Vejen til TV-himlen - FlatpanelsDK
Vejen til himlen

Vejen til TV-himlen

18 Oct 2017 | Yoeri Geutskens (@flatpanelsdk) |

Efter rtier med langsom, men taktfast udvikling i tv-branchen der gik flere r imellem introduktionen af farve-tv, stereo-lyd til tv, teletext, 16:9 widescreen TV, digitalt TV, fladskrme og HDTV er vi nu vidner til en strmflod af nye billed- og lydteknologier over en relativt kort tidsperiode.

Der er grundlggende seks udviklinger, som er undervejs i skrivende stund, hvoraf de fleste omtales som akronymer p tre bogstaver:
  • UHD eller Ultra HD get oplsning
  • HDR eller High Dynamic Range
  • WCG eller Wide Color Gamut
  • Deep color
  • HFR eller High-Frame Rate
  • NGA eller Next-Generation Audio

Visse andre udviklinger relaterer sig til lyd/video-komprimering eller distribution fremfor selve kernen af A/V, men de er alligevel relevante at beskrive da de udrulles samtidig. Lad os kigge p dem en efter en.


Oplsning


For omkring 10 r siden pbegyndte tv-branchen et skift fra hvad vi i dag kalder SD (Standard Definition) TV til High Definition TV eller HDTV. Det gede antallet af linjer i billedet fra 480 i 60Hz i USA og Japan (NTSC territorier) og 568 linjer i 50Hz i Europa (PAL territorie), til 720 eller 1080 linjer. Samtidig kunne aktrer vlge at rykke fra interlaced til progressiv video. Den ultimative oplsning til HDTV er 1920x1080p.

Siden da har tendensen vret, at forbrugere kber stadig strre skrme (uden at ge afstanden), alt imens tv-producenter jagter nye funktioner, som kan slge tv-skrme, samtidig med, at de forsger at modarbejde en nedadgende pristendens. Det frte til introduktionen af Ultra HD; en oplsning p 3840x2160 eller med andre ord den dobbelte horisontale og vertikale oplsning af 1080p, hvilket giver fire gange flere pixels. Ultra HD-skrme blev introduceret p forbrugermarkedet i 2013 og har forelbigt opnet relativ hurtig udbredelse hurtigere end HDTV gjorde et rti tidligere, iflge markedstal. Alligevel er udbredelsen dog ikke forlbet lige s hurtigt og omfattende, som branchen havde hbet p, s tv-producenter begyndte at kigge mod andre teknologier til overbevise kberne.


Dynamic range Dynamikomrde


En af disse er HDR eller High Dynamic Range ikke samme teknologi, som den der i kameraverdenen gr under samme navn, selvom mlet er det samme. Der er forskellige tekniske lsninger til at implementere HDR. De meste fremtrdende er den bne HDR10 standard, Dolby Vision fra Dolby Labs, et flles forslag fra Technicolor og Philips, HDR10+ fra Samsung samt Hybrid Log Gamma (HLG) fra BBC og NHK.

Nogle af disse tekniske lsninger gr brug af dynamiske metadata, mens andre gr brug af statiske metadata og de resterende slet ikke gr brug af metadata. Der er et- og flerlags lsninger, som p forskellige mder sikrer kompatibilitet med ldre enheder. For yderligere baggrund se da The State of HDR mid-2017.


Color gamut Farverum


Wide Color Gamut refererer til et strre farverum end BT.709, som blev specificeret til HDTV. Til UHD-raen har flere fronter valgt at mdes om, og standardisere, BT.2020 farverummet. HDR krver mere eller mindre et strre farverum, selvom brugen af strre farverum dog ikke automatisk indebrer HDR. Forvent at ethvert Ultra HD-tv p markedet, som ikke understtter HDR, kan afkode strre farverum.


