil im Vergleich zu Full-HD oder sogar HD. Aber auch ein relativ kleiner 4K-Fernseher (sagen wir einmal 32 Zoll), der auch noch relativ weit weg vom Betrachter steht, wird die Vorzüge von 4K nicht hervorbringen. Der Grund: die geringere Bildqualität wird durch die kleine Bildschirmdiagonale und Entfernung kompensiert. Die Mängel fallen einfach nicht auf. Folgende Grafik soll dieses einmal verdeutlichen:
Die Grafik bestätigt das, was wir in diesem Artikel gelernt haben: die Bitrate ist enorm wichtig. Eine Full-HD-Aufnahme mit einer hohen Bitrate ist am Ende besser als eine 4K-Aufnahme mit einer geringen Bitrate. Die Auflösung hat hierbei eine zweitrangige Rolle, da Full-HD problemlos hochskaliert werden kann, wenn die Bitrate ausreichend viele Bildinformationen liefert.
In der vorherigen Tabelle findet man ein solches Beispiel: der Full-HD-Modus 1080 24p 50M hat mit 260 KB pro Bild eine bessere Qualität als der 4K-Modus 2160 30p 60M mit 250 KB.
Zeitlupen-Aufnahmen: je mehr Bilder, desto langsamer das Video
Trotz der geringen Qualität sollte man die Zeitlupen-Aufnahmen nicht verachten. Im Gegenteil: unsere gezielte Analyse der Bildqualität wird im realen Leben niemand machen und die Vorzüge von Aufnahmen mit 120p oder 240p sind riesig. Wie der Name schon sagt, lassen sich mit einer Action Cam auch richtige Action Videos drehen, die anschließend in Super-Slow-Motion abgespielt werden.
Und hier ist man froh über jedes einzelne Frame, da hierdurch das Video in die Länge gezogen werden kann, ohne dass das Video ruckelt. Wir erinnern uns: erst ab ca. 25 Bilder pro Sekunde empfindet das menschliche Auge ein flüssige Bewegung.
| Bilder pro Sek. | Max. Clipdauer (25fps) | |
| 30 | 1,2 Sek. | |
| 60 | 2,4 Sek. | |
| 120 | 4,8 Sek. | |
| 240 | 9,6 Sek. | |
Wer also mit 30p oder 60p filmt, der wird keine richtigen Zeitlupen-/Slow-Motion-Videos machen können, da das Video ruckeln wird. Schauen wir uns das Problem bzw. die Vorzüge von 240p einmal in der Praxis an:
Das Ergebnis ist einleuchtend. Die 30p-Aufnahme fängt deutlich an zu Ruckeln und gleicht eher einer Dia-Show. Nicht aber die 240p-Aufnahme: hier lässt sich die Geschwindigkeit deutlich verlangsamen, so dass die Bewegung beeindruckend langsam und gleichzeit flüssig abgespielt wird.
Zusammenfassung
- Die passende SD-Speicherkarte zu finden hängt ab von der minimalen Schreibgeschwindigkeit der Karte selbst und der Bitrate des Video-Modus der Kamera.
- 4K ist nicht immer besser als Full-HD. Wichtig ist die Bitrate, in der das Video aufgenommen wird.
- Die Bildqualität ist abhängig von Bilder/Sek. und Bitrate, weniger von Auflösung und Codec.
- Je mehr Bilder pro Sekunde aufgenommen, desto langsamer kann das Video abgespielt werden (Slow-Motion).