Med 4K eller Ultra-HD blir tv-bilden som ett bra fotografi som kan röra på sig. Upplösningen är nämligen fyra gånger så hög, men det är bara en del av förbättringarna. Även färgerna kan återges betydligt bättre med fler nyanser och finare tonsteg.
Du kan faktiskt köpa en Ultra-HD-upplöst tv redan i dag. Värre är det då med innehållet som ska visas i den höga upplösningen, för det finns inte att köpa än. Jo, kameror finns, standarder också. Men det kommer att krävas en hel del med distributionen för att det verkligen ska bli så bra som det utmålas.
Det högupplösta materialet har fortfarande en lång väg att gå innan det kan ta sig till din högupplösta tv och visas där. Så låt oss syna 4K, eller Ultra-HD som det egentligen kallas i tv-sammanhang, för att se vad det faktiskt är, och framförallt, vad det kan bli.
Så kan du se själv
Du har kanske redan sett något exempel? Annars är det enkelt. På flera av våra elektronik-varuhus finns nu demoexemplar av Ultra-HD-tv-apparater som visar en slinga med demomaterial i Ultra-HD-kvalitet. Och det är mycket imponerande bara man går nära nog.
Anledningen till den fantastiska bildkvaliteten är att materialet som visas är inspelat i Ultra-HD och visas på en tv som har fyra gånger så hög upplösning som en vanlig full hd-tv. Men det kan faktiskt bli ännu lite bättre.
4K för film, Ultra-HD på tv
-
LG om Ultra-HD-tv
Erik Åhsgren, som är produktansvarig på LG Electronics Nordic, berättar om hur Ultra-HD-tv kan fungera i morgon:
– Vi har redan lanserat tre modeller i tre olika storlekar och kommer att släppa fler nästa år. Ultra-HD är en ny tv-standard och jag tror att konsumenterna kommer att ta till sig detta betydligt snabbare än när hdtv kom.
– Redan i dag kan man skala upp hd-material och filmer spelas redan in i 4K, där görs det egentligen en nedskalning till hd-film. Det finns dock ett antal praktiska problem kvar att lösa innan vi kan titta obehindrat på Ultra-HD-material.
– Ett är distributionen av högupplöst material, men det jobbas på flera olika lösningar. Redan i dag går det att sända Ultra-HD i satellit och marknät och med H.265-komprimering kan man komma ner i acceptabla storlekar. Men det kostar förstås mer i utrymme.
– Även streaming av Ultra-HD är möjlig, men kräver förstås mycket snabba förbindelser. I praktiken kommer det antagligen mer att fungera som så att man laddar hem över natten och ser på det i efterhand.
Vad är det då för skillnad på 4K och Ultra-HD eller är det bara olika namn på samma sak? 4K är ett begrepp inom filmbranschen som används i kamerasammanhang när man spelar in digital film. I tv-sammanhang heter standarden Ultra-HD för de nya högupplösta tv som gör det möjligt att titta på 4K-film.
Analoga filmkameror håller som regel en kvalitet som räcker till mer än 4K och det finns redan idag ett antal videokameror som kan filma direkt i 4K-upplösning. Men 4K-kameror filmar i en lite annorlunda upplösning – 4 096 x 2 160.
De Ultra-HD-tv som finns ute i dag använder upplösningen 3 840 x 2 160, det vill säga samma 16:9-förhållande som dagens hdtv-format. Och det är ju ganska logiskt om man även ska kunna se på vanlig tv och film utan sorgkanter.
Men det finns också undantag. Sonys värstingprojektor VPL-VW500ES är en 4K-projektor med upplösningen 4 096 x 2 160 som klarar upp till 60p i 4K.
2160p gemensamt
En anledning till att kameror filmar i en annan upplösning är att de även ska kunna göra filmer i andra bildförhållanden som till exempel 21:9, 2,20:1 och så vidare.
[AdsWithin] Det faktum att 4K-kamerorna inte filmar i Ultra-HD är egentligen inget stort problem. 4K-filmen kommer att kunna skalas eller beskäras till Ultra-HD-format och när 4K-filmning når hemmabio och konsumentnivå blir sannolikt Ultra-HD-formatet 3 840 x 2 160 den upplösning som kamerorna använder sig av.