Deep color Farveoplsning


I teorien ville strre farverum og HDR vre muligt med eksisterende 8-bit farveoplsning, men risikoen for banding (streger i farveflader) ville vre for stor. Bde strre farverum og HDR hjlpes gevaldigt p vej af overgangen fra 8-bit til 10-bit og 12-bit video. Sidstnvnte bruges primrt i produktion, mens 10-bit bruges ifm. indholddistribution til forbrugerskrme. Bemrk at tallet her refererer til bit-dybden p hver subpixels, alts 8, 10, eller 12-bit for hver af hhv. R, G, B (rd, grn, bl) kanalerne, hvilket resulterer i 24, 30 eller 36 bits per pixel.


Frame Rate Billedfrekvens


De frste Ultra HD-skrme og tv-transmissioner opererede med 25 billeder per sekund (i Europa) eller 30 billeder per sekund (Nordamerika) eller frames per second men i dag er state-of-the-art at fordoble det til hhv. 50 og 60 billeder per sekund. Det er dog ikke nok og det er ikke hvad tv-branchen betegner som High Frame Rate. Med get oplsning stiger risikoen for at bevgelsesslr ses i billedet. Kuren er at ge den temporale oplsning til 100 / 120 billeder per sekund. Det kaldes HFR. Det estimeres, at en fordobling af billedfrekvensen frer til 50% hjere bndbredde for det komprimerede videosignal alts ikke 100% fordi komprimeringseffektiviteten stiger i takt med billedfrekvensen.


Immersive audio Fordybende lyd


Den bedste lydkvalitet, som kunne opns via et tv-signal var indtil for ganske nylig 7.1-kanals Dolby Digital Plus. Selvom lyd i flere kanaler kan hve graden af fordybelse i lyden, har Dolby (og DTS) valgt en anden lsning med en teknologi, som frst blev taget i brug i biografer og sidenhen er adapteret til hjemmebrug; objekt-baseret lyd. Denne teknologi kan placere lydobjekter i omgivelserne omkring dig og hjttalerkonfigurationen er mere fleksibel og skalerbar.

Dolby Atmos til hjemmet kan hndtere op til ni hjttalere i base-niveauet , op til 4 kanaler i loften samt en LFE-kanal til en subwoofer. Dolby Atmos er allerede tilgngeligt hjemme i stuerne via udvalgte Blu-ray-skiver og via streamingtjenester ssom Netflix og Vudu. Den bedre lyd er ikke forbeholdt Ultra HD Blu-ray-skiver og findes sledes allerede p ldre Blu-ray-skiver. I England er BT TV begyndt at sende live-signaler i UHD og Dolby Atmos.


Encoding Komprimering


Du har mske allerede lst, at der med Ultra HD introduceres nye komprimeringsstandarder. Selvom det er muligt at komprimere UHD i MPEG4 AVC (ogs kendt som H.264) og selvom det har vret gjort p testkanaler, har branchen standardiseret en mere effektiv komprimeringsteknologi kaldet HEVC eller H.265. Standarden er allerede indbygget i dekoderchippen i nye tv-skrme og set-top-bokse. Den bruges ogs i enkoderhardware og software hos tv-leverandrerne. Det kan derfor forventes at fremtidige UHD-transmissioner (og mange HD-transmissioner) vil blive baseret p HEVC-standarden.

Dykker man dybere, finder man flere varianter af MPEG og HEVC kaldet profiler og levels. 1080p HD bruger Main-profilen, level 4.1. Til UHD krves Main-profilen, level 5.0. 2160p50 og 2160p60 krver derimod Main10-profilen, level 5.1, hvor HFR krver Main10-profilen, level 5.2.


Connectivity Forbindelser


Digitale tv-skrme kan modtage videosignaler via eksterne enheder ssom set-top-bokse og medieafspillere via HDMI. Version 1.4a af stikstandarden kunne hndtere HD og sgar UHD, s lnge billedfrekvensen ikke oversteg 30 billeder per sekund. HDMI 2.0, introduceret i 2014, hvede billedfrekvensen til 60 for UHD. Den indeholder ogs en nyere version af systemet til at kopibeskytte indhold, HDCP 2.2. Ultra HD Blu-ray-afspillere og set-top-bokse krver, at HDCP 2.2 ogs understttes af tvet.

HDMI 2.0 understtter ikke HDR, men med version 2.0a tilfjede man understttelse af HDR10 og med version 2.0b kom HLG med i puljen. Heldigvis kan tv-skrme opgraderes fra 2.0 til 2.0a via en firmware-opdatering. At opgradere fra version 1.4a er endnu ikke muligt.

