Hvad er Ultra HD (4K)? Et indblik i fremtiden for tv - FlatpanelsDK
4K Ultra HD

Tv-salg faldt i 2012
Hvad er Ultra HD (4K)? Et indblik i fremtiden for tv

04 Apr 2013 | Rasmus Larsen (@flatpanelsdk) |

Tv-branchen er begyndt at tale om Ultra HD og 4K, der er næste generation af opløsning efter Full HD. Men hvad betyder det rent faktisk for vores tv-skærme, afspillerbokse, film og spil? FlatpanelsDK giver et indblik i Ultra HD, der handler om meget mere end antallet af pixels. Ultra HD er fremtiden.

Artiklen bliver til tider lidt teknisk, men vi samler op til sidst.

En lille forhistorie – Full HD vs. Ultra HD

Du husker nok da fladskærms-tv begyndte at komme frem. De var ikke bare dyre, men man begyndte også at tale om HD (High Definition), som åbnede en helt ny verden af detaljer i film, tv-udsendelser og spil. Før fladskærmene var vores tv-skærme og tv-signaler i SD (Standard Definition, typisk 720x480 pixels).

Sony 4K-tv
Sony er en af de tv-producenter, som satser stort på 4K med nye tv og PlayStation 4



Full HD har 1920x1080 pixels.

Ultra HD i 4K har 4 gange flere pixels end Full HD.

Ultra HD i 8K har 16 gange flere pixels end Full HD

I dag har vi to HD-formater kaldet henholdsvis 720p (1280x720 pixels) og 1080p (1920x1080 pixels, Full HD). Alle vores fladskærms-tv har Full HD-opløsning, men det indhold som vi fordrer dem med er ofte i den lavere 720p-opløsning. Der er så at sige to sider i ligningen: vores fremvisningsudstyr og indholdet vi modtager. Et groft skitseret overblik over opløsningen på de forskellige modtageformer kan ses herunder:

  • SD: DVD, normal tv-kanal
  • HD 720p: Fleste HD-kanaler, visse streamingtjenester
  • Full HD 1080p: Blu-ray, visse streamingtjenester

    Nu kommer Ultra HD, der også går under forkortelsen UHD eller 4K (4K er strengt set et biografformat, men bruges også om Ultra HD. Det samme gælder i øvrigt for 2K). Ligesom HD-standarden, der i dag dækker over både 720p og 1080p, så dækker Ultra HD over både 4K (også kaldet 2160p, 3840x2160 pixels) og 8K (også kaldet 4320p, 7680x4320 pixels). Som du nok fornemmer, så er der total navneforvirring, så for at undgå yderligere forvirring har branchen foreslået, at vi dækker alt dette ind med Ultra HD-betegnelsen, men igen kan man lave et groft skitseret overblik.

  • Full HD = 1920x1080 pixels = 1080p = 2K
  • Ultra HD = 3840x2160 pixels = 2160p = 4K
  • Ultra HD = 7680x4320 pixels = 4320p = 8K

    Forskellen i opløsning er ret markant, hvilket bedst kan illustreres således:

    HD-opløsninger
    Ultra HD findes i to varianter og har langt flere pixels end Full HD, billede fra Wikipedia


    Det var opløsningen. Lad os skynde os videre.

    Ultra HD er ikke kun en opløsning

    I sidste afsnit kiggede vi på, hvad Ultra HD betyder for antallet af pixels, men Ultra HD dækker over meget mere end opløsning. Ultra HD er for nylig blevet godkendt som officielt navn, og i den seneste BT.2020 anbefaling fra ITU, som fastsætter standarderne, er der lagt op til store nyheder.

    Billeder per sekund


    Ultra HD handler om meget mere end bare opløsning og pixels; det er formatet, som skal definere fremtidens tv
    Ultra HD dækker naturligvis først og fremmest over både 4K og 8K-varianterne, men der lægges også op til at man øger antallet af billeder per sekund (ofte kaldet frekvens, Hz eller fps). Igen kræves et kort historisk tilbageblik.

    I dag optages biograffilm med 24 fps, mens tv-udsendelser optages med 25 fps. Spil gengives typisk med mellem 30 og 60 fps på en spilkonsol, men op til 120 fps på en PC. Med andre ord er der stor forskel på hvor mange billeder man ser per sekund afhængigt af de forskellige formater – og derfor hvor flydende video virker. Med Ultra HD lægges op til at film og tv-udsendelser kan optages og gengives i helt op til 120 fps; altså 120 billeder per sekund. Ultra HD-standarden vil understøtte 24, 25, 48, 50, 60 og 120 fps.