Gemensamt för 4K och Ultra-HD är alltså höjden på bilden – 2 160 pixlar, eller 2160p, vilket är dubbelt så mycket som dagens full hd, 1080p. Fyra gånger så hög upplösning blir det när både bildens bredd och höjd dubbleras. Så i det avseendet skulle kanske ”4x-hd” vara ett bättre namn för att skilja Ultra-HD från 4K.
Hög upplösning kräver stor bild
Ett större problem än skillnader i format är då att den höga upplösningen gör detaljerna så små att man måste sitta ganska nära en normalstor Ultra-HD-tv för att faktiskt se detaljerna.
En 65-tums Ultra-HD-tv har en bildyta på cirka 145 x 82 cm. 3 840 pixlar på 145 cm ger en pixelstorlek på cirka 0,4 x 0,4 mm. Med normal syn ser vi inte så små detaljer på flera meters avstånd. Det är först när bilden blir över 3,8 meter bred som pixelstorleken når 1 kvadratmillimeter och blir synlig för de flesta av oss på 1-2 meters håll.
Bättre färger och fler nyanser
Upplösningen är förstås en viktig del av Ultra-HD, men det finns flera, som färgerna. När vi gick från standard-tv till hdtv var det inte bara upplösningen som ökade. Även färgrymden utökades från PAL/SECAM till REC 709 vilket egentligen gjorde lika mycket med bilden som ökningen av upplösningen. Åtminstone i teorin.
Med Ultra-HD tar färgåtergivningen ytterligare ett steg framåt till en ny och mycket större färgrymd kallad REC 2020. För att försöka beskriva hur stort steget är kan man säga att REC 2020 omfattar 75,8 procent av alla de färgnyanser som det mänskliga ögat klarar att urskilja (enligt CIE 1931). Som jämförelse kan nämnas att dagens hdtv-standard REC 709 bara omfattar 35,9 procent av dessa färger.
Denna avsevärt förbättrade färgåtergivning är egentligen mer betydelsefull än den höga upplösningen och tillsammans kan de ge Ultra HD en bildkvalitet som på en nivå liknande fotografier från bättre systemkameror. Med rörelse! Och det är i rörelsen som nästa förbättring ligger.
Fler hela bilder som rör sig
- Benny Norling är Chef för Affärsutveckling på SES ASTRA AB och har redan varit med och genomfört en testsändning av Ultra-HD-tv via satellit.
Berätta, hur gick det?
– Jag demonstrerade den första live Ultra-HD sändningen i Sverige den 22 oktober i år. Det var på CANT-seminariet på Stockholmsmässan i Stockholm. Ultra-HD-signalen skickades via SES-satelliten på 19,2 E med HEVC-kodning. Det var vårt egna Ultra-HD-material som vi filmat i Spanien. Uppspelningen gjordes på en 65-tums Sony Ultra-HD-tv via en digitalmottagare från Technicolor (Thomson).
Vad tyckte publiken?
– Den var exalterad! Jag fick svara på så många frågor så jag blev hes. Alla ville ha detta nu. Ingen hade sett någon så imponerande tv-sändning. Man fick gå till cirka 20 cm avstånd innan man kunde se de enskilda pixlarna. Och det är ju även bättre pixlar vi talar om, inte bara fler. Med Ultra-HD får vi en djupkänsla som närmar sig 3D.
Hur stor bandbredd krävdes?
Vi sänder vår Ultra-HD-testsignal med cirka 20 Mbit/s i HEVC. Med MPEG4 hade vi behövt minst 60-70 Mbit/s. Men det kommer inte att bli några Ultra-HD-sändningar i MPEG4. Via satellit har vi bandbredd att fixa detta mycket effektivt, även på Astra 4A som används för Skandinavien.
Vad tror du om Ultra-HD-formatet?
– För video ser det nu ut som att man enats om 10-bitars bilddjup och 50-60 Hz bildfrekvens – det blir en bra lösning. Högre bildfrekvens har diskuterats (100-120 Hz), men innebär troligen att tv:ns effektförbrukning blir för hög.
