Har du brug for 1080p? - FlatpanelsDK
Har du brug for 1080p

Har du brug for 1080p?

07 Jul 2007 | Torben Rasmussen (@flatpanelsdk) |

Denne artikel er baseret på originalmateriale fremstillet af hometheaterhifi.com. Vi har her på siden opnået tilladelse til at bruge materialet og vi har selv konstrueret illustrationerne med inspiration fra kildematerialet. Da original materialet er tilegnet NTSC systemet i USA har vi tilføjet forklaringer for PAL hvor det er nødvendigt.

I denne artikel vil den mere tekniske side af 1080p formatet blive forklaret og vi vil prøve at ridse nogle af de fordele og ulemper op, som formatet bringer med sig. Du vil få forklaret forskellen på 1080i og 1080p, høre mere om formatet 1080p24 og se hvordan dit TV behandler signalerne fra forskellige kilder.

1080p, eller 1080 progressive, er et meget høj opløseligt video format og ligeledes en høj opløsning for et TV. Det er en af de ATSC HDTV specificerede formater der også indeholder 720p, 1080i og 1080p. Hvis du er entusiast eller bare en lille smule interesseret i hjemmebiografer eller avancerede TV løsninger, så har du uden tvivl hørt termet 1080p og i så fald har du næsten med garanti også modtaget forkert information omkring det på et eller andet tidspunkt. Typiske misforståelser omfatter udsagn som ”ingen medier kan holde på formatet”, ”der kræves en enorm skærm for at drage fordel af det” eller ”det er ikke noget du bør gå op i på nuværende tidspunkt”. Hvis du var ligeglad med 1080p før, så vil denne artikel ændre din holdning.

For at forstå 1080p, er det nødvendigt først at forstå videoformatet 1080i (1080 interlaced). For at få det størst mulige udbytte af denne artikel bør du læse den fra start til slut, så modstå fristelsen og læs den i fuld længde – spring ikke direkte til konklusionen.

Denne artikel omhandler ikke de buzz-words som forhandlere og producenter klistrer på deres produkter, såsom fullHD og HD-ready. Hvor førstnævnte blot dækker over at opløsningen på et TV er 1920x1080, så er sidstnænvte et sæt kriterier som et TV skal opfylde for at få dette klistermærke sat på. Det kan du læse mere om her:

http://www.flatpanels.dk/tvkoebsguide.php#4

1080i vs. 1080p: Det er alt sammen et spørgsmål om tid


1080i er det højest opløselige format i HDTV ATSC specifikationen, sammen med formaterne HD DVD og Blu-ray medierne. 1080p angives ofte som havende højere opløsning end 1080i, og fra et hvis synspunkt er det da også sandt, men i den brede forstand er det ikke. 1080i og 1080p har samme opløsning idet de begge består af 1920x1080 punkter. Dvs. et billede er opbygget af 1080 separate horisontale linier, hver med 1920 samples pr. linie (eller pixels pr. linie) – se billedet herunder.


Forskellen mellem"i" og"p" skal ikke findes i opløsningen, men derimod i tidsdomænet. I et" ægte" eller "native" 1080i HDTV system er den temporale (tidsmæssige) opløsning på 60 Hz. Billedet samples, eller opdateres om du vil, én gang hver 1/60 af et sekund. Som ethvert andet interlaced format er det dog kun halvdelen af linierne der samples hvert 1/60 af et sekund. Optageenheden, eksempelvis et videokamera, samler ikke alle 1920x1080 punkter på én gang, men derimod sampler det i felter. Et enkelt felt består af hver anden linie ud af det totale billede, så i det ulige felt har vi linierne 1, 3, 5 osv. op til 1079 og i det lige felt har vi linierne 2, 4, 6 osv. op til 1080 (se billedet herunder hvor princippet er illustreret).