    Hvis du har set Hobbitten i HFR-format i biografen, så har du allerede oplevet, hvad 48 fps kan gøre ved en film (se også vores artikel om Hobbitten her). De kommende to Avatar-film skal med al sandsynlighed optages i 60 fps, så vi er godt på vej mod de 120 fps. Visse filmfolk mener endda, at højere billedfrekvens er vigtigere end højere opløsning som tingene står i dag. Skridtet til blot 48 eller 60 fps er i sig selv en lille revolution.

    Farver

    Men hvad med farverne, tænker du måske? Jo dem sker der også ting og sager med. Sammen med Ultra HD-formatet indfører man det såkaldte Rec.2020 farvespektrum. I dag bruges Rec.709 farvespektrum til Full HD. Du skal endelig ikke hænge dig for meget i navnene; de er bare navne og forklaringen er relativ simpel. Igen kan det bedst illustreres med grafik.

    Det menneskelige øje er i stand til at registrere en vis mængde farver. Vi kan ikke se f.eks. infrarød (du kan f.eks. ikke se det lys som din fjernbetjening sender af sted mod tv’et) og vi kan heller ikke se en masse andre ”farver”. Det typiske menneske kan således se farverne, som illustreres i farvespektrumgrafen herunder.

    Rec.2020 farvespektrum
    Hele grafen repræsenterer det antal farver det menneskelige øje kan ses. Den mindste trekant er Rec.709, som bruges i Full HD. Den store trekant er Rec.2020 som er en del af Ultra HD-standarden


    Vores tv-skærme, projektorer og kameraer kan dog ikke matche alle farverne, så man har defineret et mindre farvespektrum, som filmfolk og skærmproducenter dermed kan arbejde ud fra i fælles flok. Det nytter nemlig ikke noget, at alle benytter forskellige farvespektrum. I grafen ovenfor er både Rec.709 (som bruges i Full HD) og Rec.2020 (som kan bruges i Ultra HD) lagt ind.

    Rec.2020 er den store rektangel og som du kan se vil man få betydeligt flere farver at arbejde med. Derfor udvider man også ”farvedybden” fra 8-bit til 12-bit per farve (og fra 24-bit til 36-bit samlet). Det lyder teknisk, men igen er det som sådan relativt simpelt. Når man arbejder med 8-bit per farve betyder det, at man kan definere 256 nuancer (2^8 = 256) af henholdsvis rød, grøn og blå, der er de tre farver man bruger som grundfarver i en skærm. Med andre ord kan man skabe 256 nuancer af rød, 256 nuancer af grøn og 256 nuancer af blå. Det giver i alt 24-bit eller 16,777 millioner (256x256x256) farvenuancer, da alle andre farver kan blandes af disse tre. Disse 16,777 millioner farver kan vælges inde fra det farvespektrum, som man har defineret som Rec.709 i dag (sammen med Full HD).

    Farvebit-dybder
    Fra venstre: 1-bit, 2-bit, 8-bit og 24-bit. Bemærk hvordan farvenuanceringen forbedres løbende. Vi kan ikke vise jer 30-bit og 36-bit farver, da jeres skærm ikke kan vise det, billeder fra Wikipedia


    Med Rec.2020 får man en større ”palette” af farver (et større farvespektrum) så derfor giver det også mening at have flere farvenuancer at vælge fra. Derfor er 12-bit farver inkluderet i Ultra HD-standarden. Med 12 bit kan der vælges 4096 nuancer (2^12 = 4096) af hhv. rød, grøn og blå. Så kører man samme regnestykke igennem og lander på 68,71 milliarder farver.

    Der findes også et mellemniveau på 10-bit i Ultra HD-standarden, så et overblik kan se således ud:
  • 8-bit farver for hhv. RGB = 24-bit i alt = 256x256x256 = 16,777 millioner farver
  • 10-bit farver for hhv. RGB = 30-bit i alt = 1024x1024x1024 = 1,07 milliarder farver
  • 12-bit farver for hhv. RGB = 36-bit i alt = 4096x4096x4096 = 68,71 milliarder farver

    Det skal understreges, at Ultra HD-skærme, kameraer og filmproduktioner ikke behøver at gøre brug af de nye muligheder for bedre farver og flere billeder per sekund, men potentielt kan alle disse ting indgå. Som du nok kan gætte, stiller det ekstremt høje krav til enhederne. Vil man sende et signal i 8K UHD med 120 fps og 12-bit farver skal det sendes 51,2 Gbit igennem et kabel hvert sekund. Det er naturligvis muligt at komprimere video, men det er ret betydelige mængder data vi her taler om.

    Men hvordan får man så Ultra HD?

    Det var en masse tal, så lad os prøve at gå videre til en praktisk diskussion af, hvordan vi så får Ultra HD ind i stuerne. Der tales meget om Ultra HD-fladskærme, men der skal naturligvis også film, tv-serier eller spil i den høje opløsning til før det bliver rigtig sjovt.