Vad gäller ljudet i Ultra-HD blir det till en början samma 5.1-format som nu, men både Dolby och DTS jobbar med att ta fram objektbaserad audio. Vad det egentligen innebär är för tidigt att säga, men vi kan nog räkna med en förbättrad höjd- och djup-upplevelse.Fotnot: Satellitbolaget ASTRA sänder sedan april 2013 en Ultra-HD demokanal med HEVC-kodning. Det är en testkanal avsedd för utvecklare av digitalboxar och annan utrustning för Ultra-HD. Vissa parameterar kommer att utvecklas ytterligare innan den slutgiltiga standarden kan erbjudas.
Att filmer spelas in i med en så låg bildfrekvens som 24 bilder per sekund har sina tekniska förklaringar långt tillbaka i filmhistorien. Att det blev just 24p har faktiskt med ljudsynk att göra. De första stumfilmerna spelades in i 18p.
En anledning till att 24p fortfarande används är de långa slutartiderna som blir möjliga och som även bidrar till en skön rörelseoskärpa eller det vi kallar för ett filmiskt utseende. Snabbare bildfrekvenser ger som regel skarpare rörelser, men också ett mer dokumentärt utseende på filminnehållet.
Inom standarden för Ultra-HD ryms såväl filmiska som dokumentära bildfrekvenser. Faktum är att standarden innefattar bildfrekvenser upp till 120p (120p, 60p, 59,94p, 50p, 30p, 29,97p, 25p, 24p och 23,976p). Däremot nämns överhuvudtaget inte delade bilder (interlaced, typ 50i).
Lätt att skala upp hdtv till Ultra-HD
Valet av en upplösning som är jämt delbar med dagens hdtv gör det dessutom mycket enkelt att skala upp dagens 720p- och 1080p-material till Ultra-HD. En 1080-pixel representeras av 2×2 Ultra-HD-pixlar medan 720p-material drar 3×3 pixlar på en Ultra-HD-tv.
Den 8K-version av Ultra-HD som kan följa med upplösningen 7 680 × 4 320 är ju också direkt delbar med 2160p, 1080p och 720p vilket gör tidigare material direkt skalbart.
Så vad är problemet? Ge oss Ultra-HD nu!
Tv-apparaterna finns att köpa och filmkamerorna är på plats. Så vad är problemet? Varför är inte Ultra-HD redan här?
Ett stort problem är lagring och distribution av Ultra-HD. Ultrahögupplöst film med utökad färgrymd och hög bildfrekvens tar enormt stor plats och kräver mycket hög bandbredd vid överföringen. Råmaterialet till en 90 minuter lång Ultra-HD-film ligger på cirka 1 terabyte.
Tar stor plats
- Färgkodning – så här komprimeras färgdjupet
Du har kanske sett begrepp som 4:2:2 och liknande? Här är en förklaring till vad det betyder och innebär.
Även färgdjupet kan komprimeras och det görs redan i dag med en teknik som kallas för färgkodning eller chroma subsampling. Tekniken bygger på att man separerar ljus och färginformation och minskar upplösningen för färginformationen medan upplösningen för ljusinformationen bibehålls. Olika bildpunkter kan därmed få olika ljusstyrka men samma färgvärde vilket ger dem olika nyanser.
• RGB är det icke komprimerade formatet där varje färg representeras av ett värde mellan 0-255 (8-bitars) eller 0-4095 (12-bitars).
• YCbCr innebär att signalen delats upp i ljus och färgskillnader. Y står för ljusvärdet (luma) medan Cb (Croma blue) och Cr (Croma red) representerar skillnaden mellan färgerna.
• 4:4:4 innebär att signalens delar är okomprimerade och avser oftast RGB-signal.
• 4:4:0 innebär YCbCr där ljusinformationen är intakt medan färgvärdena har hel horisontell och halv vertikal upplösning och därmed används till 2 pixlar vertikalt.
• 4:2:2 innebär YCbCr där ljusinformationen är intakt medan färgvärdena har halv horisontell och hel vertikal upplösning och därmed används till 2 pixlar horisontellt.
• 4:2:0 innebär YCbCr där ljusinformationen är intakt medan färgvärdena har halv horisontell och halv vertikal upplösning och därmed används till 4 pixlar.
• 4:0:0 innebär YCbCr där ljusinformationen är intakt medan färgvärdena saknas. Detta är alltså en monokrom signal.
Klicka på bilden för att förstora.
