Your browser is not Javascript enable or you have turn it off. We recommend you to activate for better security reasonVejen til TV-himlen - FlatpanelsDK

Vejen til TV-himlen

18 Oct 2017 | Yoeri Geutskens |

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

Der er grundlæggende seks udviklinger, som er undervejs i skrivende stund, hvoraf de fleste omtales som akronymer på tre bogstaver:
  • UHD eller Ultra HD – øget opløsning
  • 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 på dem en efter en.


Opløsning


For omkring 10 år siden påbegyndte tv-branchen et skift fra hvad vi i dag kalder SD (Standard Definition) TV til High Definition TV eller HDTV. Det øgede 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 aktører vælge at rykke fra interlaced til progressiv video. Den ultimative opløsning til HDTV er 1920x1080p.

Siden da har tendensen været, at forbrugere køber stadig større skærme (uden at øge afstanden), alt imens tv-producenter jagter nye funktioner, som kan sælge tv-skærme, samtidig med, at de forsøger at modarbejde en nedadgående pristendens. Det førte til introduktionen af Ultra HD; en opløsning på 3840x2160 eller med andre ord den dobbelte horisontale og vertikale opløsning af 1080p, hvilket giver fire gange flere pixels. Ultra HD-skærme blev introduceret på forbrugermarkedet i 2013 og har foreløbigt opnået relativ hurtig udbredelse – hurtigere end HDTV gjorde et årti tidligere, ifølge markedstal. Alligevel er udbredelsen dog ikke forløbet lige så hurtigt og omfattende, som branchen havde håbet på, så tv-producenter begyndte at kigge mod andre teknologier til overbevise køberne.


Dynamic range – Dynamikområde


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

Nogle af disse tekniske løsninger gør brug af dynamiske metadata, mens andre gør brug af statiske metadata og de resterende slet ikke gør brug af metadata. Der er et- og flerlags løsninger, som på forskellige måder sikrer kompatibilitet med ældre enheder. For yderligere baggrund se da The State of HDR mid-2017.


Color gamut – Farverum


“Wide Color Gamut” refererer til et større farverum end BT.709, som blev specificeret til HDTV. Til UHD-æraen har flere fronter valgt at mødes om, og standardisere, BT.2020 farverummet. HDR kræver mere eller mindre et større farverum, selvom brugen af større farverum dog ikke automatisk indebærer HDR. Forvent at ethvert Ultra HD-tv på markedet, som ikke understøtter HDR, kan afkode større farverum.


Deep color – Farveopløsning


I teorien ville større farverum og HDR være muligt med eksisterende 8-bit farveopløsning, men risikoen for ”banding” (streger i farveflader) ville være for stor. Både større farverum og HDR hjælpes gevaldigt på vej af overgangen fra 8-bit til 10-bit og 12-bit video. Sidstnævnte bruges primært i produktion, mens 10-bit bruges ifm. indholddistribution til forbrugerskærme. Bemærk at tallet her refererer til bit-dybden på hver subpixels, altså 8, 10, eller 12-bit for hver af hhv. R, G, B (rød, grøn, blå) kanalerne, hvilket resulterer i 24, 30 eller 36 bits per pixel.


Frame Rate – Billedfrekvens


De første Ultra HD-skærme 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 øget opløsning stiger risikoen for at bevægelsesslør ses i billedet. Kuren er at øge den temporale opløsning til 100 / 120 billeder per sekund. Det kaldes HFR. Det estimeres, at en fordobling af billedfrekvensen fører til 50% højere båndbredde for det komprimerede videosignal – altså ikke 100% – fordi komprimeringseffektiviteten stiger i takt med billedfrekvensen.


Immersive audio – Fordybende lyd


Den bedste lydkvalitet, som kunne opnås via et tv-signal var indtil for ganske nylig 7.1-kanals Dolby Digital Plus. Selvom lyd i flere kanaler kan hæve graden af fordybelse i lyden, har Dolby (og DTS) valgt en anden løsning med en teknologi, som først 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 højttalerkonfigurationen er mere fleksibel og skalerbar.

Dolby Atmos til hjemmet kan håndtere op til ni højttalere i base-niveauet , op til 4 kanaler i loften samt en LFE-kanal til en subwoofer. Dolby Atmos er allerede tilgængeligt hjemme i stuerne via udvalgte Blu-ray-skiver og via streamingtjenester såsom Netflix og Vudu. Den bedre lyd er ikke forbeholdt Ultra HD Blu-ray-skiver og findes således allerede på ”ældre” Blu-ray-skiver. I England er BT TV begyndt at sende live-signaler i UHD og Dolby Atmos.