I et interlaced system vil kameraet sample et felt (lad os sige det ulige) og 1/60 af et sekund senere vil det sample det lige felt, en 1/60 af et sekund senere vil det sample det ulige felt og så fremdeles. Disse vekslende felter i en 1080i kilde udgør altså hver halvdelen af billedet.

Den korte betegnelse for dette format er 1080i60. Det der optages, opdateres altså hvert 1/60 af et sekund, men kun halvdelen af linierne bliver brugt i hver opdatering. Dette har én fordel og en masse ulemper.

Den ene dyd af dette format er opdateringsfrekvensen, idet det du optager fanges 60 gange i sekundet, hvorimod en normal film kun fanges ved 24 Hz (24 gange pr. sekund), hvilket er en stor fordel i situationer med hurtige bevægelser, som eksempelvis en fodboldkamp.

Ulemperne ved et interlaced format er at de vekslende felter kun komplimenterer hinanden hvis det der ikke optages er i bevægelse. Hvis dette er tilfældet, så vil summen af de lige og ulige felter give dig et komplet kontinuert 1920x1080 billede og alt står skarpt. Hvis der derimod er bevægelse på skærmen, så går det galt idet ét felt (f.eks. alle de ulige linier) fanger én position i billedet og det næste felt (alle de lige linier) fanger den næste position. De to felter komplimenterer ikke længere hinanden og artefakter vil fremkomme såsom ”jaggies”, linie ”twitter” og andre visuelle afvigelser er normale sideeffekter ved et interlaced format (se herunder).




Animationen ovenover viser et objekt i bevægelse vil befinde sig i forskellige positioner ved hver opdatering, dvs. objektet er i én position når de ulige linier opdateres og når de lige linier opdateres. Dette giver den såkaldte"kam-effekt". Læg dog også mærke til at områder der ikke er i bevægelse fremstår i fuld opløsning.



Ovenstående animation viser den skælven der er karakteristisk for et interlaced system.

Hvad har alt dette med 1080p at gøre?


1080p er forskelligt fra 1080i i den henseende at alle 1920x1080 punkter (dvs. alle 1080 linier) samples og vises på displaet på én gang. Ingen lige og ulige linier. Ingen kameffekt. Ingen skælven i billedet. Bare et perfekt stillestående billede. Men hvad så hvis vores HDTV ikke understøtter 1080p - er det så overhovedet relevant? Det ser vi nærmere på nu.

Først må vi lige forklare hvordan og hvorfor et 1080i signal skal omdannes bedst muligt til 1080p for at udnytte potentialet af nutidens digitale displays, såsom LCD og plasma TV og LCD/DLP projektorer.

Som nævnt tidligere, er formatet 1080i60 den højeste opløsning noget TV-medie tilbyder i dag (for NTSC - 1080i50 for PAL, hvilket forklares senere). Det er ret intuitivt at tænke sig at ved blot at fremvise dette format får du det bedst mulige billede. Problemet er blot at CRT verdenen stadig spøger i baghovedet på producenterne, så det er rent faktisk ikke muligt at købe et TV der er i stand til at fremvise formatet! CRT TV er den eneste type displays der rent faktisk viser interlaced materiale. Det er den eneste type displays der skiftevis opdaterer de ulige og de lige linier. Med andre ord er det den eneste type TV der vise et råt 1080i60/50 signal. Men CRT er dødt! Det er et faktum du kan få bekræftet ved at kigge ned i den nærmeste elektronikforhandler. Fremtiden tilhører fladskærmene.

Fladskærms-TV såsom LCD eller plasma (eller en hvilken som helst anden teknologi med et fast antal pixels) har en given tilstand der kaldes"native opløsning". Dvs. de kan kun vise det antal pixels som skærmen fysisk er konstrueret til at fremvise på panelet, såsom 1024x768, 1366x768 og 1920x1080 for at nævne et par eksempler. Alt materiale med andre opløsninger en skærmens"native opløsning" skal skaleres for at passe til formatet af skærmen.

