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 nste generation af oplsning efter Full HD. Men hvad betyder det rent faktisk for vores tv-skrme, 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 fladskrms-tv begyndte at komme frem. De var ikke bare dyre, men man begyndte ogs at tale om HD (High Definition), som bnede en helt ny verden af detaljer i film, tv-udsendelser og spil. Fr fladskrmene var vores tv-skrme og tv-signaler i SD (Standard Definition, typisk 720x480 pixels).

Sony 4K-tv
Sony er en af de tv-producenter, som satser stort p 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 fladskrms-tv har Full HD-oplsning, men det indhold som vi fordrer dem med er ofte i den lavere 720p-oplsning. Der er s at sige to sider i ligningen: vores fremvisningsudstyr og indholdet vi modtager. Et groft skitseret overblik over oplsningen p 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 ogs gr under forkortelsen UHD eller 4K (4K er strengt set et biografformat, men bruges ogs om Ultra HD. Det samme glder i vrigt for 2K). Ligesom HD-standarden, der i dag dkker over bde 720p og 1080p, s dkker Ultra HD over bde 4K (ogs kaldet 2160p, 3840x2160 pixels) og 8K (ogs kaldet 4320p, 7680x4320 pixels). Som du nok fornemmer, s er der total navneforvirring, s for at undg yderligere forvirring har branchen foreslet, at vi dkker 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 oplsning er ret markant, hvilket bedst kan illustreres sledes:

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


    Det var oplsningen. Lad os skynde os videre.

    Ultra HD er ikke kun en oplsning

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

    Billeder per sekund


    Ultra HD handler om meget mere end bare oplsning og pixels; det er formatet, som skal definere fremtidens tv
    Ultra HD dkker naturligvis frst og fremmest over bde 4K og 8K-varianterne, men der lgges ogs op til at man ger antallet af billeder per sekund (ofte kaldet frekvens, Hz eller fps). Igen krves 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 p en spilkonsol, men op til 120 fps p en PC. Med andre ord er der stor forskel p hvor mange billeder man ser per sekund afhngigt af de forskellige formater og derfor hvor flydende video virker. Med Ultra HD lgges op til at film og tv-udsendelser kan optages og gengives i helt op til 120 fps; alts 120 billeder per sekund. Ultra HD-standarden vil understtte 24, 25, 48, 50, 60 og 120 fps.

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

    Farver

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

    Det menneskelige je er i stand til at registrere en vis mngde farver. Vi kan ikke se f.eks. infrard (du kan f.eks. ikke se det lys som din fjernbetjening sender af sted mod tvet) og vi kan heller ikke se en masse andre farver. Det typiske menneske kan sledes se farverne, som illustreres i farvespektrumgrafen herunder.

    Rec.2020 farvespektrum
    Hele grafen reprsenterer det antal farver det menneskelige je 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-skrme, projektorer og kameraer kan dog ikke matche alle farverne, s man har defineret et mindre farvespektrum, som filmfolk og skrmproducenter dermed kan arbejde ud fra i flles flok. Det nytter nemlig ikke noget, at alle benytter forskellige farvespektrum. I grafen ovenfor er bde 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 f betydeligt flere farver at arbejde med. Derfor udvider man ogs 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 sdan relativt simpelt. Nr man arbejder med 8-bit per farve betyder det, at man kan definere 256 nuancer (2^8 = 256) af henholdsvis rd, grn og bl, der er de tre farver man bruger som grundfarver i en skrm. Med andre ord kan man skabe 256 nuancer af rd, 256 nuancer af grn og 256 nuancer af bl. 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 vlges 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. Bemrk hvordan farvenuanceringen forbedres lbende. Vi kan ikke vise jer 30-bit og 36-bit farver, da jeres skrm ikke kan vise det, billeder fra Wikipedia


    Med Rec.2020 fr man en strre palette af farver (et strre farvespektrum) s derfor giver det ogs mening at have flere farvenuancer at vlge fra. Derfor er 12-bit farver inkluderet i Ultra HD-standarden. Med 12 bit kan der vlges 4096 nuancer (2^12 = 4096) af hhv. rd, grn og bl. S krer man samme regnestykke igennem og lander p 68,71 milliarder farver.

    Der findes ogs et mellemniveau p 10-bit i Ultra HD-standarden, s et overblik kan se sledes 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-skrme, kameraer og filmproduktioner ikke behver at gre brug af de nye muligheder for bedre farver og flere billeder per sekund, men potentielt kan alle disse ting indg. Som du nok kan gtte, stiller det ekstremt hje 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 mngder data vi her taler om.

    Men hvordan fr man s Ultra HD?

    Det var en masse tal, s lad os prve at g videre til en praktisk diskussion af, hvordan vi s fr Ultra HD ind i stuerne. Der tales meget om Ultra HD-fladskrme, men der skal naturligvis ogs film, tv-serier eller spil i den hje oplsning til fr det bliver rigtig sjovt.

    Normalt ser fdekden sledes ud.