I princippet tilbyder HDMI 2.0 nok bndbredde til HFR (High Frame Rate) video, men ikke ved fuld 3840x2160 oplsning til Ultra HD kun ved en mellemliggende oplsning p 2560x1440 (det firdobbelte af 720p), som er gngs i PC/monitor kosystemet. Det er en af grundene til, at HDMI 2.1 blev til. Med en bndbredde p 48 Gbps kan HDMI 2.1 hndtere billedfrekvenser p op til 120 billeder per sekund ved oplsninger p 4K og udover. Udenfor tv-kden kan nye standarder som DisplayPort via USB-C eller MHL ogs anvendes.


Timing


Ovenfornvnte teknologier introduceres ikke samtidig i et stort fyrvrkeri. De introduceres lbende, hvilket bringer os lidt tttere p mlet hver eneste r, skridt for skridt. SDOer standard-definerende organisationer herunder srligt DVB Project og Ultra HD Forum arbejder p, at teknologier ikke blot specificeres korrekt, men ogs introduceres p en koordineret og trinvis mde.

Technology roadmap for Ultra HD



Hinsides UHD-1


Selv med UHD + HDR + NGA + HFR slutter udviklingen ikke. Til trods for, at det stadig debatteres i hvilken grad UHD lfter oplevelsen i stuen, argumenterer andre for, at oplsningen ikke er tilstrkkelig hj. Den japanske tv-branche i srdeleshed, med sttte fra Ministry of Internal Affairs and Communications, presser p for at introducere, hvad de kalder 8K vel sagtens et mere fngende navn end UHD-2, selvom oplsningen bliver 7680x4320p i stedet for filmverdenenes 8192x4320 oplsning.

Overgangen til UHD-2 har s store konsekvenser for hele optage-, produktions-, og distributionskden, at f selskaber udenfor Japan er klar til at g i dialog om det. LG, Samsung, Sharp og adskillige kinesiske producenter har fremvist 8K skrme p messer, men ud over at vre teknologi-blikfang, vil den eneste praktisk anvendelige applikation indenfor overskuelig fremtid vre digitale skilte samt skrme til grafiske designere og fotografer, som skaber eget indhold.

Nogle vil argumentere for (det har bl.a. Sony gjort), at den eneste fordel ved 8K er at kunne muliggre VR og brillefri 3D med en effektiv oplsning p 4K. De har muligvis en pointe.


Hvad nu?


Det str klart, at teknologierne til opn perfektion indenfor TV, endnu ikke er p plads. Det str ikke engang krystalklart, hvornr hver enkelt brik skal falde i hak eller hvordan det altsammen skal lses. Skal man som forbruger vente p, at det hele er p plads? Nppe, for s kommer man til at vente mange r endnu. Hvis forbrugerne stopper med at kbe tv-skrme, vil udviklingen g i st og tv-producenterne vil ikke best. Der vil altid vre noget nyt og bedre i horisonten end det, som du kan finde p hylderne i butikken i dag. Srligt hvad angr 8K, skal branchen (srligt forbrugerelektronikbranchen) vre omhyggelig med at afstemme forventninger for at undg, at forbrugere udskyder kbet for lnge.

Branchen skal samtidig holde in mente, at der i kosystemet vil vre et virvar af enheder tilkoblet. Der vil vre SD, HD og UHD-skrme. Alene UHD-segmentet vil best af ldre skrme, skrme med udvidet farverum og skrme med HDR og udvidet farverum. Fragmenteringen vil blive vrre, nr HFR gr entr.

Ultra HD Blu-ray-afspillere og set-top-bokse til tv-tjenester krver HDCP 2.2 for at levere UHD. De frste Ultra HD-skrme, som blev solgt i 2013 og sgar i 2014 kan kun modtage HD-kvalitet fra disse kilder, hvilket vil skuffe kberen. Afhngigt af implementeringen vil visse tv-signaler i HDR ikke engang virke p SDR-skrme, og hvis der kommer hul igennem, bliver det muligvis kun til skrme, som hndterer strre farverum, hvilket dog er strstedelen af bestanden af UHD-skrme i dag.