    Normalt ser fødekæden således ud.

    Fødekæden for Ultra HD
    Fødekæden


    Med andre ord skal Ultra HD altså adopteres i alle led.
  • Filmbranchen bruger stadig i høj grad ”film” til at optage, men man går i stigende grad over til digitale videokameraer (som f.eks. det Red Epic der er brugt i Hobbitten). RED-kameraer giver flere af de nye muligheder – men ikke alle.
  • De nye studier er i dag optimeret til at producere 4K til biograferne og Full HD til forbrugerne, men de skal nu vænne sig til også at tage større farvedybde og et højere antal billeder per sekund med i deres redigering. Det betyder formentlig, at de skal udskifte en del udstyr, herunder deres skærme.
  • Der skal være en distributionsform, hvad enten den så er fysisk eller virtuel. Blu-ray kan ikke levere Ultra HD. Internettet kan, men mange har for langsomme forbindelser (og intet udstyr).
  • Tv’et – eller projektoren - skal kunne vise Ultra HD-formatet

    Alt det med kamera og studier lader vi Hollywood om, men her på FlatpanelsDK er vi naturligvis nysgerrige på de to sidste led i kæden. Den eneste kommentar vi vil knytte til filmproduktionen er, at rigtig mange film faktisk er optaget i opløsning højere end 4K, så vi står ikke i samme situation som med 3D. De er derimod ikke optaget med de bedre farver og højere billedfrekvens. Uagtet, så er der masser af 4K-indhold denne gang, men filmene skal lige en tur tilbage i studierne. Distributionsformen kommer vi ind på i næste afsnit, men lad os først runde af omkring Ultra HD-skærme.

    Ultra HD-fladskærme er på vej ud i handlen med 3840x2160 (4K) opløsning (fra Sony, LG, Sharp, Samsung m.fl), men vi har stadig ikke fået svar på om de også kan vise bedre farvedybde og om de kan vise flere billeder per sekund. Kan de ikke vise 48 fps i 4K-opløsning, så kan du ikke eksempelvis ikke nyde Hobbitten som den blev skabt. Men der er mere at bekymre sig om. Læs videre i næste afsnit.

    Formatkrig: Internettet vs. fysiske medier (Blu-ray)

    Når vi så får de imponerende Ultra HD-fladskærme hjem i stuerne, hvordan får vi så indholdet ind i skærmene? Vi taler ikke om, hvor man kan købe film i 4K, men hvordan vi rent faktisk får skubbet de flotte billeder ind i tv-skærmen. Lige nu er der følgende udfordringer:

  • Distributionsproblemet: Blu-ray understøtter ingen af elementerne i Ultra HD; hverken 4K, højere fps eller dybere farver.
  • Forbindelsesproblemet: De allestedsnærværende HDMI-stik kan ikke flyt nok data. Det går lige an til 4K i 24 fps, men der er ingen mulighed for f.eks. 48 fps eller højere farvedybde. Heller ikke 3D i 4K.
  • Dataproblemet: Komprimeringen er ikke effektiv nok i dag.

    Alle tre aspekter skal løses – samtidig. Der tales om, at næste version af HDMI-stikstandarden vil understøtte 4K i op til 60 fps, men det er en rimelig kortsigtet løsning, hvis man ikke går all-in. Hvad med 120 fps, bedre farver og 3D? Der tales også om, at Blu-ray måske skal understøtte 4K, men igen tales der mest om de laveste elementer af Ultra HD – igen en meget kortsigtet løsning.

    Med disse begrænsninger taget i betragtning, bør first-movers nok tænke sig om en ekstra gang


    I stedet taler man om, at Blu-ray helt kan udgå - og det er bestemt ikke usandsynligt. Blu-ray holder allerede markedsudviklingen tilbage og derfor taler man om streaming via internettet, som er en mere fleksibel metode, der kan skaleres op hurtigere. Før distribution af Ultra HD bliver en realitet skal man dog have mere effektiv komprimering. Det gælder uanset om fremtiden tilhører en fysisk skive eller levering via internettet.

    Det er her H.265-komprimering (også kaldet HEVC) kommer ind i billedet. H.265 er principielt en ny MPEG4-version, som erstatter H.264, der i sin tid muliggjorde HD og video via internettet. På samme måde taler man om at H.265 skal muliggøre Ultra HD og bedre videostreaming til mobile enheder. En af fordelene ved videostreaming via internettet er, at det lader os springe både et fysisk format OG HDMI-kabel over. Tv’et skal bare have et internetstik i bagdelen – eller endda bare kobles på trådløst netværk i hjemmet – og så er man kørende. Det er hvert fald visionen. Alternativet er at bruge en boks, men så skal der også en ny HDMI-standard til. Vi publicerer senere en dybdegående artikel om videokomprimering, herunder H.265.