    Fdekden for Ultra HD
    Fdekden


    Med andre ord skal Ultra HD alts adopteres i alle led.
  • Filmbranchen bruger stadig i hj grad film til at optage, men man gr 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 vnne sig til ogs at tage strre farvedybde og et hjere antal billeder per sekund med i deres redigering. Det betyder formentlig, at de skal udskifte en del udstyr, herunder deres skrme.
  • Der skal vre en distributionsform, hvad enten den s er fysisk eller virtuel. Blu-ray kan ikke levere Ultra HD. Internettet kan, men mange har for langsomme forbindelser (og intet udstyr).
  • Tvet eller projektoren - skal kunne vise Ultra HD-formatet

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

    Ultra HD-fladskrme er p vej ud i handlen med 3840x2160 (4K) oplsning (fra Sony, LG, Sharp, Samsung m.fl), men vi har stadig ikke fet svar p om de ogs kan vise bedre farvedybde og om de kan vise flere billeder per sekund. Kan de ikke vise 48 fps i 4K-oplsning, s kan du ikke eksempelvis ikke nyde Hobbitten som den blev skabt. Men der er mere at bekymre sig om. Ls videre i nste afsnit.

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

    Nr vi s fr de imponerende Ultra HD-fladskrme hjem i stuerne, hvordan fr vi s indholdet ind i skrmene? Vi taler ikke om, hvor man kan kbe film i 4K, men hvordan vi rent faktisk fr skubbet de flotte billeder ind i tv-skrmen. Lige nu er der flgende udfordringer:

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

    Alle tre aspekter skal lses samtidig. Der tales om, at nste version af HDMI-stikstandarden vil understtte 4K i op til 60 fps, men det er en rimelig kortsigtet lsning, hvis man ikke gr all-in. Hvad med 120 fps, bedre farver og 3D? Der tales ogs om, at Blu-ray mske skal understtte 4K, men igen tales der mest om de laveste elementer af Ultra HD igen en meget kortsigtet lsning.

    Med disse begrnsninger taget i betragtning, br first-movers nok tnke sig om en ekstra gang


    I stedet taler man om, at Blu-ray helt kan udg - 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. Fr distribution af Ultra HD bliver en realitet skal man dog have mere effektiv komprimering. Det glder uanset om fremtiden tilhrer en fysisk skive eller levering via internettet.

    Det er her H.265-komprimering (ogs 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. P samme mde taler man om at H.265 skal muliggre Ultra HD og bedre videostreaming til mobile enheder. En af fordelene ved videostreaming via internettet er, at det lader os springe bde et fysisk format OG HDMI-kabel over. Tvet skal bare have et internetstik i bagdelen eller endda bare kobles p trdlst netvrk i hjemmet og s er man krende. Det er hvert fald visionen. Alternativet er at bruge en boks, men s skal der ogs en ny HDMI-standard til. Vi publicerer senere en dybdegende artikel om videokomprimering, herunder H.265.

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


    Vi str sledes foran en ny formatkrig, men denne gang bliver det ikke imellem to hndgribelige formater. Det bliver ikke en ny VHS vs. Betamax eller Blu-ray vs. HD-DVD. Vi har Blu-ray, et fysisk format af skiver, p den ene side, og internetstreaming, en virtuel motorvej som ikke kan ses, p den anden side. Formatkrigen har som sdan vret i gang i flere r, men den har vret uhndgribelig. Vinderen bliver ikke den med bedst billedkvalitet lige nu og her, men den med de strste perspektiver. Det er efterhnden svrt at argumentere for, at Blu-ray har nogen berettigelse, med mindre der sker noget ret drastisk.

    Ultra HD er fremtiden

    Vi hber, at vi med denne artikel har givet dig indblik i bde teknikken, udfordringerne og mulighederne i Ultra HD-formatet. Som du har set, s handler Ultra HD-formatet om meget mere end oplsning. Folk der argumenterer, at Ultra HD er ligegyldigt, glemmer, at formatet ogs bringer markante forbedringer med sig p farvegengivelse og billedfrekvens; alts hvor flydende video man kan skabe.

    Det er rigtig, at man skal have en relativ stor skrm, eller sidde tt p skrmen, for at udnytte oplsningen i Ultra HD hvad enten man taler om 4K eller 8K men man kan nemt udnytte nogle af de andre aspekter p langt mindre skrme.

    Er du klar til Ultra HD? Klar til det nste store skridt indenfor tv?
    Man kan kritisere Ultra HD for at stille store krav til bde afspillere, kabler og skrme. Man kan kritisere Ultra HD for at stille krav til ny, bedre komprimering og krav om nye formater eller distribution. Men i sidste ende, s er det svrt kritisere Ultra HD for andet end den indledende pris p produkterne, for standarden er bde ambitis og perspektivrig. I stedet synes vi, at man skal glde sig over mulighederne og i stedet rose Ultra HD for at drive udviklingen mod bedre afspillere, skrme og oplevelser. Ultra HD vil ogs medfre 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 p.

    Men vi er ogs realistister og vi er ikke overbevist om, at det er fornuftigt at kbe frste generation af Ultra HD-produkterne. Lige nu str det hen i det uvisse, hvordan de frste Ultra HD-fladskrme vil klare sig, nr 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 sdan en chip indbygget? Osv. Indtil der er mere klarhed omkring disse aspekter, kan vi ikke anbefale at investere.

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

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



  • Del p:


    Flere fokusartikler

    DR TV

    Guide: Klip kablet til tv-pakken

    15 Dec 2017 | Rasmus Larsen |
    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 |