En vigtig pointe er dog at ingen fladskærmsteknologi med et fast antal pixels (ud over nogle tidlige plasma-displays) vises interlaced. Dvs. selvom du kan fodre dem med interlace signaler såsom 1080i60, skal signalet på den ene eller anden måde konverteres, eller "de-interlaces", til et progressivt feed og derefter skaleres til skærmens native opløsning, hvad den så end er. Der er intet alternativ: Enten sker skaleringen i TV'et, i medieafspilleren eller i en eller anden mellemliggende processor, men tag ikke fejl: Hvis du ser 1080i60/50 på alt andet end et CRT TV så er det blevet de-interlaced.

Som med så mange andre ting er der en rigtig måde at gøre det på og der er en forkert måde at gøre det på. Den forkerte måde at de-interlace på, hvilket selvfølgelig også er den billige måde, er simpelthen at skalere et 540 liniers felt til skærmens native opløsning. Dette medfører at uanset hvad din skærms fysiske opløsning er, 720 linier, 768 linier eller måske 1080 linier, så vil denne type de-interlacing medføre at du kun får vist et billede der består af 540 faktiske linier. Husk på hvad der blev fortalt ovenover: Hvis billedet står stille skal de to felter summere op til at give et komplet 1920x1080 billede.

Du har allerede set hvordan et 1080i billede vist ved 1080i ser ud i den sidste animation i forrige afsnit, men denne type billede forudsætter altså et TV der kan vise interlaced, hvilket din fladskærm ikke kan.

Animationen herunder viser dig hvordan billedet kommer til at se ud hvis billedet de-interlaces på den forkerte måde. Hele billedet reduceres til 540 liniers opløsning, hvilket vil sige at hvis din skærm har en native opløsning på 1366x768 så spilder du altså 33% af det du har betalt for.



Den rigtige måde at processere et 1080i signal på er at de-interlace det til 1080p (uanset hvad skærmens native opløsning er) ved hjælp af"motion adaptive de-interlacing". Dette er en proces der involverer detektion af hvilke områder i billedet der er i bevægelse og hvilke der ikke er. Herefter kombineres felterne fra de stillestående elementer imens områderne med bevægende elementer interpoleres (dvs. at farveværdierne midles). Hvis du har en 1080p skærm så er vi nu færdige fordi resultatet er et 1080p signal. Hvis du har en skærm med en anden opløsning skal signalet nu skaleres til skærmens native opløsning. Så selvom du har en skærm med 720 linier, så skal skærmen være i stand til at håndtere et 1080p signal indvendigt for at maksimere udbyttet fra en 1080i kilde. Dette er altså en vigtig faktor når du køber et nyt TV - det skal kunne håndtere 1080p signaler selvom det ikke nødvendigvis har 1080 liniers opløsning!

På animationen herunder kan du se hvordan en korrekt de-interlacing ser ud. Det er kun det område der er i bevægelse der reduceres i detaljegrad. Resten af billedet har fuld opløsning. Dvs. selvom din skærm måske ikke har 1080 liniers opløsning, vil du stadig få maksimalt udbytte af dit udstyrs potentiale.



Native 1080p materiale: Den skjulte sandhed


1080p eksisterer i dag kun som et 24 billeder pr. sekund format og bruges eksempelvis på Blu-Ray medier. Forkortelsen for dette er 1080p24 i analogi med 1080i60 forkortelsen. Vi bør i denne forbindelse gøre opmærksom på at det europæiske TV-signal (PAL) og det amerikanske TV-signal (NTSC) ikke kører ved samme frekvens. NTSC opererer ved 60 Hz hvor PAL kører ved 50 Hz. SD materiale sendes desuden kun ved 480 liniers opløsning over NTSC men med 576 liniers opløsning over PAL. Som udgangspunkt vil vi se på tilfælde hvor frekvensen er 60 Hz for bekvemmelighedens skyld og udvide begreberne til PAL til sidst.