Encoding – Komprimering


Du har måske allerede læst, at der med Ultra HD introduceres nye komprimeringsstandarder. Selvom det er muligt at komprimere UHD i MPEG4 AVC (også kendt som H.264) og selvom det har været gjort på testkanaler, har branchen standardiseret en mere effektiv komprimeringsteknologi kaldet HEVC eller H.265. Standarden er allerede indbygget i dekoderchippen i nye tv-skærme og set-top-bokse. Den bruges også i enkoderhardware og software hos tv-leverandørerne. Det kan derfor forventes at fremtidige UHD-transmissioner (og mange HD-transmissioner) vil blive baseret på 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 kræves Main-profilen, level 5.0. 2160p50 og 2160p60 kræver derimod Main10-profilen, level 5.1, hvor HFR kræver Main10-profilen, level 5.2.


Connectivity – Forbindelser


Digitale tv-skærme kan modtage videosignaler via eksterne enheder såsom set-top-bokse og medieafspillere via HDMI. Version 1.4a af stikstandarden kunne håndtere HD og sågar UHD, så længe billedfrekvensen ikke oversteg 30 billeder per sekund. HDMI 2.0, introduceret i 2014, hævede billedfrekvensen til 60 for UHD. Den indeholder også en nyere version af systemet til at kopibeskytte indhold, HDCP 2.2. Ultra HD Blu-ray-afspillere og set-top-bokse kræver, at HDCP 2.2 også understøttes af tv’et.

HDMI 2.0 understøtter ikke HDR, men med version 2.0a tilføjede man understøttelse af HDR10 og med version 2.0b kom HLG med i puljen. Heldigvis kan tv-skærme 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 båndbredde til HFR (High Frame Rate) video, men ikke ved fuld 3840x2160 opløsning til Ultra HD – kun ved en mellemliggende opløsning på 2560x1440 (det firdobbelte af ’720p’), som er gængs i PC/monitor økosystemet. Det er en af grundene til, at HDMI 2.1 blev til. Med en båndbredde på 48 Gbps kan HDMI 2.1 håndtere billedfrekvenser på op til 120 billeder per sekund ved opløsninger på 4K og udover. Udenfor tv-kæden kan nye standarder som DisplayPort via USB-C eller MHL også anvendes.


Timing


Ovenfornævnte teknologier introduceres ikke samtidig i et stort fyrværkeri. De introduceres løbende, hvilket bringer os lidt tættere på målet hver eneste år, skridt for skridt. SDO’er – standard-definerende organisationer – herunder særligt DVB Project og Ultra HD Forum arbejder på, at teknologier ikke blot specificeres korrekt, men også introduceres på en koordineret og trinvis måde.

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 løfter oplevelsen i stuen, argumenterer andre for, at opløsningen ikke er tilstrækkelig høj. Den japanske tv-branche i særdeleshed, med støtte fra Ministry of Internal Affairs and Communications, presser på for at introducere, hvad de kalder 8K – vel sagtens et mere fængende navn end ”UHD-2”, selvom opløsningen bliver 7680x4320p i stedet for filmverdenenes 8192x4320 opløsning.

Overgangen til UHD-2 har så store konsekvenser for hele optage-, produktions-, og distributionskæden, at få selskaber udenfor Japan er klar til at gå i dialog om det. LG, Samsung, Sharp og adskillige kinesiske producenter har fremvist ’8K’ skærme på messer, men ud over at være teknologi-blikfang, vil den eneste praktisk anvendelige applikation indenfor overskuelig fremtid være digitale skilte samt skærme 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 muliggøre VR og brillefri 3D med en effektiv opløsning på 4K. De har muligvis en pointe.


Hvad nu?


Det står klart, at teknologierne til opnå perfektion indenfor TV, endnu ikke er på plads. Det står ikke engang krystalklart, hvornår hver enkelt brik skal falde i hak eller hvordan det altsammen skal løses. Skal man som forbruger vente på, at det hele er på plads? Næppe, for så kommer man til at vente mange år endnu. Hvis forbrugerne stopper med at købe tv-skærme, vil udviklingen gå i stå og tv-producenterne vil ikke bestå. Der vil altid være noget nyt og bedre i horisonten end det, som du kan finde på hylderne i butikken i dag. Særligt hvad angår ’8K’, skal branchen (særligt forbrugerelektronikbranchen) være omhyggelig med at afstemme forventninger for at undgå, at forbrugere udskyder købet for længe.