    Netflix demonstrerer 4K-streaming
    Der er god sandsynlighed for at vi ser 4K-streaming før vi ser 4K Blu-ray. På CES demonstrerede Netflix og Samsung 4K-streaming


    Vi står således foran en ny formatkrig, men denne gang bliver det ikke imellem to håndgribelige formater. Det bliver ikke en ny VHS vs. Betamax eller Blu-ray vs. HD-DVD. Vi har Blu-ray, et fysisk format af skiver, på den ene side, og internetstreaming, en ”virtuel motorvej” som ikke kan ses, på den anden side. Formatkrigen har som sådan været i gang i flere år, men den har været uhåndgribelig. Vinderen bliver ikke den med bedst billedkvalitet lige nu og her, men den med de største perspektiver. Det er efterhånden svært at argumentere for, at Blu-ray har nogen berettigelse, med mindre der sker noget ret drastisk.

    Ultra HD er fremtiden

    Vi håber, at vi med denne artikel har givet dig indblik i både teknikken, udfordringerne og mulighederne i Ultra HD-formatet. Som du har set, så handler Ultra HD-formatet om meget mere end opløsning. Folk der argumenterer, at Ultra HD er ligegyldigt, glemmer, at formatet også bringer markante forbedringer med sig på farvegengivelse og billedfrekvens; altså hvor flydende video man kan skabe.

    Det er rigtig, at man skal have en relativ stor skærm, eller sidde tæt på skærmen, for at udnytte opløsningen i Ultra HD – hvad enten man taler om 4K eller 8K – men man kan nemt udnytte nogle af de andre aspekter på langt mindre skærme.

    Er du klar til Ultra HD? Klar til det næste store skridt indenfor tv?
    Man kan kritisere Ultra HD for at stille store krav til både afspillere, kabler og skærme. Man kan kritisere Ultra HD for at stille krav til ny, bedre komprimering og krav om nye formater eller distribution. Men i sidste ende, så er det svært kritisere Ultra HD for andet end den indledende pris på produkterne, for standarden er både ambitiøs og perspektivrig. I stedet synes vi, at man skal glæde sig over mulighederne og i stedet rose Ultra HD for at drive udviklingen mod bedre afspillere, skærme og oplevelser. Ultra HD vil også medføre bedre komprimering og bedre formater, der ultimativt vil komme os alle til gode. Man kan indtage det negative syn eller man kan indtage det positive. Vi har de positive briller på.

    Men vi er også realistister og vi er ikke overbevist om, at det er fornuftigt at købe første generation af Ultra HD-produkterne. Lige nu står det hen i det uvisse, hvordan de første Ultra HD-fladskærme vil klare sig, når filmindustrien for alvor tager de nye muligheder til sig. De vil sagtens kunne modtage 4K i 2D og i 24 billeder per sekund, men hvad med 3D og f.eks. 48 billeder per sekund? Kan man afspille dette via streaming? Er sådan en chip indbygget? Osv. Indtil der er mere klarhed omkring disse aspekter, kan vi ikke anbefale at investere.

    Om et par år ser vi dog utvivlsomt Ultra HD-fladskærme komme ned i pris og blive mere udbredte. Til den tid er nogle af de ukendte faktorer med god sandsynlighed også besvaret - og så bliver det for alvor sjovt.

    Er du klar til Ultra HD? Klar til det næste store skridt indenfor tv?



  • Del på:


    Flere fokusartikler

    Farang C More

    Interview: C More søsætter satsning på originalt indhold

    21 Jul 2017 | Rasmus Larsen |
    Apple TV gaming

    Bedste spil til Apple TV

    28 Jun 2017 | Rasmus Larsen |
    Sony X800 UHD Blu-ray

    En status på UHD Blu-ray: Afspillere, film, Hollywood & formater

    09 Jun 2017 | Rasmus Larsen |
    YouSee 2017

    Interview: YouSee om fremtiden, tv-oplevelsen, 4K, eksklusivt indhold & platforme

    02 Jun 2017 | Rasmus Larsen |
    Viaplay 4K sport

    Viaplay streamer nu sport i krystalklar 4K-kvalitet

    03 May 2017 | Rasmus Larsen |
    Sport i TV

    Pristjek: Her får du mest sport for pengene

    02 Apr 2017 | Samlino |
    Multi HDR

    Nævn ikke formatkrigen

    27 Mar 2017 | Yoeri Geutskens |
    Viaplay

    Viaplay: Mere originalt indhold, men 4K ikke klar endnu

    23 Feb 2017 | Tommy Lindegaard |