Det meste af det HD materiale du kan få fat i idag falder ind i to kategorier: Enten er materialet skudt med et digitalkamera ved 1080p24 eller også er det skudt med et 35 mm kamera og overført til selvsamme digitale 1080p24 format. De fleste NTSC TV kan i dag også kun modtage 1080i60 signaler og derfor er det altså nødvendigt at gøre noget ved det ellers så perfekte billede for at få det vist på et TV der kun modtager 1080i60 signaler. Hvordan får du så fingre i dette 1080p24 materiale hvis dit TV kun kan tage imod 1080i60? For at forstå dette, må vi se lidt mere på det tekniske aspekt af at overføre 1080p24 til 1080i60 (NTSC) – igen for en bekvemmeligheds skyld og vi udvider til PALs 50 Hz bagefter.

Fra 24 billeder til 60 – og tilbage igen


Lad os se på en sekvens bestående af 4 billeder. Det første billede af vore p24 kilde bliver delt i to felter: De ulige og de lige, som vi kender fra før. Hvert felt består igen af præcist halvdelen af det originale billede. Vi kan dog ikke fortsætte med blot at opdele på denne måde idet vi da vil ende på 48 billeder pr. sekund og ikke 60. Af den grund vil hvert andet billede bestå af de samme to ulige og lige felter, men nu tilføjes det første felt endnu en gang.

Det tredie billede opdeles igen i to felter, ulige og lige og med det fjerde har vi igen tre felter hvoraf det ene er en dublikat af det første. Dvs. vi ender med et 2-3 mønster i feltopbygningen og hermed rammer vi 60 billeder pr. sekund alligevel - 10 felter for hvert 4. billede (se animationen nedenfor).



For at rekonstruere 1080p24 i dit TV skal TV'et altså blot smelte de ulige og lige felter sammen igen og smide det ekstra duplikat væk. Der er dog lige den hage at almindelige LCD og plasma-TV jo ikke opdaterer ved 24 Hz (nogle nyere TV har dog mulighed for det nu – det kommer vi ind på om lidt). For at få opdateret TV'et korrekt som 1080p60 bruges derfor samme 2-3 algoritme, som også blev benyttet til at omdanne materialet ovenfor - altså vi viser det første billede 2 gange, det andet billede 3 gange, det tredie 2 gange osv. hvilket igen giver os 60 Hz opdatering. Konsekvensen af at opdele billedet på denne måde er dog også at billedet ikke bliver helt så flydende som det burde være, hvilket vil kunne ses på eksempelvis panoreringer.

Og fra 60 Hz til 50 (PAL)


Med NTSC kan du altså se at de 24 billeder pr. sekund passer ret godt overens med opdateringsfrekvensen, men filmen knækker når vi flytter til Europa hvor frekvensen jo er 50 Hz. Her virker sekvensen 2-3-2-3 ikke, så her har producenterne været nødt til at indføre nogle nye tiltag. For at få en heltalsdivision af 50 speeder man så og sige de 24 billeder pr. sekund op til 25 billeder pr. sekund ved at øge hastigheden af filmen med 4% idet 24x(1+0.04)=24.96. Det er ikke umiddelbart en ændring du vil lægge mærke til, men man kan argumentere for at dette trick ødelægger den oprindelige klipning af filmen.

Alt er dog ikke ren ulykke og håbløse opdateringsfrekvenser idet producenterne i stigende grad er begyndt at få øjnene op for 1080p24 signalerne, som tilbydes af de nye HD medier. På disse medier er materialet som sagt lagret ved 24 billeder pr. sekund og når dit TV beder om et 1080i60/50 signal, skal det altså konverteres som beskrevet ovenfor – men hvis dit TV nu kunne håndtere 24 billeder pr. sekund ved at opdatere ved frekvenser de er hele multiplums heraf ville alt være godt igen. Du kan allerede få produkter der udnytter dette, så hvis du påtænker dig at få det maksimale ud af dit HD materiale, vil det være en god idé at kigge efter denne feature. Pioneers plasma-TV opdaterer eksempelvis ved 72 Hz (=3x24). Men tag dig i agt! Selvom et TV kan modtage signaler som 1080p24 betyder det ikke nødvendigvis at den opdaterer ved multiplums af 24 Hz – ofte konverteres signalet blot i TV i stedet efter algoritmen beskrevet ovenfor så skærmen alligevel opdaterer ved 60/50 Hz.