Branchen skal samtidig holde in mente, at der i økosystemet vil være et virvar af enheder tilkoblet. Der vil være SD, HD og UHD-skærme. Alene UHD-segmentet vil bestå af ældre skærme, skærme med udvidet farverum og skærme med HDR og udvidet farverum. Fragmenteringen vil blive værre, når HFR gør entré.

Ultra HD Blu-ray-afspillere og set-top-bokse til tv-tjenester kræver HDCP 2.2 for at levere UHD. De første Ultra HD-skærme, som blev solgt i 2013 og sågar i 2014 kan kun modtage HD-kvalitet fra disse kilder, hvilket vil skuffe køberen. Afhængigt af implementeringen vil visse tv-signaler i HDR ikke engang virke på SDR-skærme, og hvis der kommer hul igennem, bliver det muligvis kun til skærme, som håndterer større farverum, hvilket dog er størstedelen af bestanden af UHD-skærme i dag.

Ultra HD Blu-ray-afspillere er fleksible nok til at skifte imellem HDR og SDR og fra UHD til HD. For streamingtjenester såsom Netflix og Amazon er det relativt nemt at tilpasse sig denne fragmenterede bestand af fremvisningsskærme, selvom de dog vil opleve, at antallet af enkodningsprofiler øges. For broadcastere af tv-kanaler er det næppe en mulighed at imødekomme ønskerne fra hvert brugersegment via et tilpasset tv-signal. De har simpelthen ikke råd til båndbredden i særligt det terrestriske net, men også i parabol- og kabelnet.


Konklusion


Hvad det betyder, er grundlæggende, at der med introduktionen af hver ny, fremtidig teknologi, sikres kompatibilitet med eksisterende udstyr i så høj grad som muligt samt en yndefuld udfasning, når og hvis det er påkrævet. Tv-industrien har hverken råd til at fremmedgøre de kunder, som investerer i ny teknologi tidligt, eller råd til at klippe båndet til massemarkedet.


Fodnoter

Om diagrammet:
  • Visse funktioner i tv-skærme kan blive tilgængelige før de inkluderes i retningslinjerne. Diagrammet prioriterer retningslinjer.
  • Køreplanen ser anderledes ud for hhv. erhvervelse, produktion og distribution. Diagrammet reflekterer distribution.
  • Diagrammet forsøger ikke at fremvise afhængighed eller korrelation imellem linjerne.

    Fakta:
  • HDMI 2.0 understøtter 1080p100, men ikke 2160p HFR
  • HDMI 2.0a understøtter HDR10
  • HDMI 2.0b understøtter herunder HLG
  • HDMI 2.1 understøtter HDR med dynamiske metadata, men Dolby Vision virker fra HDMI 1.4a og opefter
  • Dolby Vision understøtter 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 begrænse streaming til Level 5.1, hvilket er 2560×1440 @ 120fps til HFR
  • DVB undersøger muligheden for at understøtte dynamiske metadata. Hvis det vælges som standard, sker det i 2019.


    Yoeri Geutskens er hollænder og har arbejdet i forbrugerelektronikbranchen i over 15 år med både produkter og teknologier, herunder DVD-optagere, Super Audio CD og Blu-ray. Han skriver om HD lyd og billede. Du kan finde Yoeri’s blogs om Ultra HD, 4K, HDR og relaterede emner på @UHD4k og @UltraHDBluray.



  • Flere nyheder

    Disney+

    Disney+ bekræfter mere Star Wars & Marvel, Dolby Vision & Atmos

    24 Aug 2019 | Rasmus Larsen |
    HDR TV

    OLED TV bringer HDR til folket

    23 Aug 2019 | Rasmus Larsen |
    Bang Olufsen TV

    Bang & Olufsen åben for salg, ifølge bestyrelsesformand

    23 Aug 2019 | Rasmus Larsen |
    Xbox Cortana

    Microsoft har lyttet til Xbox-optagelser fra folks stuer

    23 Aug 2019 | Rasmus Larsen |
    Samsung RU6025

    Ny Samsung 6-serie med AirPlay 2 fra 3.300 kroner

    22 Aug 2019 | Rasmus Larsen |
    Bundesliga Xee

    YouSees Xee-kanal udvider med Bundesliga

    22 Aug 2019 | Rasmus Larsen |
    The Matrix

    Ny 'The Matrix' film bekræftet

    21 Aug 2019 | Rasmus Larsen |
    Sennheiser Ambeo

    Sennheiser lancerer Ambeo-soundbar med 3D-lyd til 19.000 kr.

    20 Aug 2019 | Rasmus Larsen |