Den fyra gånger högre upplösningen ger i teorin fyra gånger större filmfiler, men det går att komprimera med smartare algoritmer så att det inte behöver bli så mycket större än dagens hd-filmer. Den utökade färgrymden är då ett större problem.
Standard-tv (PAL) använder 8 bitars färgdjup vilket innebär att varje grundfärg kan anta 256 olika nivåer (0-255). Det var tillräckligt på tjock-tv-tiden och fick duga för hdtv som egentligen skulle behöva några fler nivåer för att inte ge synbara tonsteg och lite för utslätade ansiktstoner.
Med en rejält utökad färgrymd blir behovet av fler tonsteg ännu större så Ultra-HD:s REC 2020 skulle behöva 12 eller allra helst 16 bitars färgdjup för att göra hela den utökade färgrymden rättvisa.
Färgdjupet ökar utrymmeskravet flerfaldigt
10 bitars färgdjup ger möjlighet till 1 024 nivåer och 12 bitar 4 096 nivåer per färg. Men med 3 färger per pixel, 8 miljoner pixlar per bild och upp till 120 bilder per sekund ökar även storleken på filmfilerna drastiskt när man ökar färgdjupet.
Filstorleken gör att det inte blir alldeles enkelt att distribuera Ultra-HD-film med högsta möjliga kvalitet bibehållen. Men genom att komprimera går det att få ner storleken till mer hanterbara format och distribuera dem på optiska skivor, som nedladdningsbara filer, strömmande med viss buffring eller som direktsända program i kabel, marknät och via satellit.
H.265 en lösning
En viktig komponent i detta är den nya komprimeringstekniken H.265 som ska ge en flexiblare och mer effektiv komprimering av högupplöst material utan att begå så stort våld på innehållet.
Inom film och broadcasting talar man redan om nästa högupplösta format som 8K eller Super Hi Vision med upplösningen 8 192 x 4 320. 8K Fulldome är en variant på 8 192 x 8 192 som används i fulldome-teatrar.
8K-versionen av Ultra-HD har en upplösning på 7 860 x 4 320 och är alltså fyra gånger så hög upplösning som Ultra-HD eller 16 gånger det vi i dag kallar full hd.
Standarden H.265 i version 1 har hittills definierats i tre olika profiler kallade Main, Main 10 och Main Still Picture. Bitdjupet för färgerna i dessa är 8 eller 10 bitar.H.265-tekniken kallas även HEVC vilket står för High Efficiency Video Coding och ses som efterföljaren till dagens H.264/MPEG-4 AVC som används till allt från fildelning och strömmande filmer till tv-sändningar.
Efterföljande versioner av H.265 har definierats så sent som i augusti 2013 och tar upp 12-bitars versioner med färgkodningar på såväl 4:2:0 som 4:2:2 och 4:4:4 och en hel del tillkommande möjligheter. (Se separat ruta om färgkodning.)
Kräver nya boxar
I praktiken innebär detta att H.265-komprimeringen gör det möjligt att distribuera Ultra-HD redan i dag och att framtida versioner kommer att ge möjlighet till ännu högre kvalitet. Men det innebär även att vi kommer att behöva ny hårdvara i form av digitalboxar och mediespelare med H.265-stöd för att kunna ta emot och visa Ultra-HD.
Snabbare hdmi behövs också
Även uppspelningen på tv kan visa sig ge problem. När boxen som tagit emot och avkodat den H.265-kodade signalen ska skicka den vidare till tv:n via hdmi räcker inte dagens hdmi till.
Hdmi 1.3 klarar överhuvudtaget inte Ultra-HD och även om hdmi 1.4 har stöd för upplösningar på upp till 4 096 x 2 160 räcker kapaciteten på 10,2 Gbit/s bara till 24p som högst (30p vid 3 840 x 2 160). Det är först med hdmi version 2.0 med en kapacitet på 18 Gbit/s som Ultra-HD även klaras med högre bildfrekvenser och större färgdjup.
Fotnot: Detta är ett utdrag ur en artikel som kommer att publiceras i Hemmabiotidningen nummer 12, 2013 som kommer ut den 17 december. Där kan du läsa mer om Ultra-HD, se Hemmabios slutsatser och vad Hemmabiotidningen tror om framtiden för Ultra-HD.
Stort TACK för en klart intressant artikel och recension. Klart MYCKET intressant!!!
Mvh
videofotografen