Billedet herover viser de tre tilfælde hvor TV hhv. ikke kan modtage 1080p24 signaler, hvor det kan modtage signalerne men ikke har en opdateringsfrekvens der matcher det og til sidst hvor skærmen både kan modtage 1080p24 og har en opdateringsfrekvens der matcher.

Har du så brug for det?


Som nævnt så er forudsætningen for at nyde godt af alt det 1080p24 materiale, der er kodet til 1080i60/50, der findes derude, så skal du ikke blot have et TV med 1080 linier, men også et TV der er i stand til at de-interlace signalet ordenligt. Nogen vil måske argumentere for at man ikke kan værdsætte 1920x1080 punkers opløsning hvis man sidder langt fra skærmen (eller hvis skærmen ikke er stor nok). Hvis du tog et 28" 576i CRT TV og smed det 10 meter væk kunne man dog bruge det samme argument. Man kan også argumentere for at den gængse TV-køber ikke kan sætte pris på, eller enddog genkende, et signal i høj kvalitet. Denne påstand kan let eftervises ved at se på den kvalitet som man tager til takke med i dag - for eksempelvis at få klemt så mange TV-kanaler ned på sendenettet som muligt, har adskillige producenter brugt heftige kompressionsalgoritmer, der unægteligt efterlader kompressionsartefakter, men det er åbenbart ikke noget Hr. og Fru Danmark klager over.

Med den hat på, så kan man meget vel argumentere for at 1080p vs. 1366x768 (eller hvad du nu end har set dig lun på) er ligegyldigt. Vi er dog ikke Hr. og Fru Danmark her på siden og hvis du har læst så langt som dette, så hører du nok heller ikke ind i den kategori.

Opskalering af SD materiale


Lad os først se på hvad der sker med materiale i lav opløsning når det opskaleres. Med SD materiale såsom 720x576 opløsningen (PAL), må et højdefinitions-TV ganske rigtigt betegnes som overkill. For at illustrere hvordan tingene går galt har vi herunder et par eksempler.

Det første viser et udsnit af et sæt vertikale linier der er forstørret (det oprindelige materiale er 1 pixel sort og 2 pixels hvid). Herunder illustreres den "billige" måde at opskalere et billede på. Scalar-chippen replikerer simpelthen data så det udfylder skærmarealet uden nogen form for interpolation eller filtrering. Ved første øjekast ser alt måske fint ud, men kig lige en gang til: Ved opskalering fra 720x576 til 1366x768 brydes symmetrien i 1 pixels sort og 2 pixel hvid, idet visse af linierne ikke længere har samme bredde som de andre og det hvide mellemrum har også en anden bredde. Det samme gør sig gældende i 1920x1080 opløsningen, dvs. 2:1 symmetrien er blevet brudt.



Hvis man i stedet gør det på den"rigtige" måde, skal billedet igennem en interpolation og filtreringsalgoritme. I animationen herunder ses hvordan dette foregår og forskellen er tydelig. Hvor symmetrien før blev brudt forsøger scalaren nu at kompensere for dette ved at hjælpe af interpolation og filtrering, hvilket bevirker at øjet opfatter linierne som værende symmetrisk forskudt. Læg mærke til at metoden gør at det"sorteste sted" på linien ikke altid forekommer på samme position på linien. Denne metode må nødvendigvis udtvære billedet, hvilket medfører en reduktion i detaljer og en nedgang i kontrast idet vi nu har langt flere gråtoner og færre sort/hvide områder.