Ultra HD Blu-ray-afspillere er fleksible nok til at skifte imellem HDR og SDR og fra UHD til HD. For streamingtjenester ssom Netflix og Amazon er det relativt nemt at tilpasse sig denne fragmenterede bestand af fremvisningsskrme, selvom de dog vil opleve, at antallet af enkodningsprofiler ges. For broadcastere af tv-kanaler er det nppe en mulighed at imdekomme nskerne fra hvert brugersegment via et tilpasset tv-signal. De har simpelthen ikke rd til bndbredden i srligt det terrestriske net, men ogs i parabol- og kabelnet.


Konklusion


Hvad det betyder, er grundlggende, at der med introduktionen af hver ny, fremtidig teknologi, sikres kompatibilitet med eksisterende udstyr i s hj grad som muligt samt en yndefuld udfasning, nr og hvis det er pkrvet. Tv-industrien har hverken rd til at fremmedgre de kunder, som investerer i ny teknologi tidligt, eller rd til at klippe bndet til massemarkedet.


Fodnoter

Om diagrammet:
  • Visse funktioner i tv-skrme kan blive tilgngelige fr de inkluderes i retningslinjerne. Diagrammet prioriterer retningslinjer.
  • Kreplanen ser anderledes ud for hhv. erhvervelse, produktion og distribution. Diagrammet reflekterer distribution.
  • Diagrammet forsger ikke at fremvise afhngighed eller korrelation imellem linjerne.

    Fakta:
  • HDMI 2.0 understtter 1080p100, men ikke 2160p HFR
  • HDMI 2.0a understtter HDR10
  • HDMI 2.0b understtter herunder HLG
  • HDMI 2.1 understtter HDR med dynamiske metadata, men Dolby Vision virker fra HDMI 1.4a og opefter
  • Dolby Vision understtter allerede 12-bit farvedybde. Dette er muligt via Ultra HD Blu-ray
  • 10-bit kan bruges sammen med SDR
  • Dynamiske metadata kan bruges med p60
  • HFR kan bruges med statiske metadata
  • WCG virker med HDMI 2.0
  • NGA er allerede taget i brug med SDR

    Spekulation:
  • Phase B vil sandsynligvis begrnse streaming til Level 5.1, hvilket er 25601440 @ 120fps til HFR
  • DVB undersger muligheden for at understtte dynamiske metadata. Hvis det vlges som standard, sker det i 2019.


    Yoeri Geutskens er hollnder og har arbejdet i forbrugerelektronikbranchen i over 15 r med bde produkter og teknologier, herunder DVD-optagere, Super Audio CD og Blu-ray. Han skriver om HD lyd og billede. Du kan finde Yoeris blogs om Ultra HD, 4K, HDR og relaterede emner p @UHD4k og @UltraHDBluray.



  • Del p:


    Flere fokusartikler

    TV frit valg

    Guide: Den billigste tv-pakke

    11 Dec 2017 | Torben R, Rasmus L |
    Filmtjenester online

    Guide: Filmtjenester p nettet

    01 Dec 2017 | Rasmus Larsen |
    HDR formater

    HDR videoformater - fremtidsudsigterne

    13 Nov 2017 | Yoeri Geutskens |
    Vejen til himlen

    Vejen til TV-himlen

    18 Oct 2017 | Yoeri Geutskens |
    Motion Interpolation

    Guide: Sdan undgr du "soap opera" effekten p dit TV

    11 Oct 2017 | Rasmus Larsen |
    Streamingbokse

    Apple TV 4K vs. Nvidia Shield vs. Chromecast Ultra m.fl.

    24 Sep 2017 | Rasmus Larsen |
    iTunes 4K HDR

    Liste: Film i 4K HDR klar i iTunes - danske priser lavere end UHD Blu-ray

    15 Sep 2017 | Rasmus Larsen |
    BeoVision Eclipse

    Frste indtryk af B&O BeoVision Eclipse

    11 Sep 2017 | Rasmus Larsen |