Med en opskalering kan vi således se at des flere linier vi har at gøre med, des nemmere er det at undgå forvridning af billedet (forvridningen af bjælkerne bliver mindre hvis du har flere pixels til rådighed til at tegne den med). Dvs. i den henseende er der altså fornuft i at vælge den højeste opløsning muligt. På samme måde er det muligt at gøre interpolationer mere ensartede.

Nedskalering af 1080p materiale




Men hvad så med det omvendte tilfælde? Kan man ikke bare nedskalere et 1080 signal til en mindre skærm og placere sig længere væk og så argumentere for at man ikke kan se forskellen? Animationen herunder viser det omvendte tilfælde hvor vi starter med et 1920x1080 punkters billede og derefter nedskalerer det. Læg mærke til hvordan de fine detaljer giver anledning til moirémønstre - denne effekt er yderst synlig uanset om man kan se den fine struktur på det originale billede eller ej!



Nogen vil måske påstå at sådanne fine mønstre aldrig vil forekomme i et rigtigt billede, men også her må vi sætte et spørgsmålstegn. Frontgrillen på en lastbil i det fjerne er et glimrende eksempel på et sådant mønster. Du skal dog huske på at normale billeder med varierende indhold yderst sjældent viser sådanne mønstre over hele skærmarealet, så du vil naturligvis ikke opleve disse moirémønstre overalt på din skærm bare fordi skærmen nedskalerer 1080p signaler til 720p!

Med dét sagt, skal du også være opmærksom på at langt de fleste signaler i dag er komprimerede på den ene eller den anden måde, således at et 1080p signal reelt set ikke leverer den fulde 1080p kvalitet. Derfor kan man med rette påstå at du ikke altid vil få glæde af 1080p materiale på et 1920x1080 display, men derimod altid vil have glæde af 1080p signaler på et 1280x720 display. Ergo kan det altså ofte være vigtigere at have kildematerialet i orden og så måske have en lavere opløsning. Dette bliver yderligere forstærket hvis man tager størrelse vs. siddeafstand i betragtning, hvilket vi kort beskriver herunder.

Før du køber...


Nu har vi prædiket for 1080p i en lang artikel og du er sikkert allerede nu overbevist om at du skal have en skærm med 1920x1080 punkters opløsning, men hvad med størrelsen? At inkludere en hel guide til hvor stor din skærm bør være i denne artikel vil blive alt for omfattende. I stedet kan du kigge på vores næste artikel, der linker siddeafstand med nødvendig skærmstørrelse ved givne opløsninger af skærmpanelet:
Er dit TV stort nok til 1080p?

Pointen af denne artikel er at man, i en siddeafstand på ca. 3.5 m, skal have en skærm på mindst 88” for at drage maksimalt nytte af den høje opløsning (for at du kan se forskellen med et normalt syn). Så selvom ovenstående antyder at 1080p kan betyde absolut lykke, så er det altså ikke sikkert at dine øjne kan skelne de fine detaljer i billedet alligevel, så derfor falder betydningen af 1920x1080 punkters opløsning måske alligevel drastisk med mindre du har pengepungen i orden.

Det siger desuden sig selv at 1920x1080 ikke i sig selv er et kvalitetsstempel (selvom producenterne ofte gør det til det). Resten af mekanikken og elektronikken skal selvfølgelig også være i orden!

Konklusion


Som du kan se af de ovenstående eksempler, så betyder 1080p altså noget. Om du behøver at løbe ud og købe et 1080p display med det samme er nok mere af en smagssag for i sagens natur er der jo andre faktorer der spiller ind end lige netop kildematerialet. Det værende sig kalibrering, omgivelser, brugsmønster osv. og ikke mindst prisen på et fullHD display. På bundlinien, udelukkende fokuserende på opløsningen, så er 1080p kongen.

Kilde: http://www.hometheaterhifi.com/volume_14_1/feature-article-1080p-3-2007-part-1.html



Del på: