FULL HD KONTRA ULTRA HD

Zakrzywiony Samsung JU9500 Ultra HD podczas naszych testów HDTVPolska (tutaj test)

OLED LG EG960V Ultra HD (tutaj test) 
Zapewne pamiętacie nie tak bardzo odległe czasy, gdy płaskie telewizory zaczęły pojawiać się na rynku, a producenci kusili nas sloganem HD, obiecując nowy wspaniały świat, pełen niesamowitych szczegółów, wciągających filmów, programów telewizyjnych i gier. W tym właśnie czasie przeszliśmy ze standardu SD (Standard Definition, najczęściej 720x480 lub 720x576 pikseli), co było bardzo dużym postępem.
 
Na dzień dzisiejszy rozróżniamy dwa formaty HD, zazwyczaj określane,jako 720p (1280x720 pikseli) oraz 1080p (1920x1080 pikseli, Full HD). Wszystkie nasze telewizory HD mają możliwość odtwarzania w rozdzielczości Full HD, ale pojawia się kwestia treści - filmów, programów, gier i tym podobnych, która to w przeważającej większości występuje w rozdzielczości 1080i lub 720p (gry na konsole). Mamy tak więc dwie strony równania - nasz ekran i to co na nim wyświetlamy. Obydwa elementy są równie istotne jednak prawda jest taka, że treść często jest ogranicznikiem. Poniżej krótki przegląd typowych klas rozdzielczości w odniesieniu do treści.
 

• SD: standardowe kanały TV (także DVD)
• HD 720p: niektóre serwisy transmisji strumieniowej
• HD 1080i: treści telewizji satelitarnej \ naziemnej
• Full HD 1080p: Blu-ray, niektóre serwisy transmisji strumieniowej

Ultra HD to kolejny przystanek na drodze rozwoju rozdzielczości. Format znany jest również pod nazwą UHD lub 4K (4K jest faktycznie formatem kinowym, ale nazwa jest często używana również w odniesieniu do Ultra HD).
 
No właśnie... jaka jest dokładnie różnica pomiędzy 4K, a przyjętym przez wielu producentów terminem Ultra HD? Różnica jest czysto techniczna, jednak dla przeciętnego użytkownika nie będzie mieć to większego znaczenia.
 
Mówiąc prościej, 4K to standard profesjonalnej produkcji wideo oraz standard kinowy, podczas gdy UHD to standard dla wyświetlaczy konsumenckich i telewizji. Zarówno 4K jak i UHD dotyczą wysokiej gęstości pikseli, jednak jest między nimi niewielka różnica: obraz 4K (4096x2160) ma 256 więcej linii rozdzielczości pionowej niż Ultra HD (3840x2160), co w efekcie daje różnicę w proporcji. W bezpośrednim porównaniu dość łatwo wychwycić różnice i zrozumieć oznaczenia. 4K odnosi się do czterech tysięcy linii rozdzielczości pionowej, zaś UHD powiela oznaczenie HD, jako że natywny obraz ma proporcję 16x9 (1.78). Innymi słowy, „profesjonalne” 4K oferuje obraz szerszy niż ogromna większość dostępnych na rynku telewizorów.
 
Tak samo jak w standardzie HD, który obejmuje zarówno 720p i 1080p, Ultra HD obejmuje rozdzielczość 4K (zwana także 2160p) i 8K (zwana także 4320p). Jak widać nazewnictwo nie jest jednoznaczne, w najlepszy sposób zobrazuje to przedstawione poniżej zestawienie.

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

 Przed chwilą przedstawiliśmy Ultra HD w pikselach. Jednak standard Ultra HD to coś więcej niż tylko nowa rozdzielczość. Format został oficjalnie zatwierdzony w ostatnim dokumencie BT.2020 wydanym przez ITU ( International Telecommunication Union). Pod tą nazwą kryje się również wiele innych ciekawych elementów.
 

ULTRA HD TO COŚ WIĘCEJ NIŻ ROZDZIELCZOŚĆ

Kolory
 
Jakie zmiany niesie za sobą Ultra HD w kwestii kolorów? W tym obszarze również zaproponowano znaczące ulepszenia. Standard Ultra HD wprowadza nową gamę kolorów nazwaną Rec.2020. Do tej pory mieliśmy do czynienia z Rec.709, bo tak właśnie nazywa się gama używana w standardzie Full HD. Nie zawracajcie sobie jednak głowy nazwami, to jest dosyć proste, a najlepiej zilustruje to poniższy diagram.
 

 
Ludzkie oko jest w stanie dostrzec tylko konkretny zestaw kolorów. Nie możemy dostrzec chociażby podczerwieni (nie widzimy światła podczerwieni wychodzącego z pilota do telewizora), co jest tylko jednym z wielu przykładów zakresu fal (w uproszczeniu: kolorów) dla nas niewidocznych. Typowe ludzkie oko może dostrzec wszystkie kolory przedstawione na wykresie spektrum kolorów poniżej.
Jednak nasze telewizory, projektory i kamery nie mogłyby same dopasować tych wszystkich kolorów, tak więc przemysł filmowy zdefiniował mniejszą gamę kolorów, tak, aby ludzie zajmujący się filmami jak i producenci telewizorów, mogli podpierać się pewnym standardem, normą zarówno w produktach jak i przy produkcji.
 
Taki standard jest potrzebny, aby zapewnić, że film czy też programy telewizyjne będą poprawnie wyświetlane na naszych ekranach. Na powyższym wykresie widać zarówno Rec.709 (stosowany w standardzie Full HD) jak i Rec.2020 (który może być wykorzystany w Ultra HD)
 
Jak widać Rec.2020 ma większy zakres niż Rec.709 i daje nam do dyspozycji znacznie szerszą gamę kolorów do wyboru. Ultra HD proponuje również rozszerzenie parametru, który zazwyczaj określamy mianem głębi koloru, a mówiąc konkretniej zakłada wzrost od obecnych 8 bitów do 12 bitów (czyli zmianę łącznej ilości bitów z 24 na 36). Może to brzmieć bardzo technicznie, jednak można to objaśnić w bardzo prosty sposób. Gdy, załóżmy telewizor lub aparat wykorzystuje 8 bitów na kolor, oznacza to, że można go określić w 256 odcieniach  (2 ^ 8 = 256), są to odpowiednio czerwony, zielony i niebieski. Są to trzy podstawowe kolory, na bazie których tworzy się wszystkie inne. Rozwijając myśl dalej, pozwala nam na stworzenie 256 odcieni czerwieni, 256 zieleni i 256  odcieni niebieskiego. Łącznie daje nam to 24 bity lub inaczej 16777000 (256x256x256) kolorów.
 

Przykład zmiany jakości obrazka wraz ze wzrostem próbkowania koloru. Od lewej 1-bit (2 kolory), 2-bity (cztery kolory), 8-bitów (256 kolorów), 24 bity (16,7 miliona kolorów). Niestety nie możemy pokazać 30, ani 36 bitów ponieważ nie obsługuje tego typowy system komputerowy. 
 
Standard Rec.2020 przynosi nam znacznie większą paletę barw, co automatycznie daje nam większe możliwości. Ultra HD proponuje 12 bitowe kolory. Przy 12 bitach można wybierać juz z 4096 (2^12 = 4096) odcieni, odpowiednio czerwonego, zielonego i niebieskiego. Daje to w sumie 68.71 miliarda kolorów (4096x4096x4096). Ultra HD to także 10 bitowe kolory.
 
Podsumowując:

• 8 bitów na każdy kanał RGB = 24 bity łącznie = 256 x 256 x 256 odcieni niebieskiego, czerwonego i zielonego = 16,7 miliona barw
   
• 10 bitów na każdy kanał RGB = 30 bitów łącznie = 1024 x 1024 x 1024 odcieni niebieskiego, czerwonego i zielonego = 1,07 miliarda barw
   
• 12 bitów na każdy kanał RGB = 36 bitów łącznie = 4096x4096x4096 odcieni niebieskiego, czerwonego i zielonego = 68,71 miliarda barw

Koniecznie kliknij i przeczytaj też artykuł o HDR:"HDR, Co to jest HDR, HDR10 kontra Dolby Vision"

Koniecznie kliknij i przeczytaj też artykuł o HDR:"Jakość efektu HDR, jak ją ocenić? Wprowadzamy własny system testowy!"

Z lewej telewizor z HDR, z prawej bez. Musimy mieć jednak na uwadze, że zdjęcia nie są w stanie oddać tego, czym jest HDR. Da się to zobaczyć tylko na żywo.

ULTRA HD? TAK, TYLKO SKĄD?

 
 Oczywistym jest, że Ultra HD musi być przyjęte we wszystkich ogniwach łańcucha.
 
- W przemyśle filmowym nadal często używa się taśmy do nagrywania, ale zauważalna jest tendencja w kierunku zmian na cyfrowe kamery wideo (jak chociażby Red Epic zastosowana w Hobbicie). Kamery typu RED mogą oferować niektóre z nowych elementów obrazu jakie niesie za sobą HD Ultra, ale nie wszystkie z nich. Większość nowoczesnych  studiów filmowych zostało przystosowanych do produkcji 4K dla kina i Full HD dla konsumentów, ale muszą też zacząć pracować z większą głębią kolorów i wyższą częstotliwością  odświeżania w trakcie edycji i masteringu. Dla większości studiów nagraniowych oznacza to w konsekwencji sprzęt do wymiany, w tym również monitory studyjne.
 
- Musi istnieć również dogodna forma dystrybucji, zarówno fizyczna jak i cyfrowa. Blu-ray nie obsługuje Ultra HD (), Internet może być właściwą płaszczyzną dystrybucji (), ale znaczna większość odbiorców jest podłączona przez zbyt wolne łącza.
 
- Telewizor/projektor musi wspierać nie tylko rozdzielczość 4K, ale również poszerzoną paletę barw i wyższe częstotliwości odświeżania, aby w pełni pozwolił korzystać ze standardu Ultra HD. Problemem nie jest już złącze HDMI, które w obecnych telewizorach Ultra HD stosowane jest w najnowszej wersji HDMI 2.0 (czytaj więcej w bazie wiedzy)
 

Działanie PC i gier w rozdzielczości 4K i w 60Hz czyli klatkach na sekundę to poezja dla naszych oczu.

 Temat kamer i studia nagraniowego pozostawiamy już producentom, a nas naturalnie najbardziej interesują ostatnie dwa ogniwa łańcucha. Na marginesie odnośnie produkcji filmów chciałbym dodać, że wiele filmów jest produkowanych w rozdzielczości wyższej niż 4K, więc to co widzieliśmy w roku 2013 znacznie różni się od wczesnych produkcji 3D. Jednak praktycznie nie ma filmów, które produkowane byłyby w wyższej częstotliwości wyświetlania. Tak więc zobaczymy wiele konwersji starszych filmów do 4K, ale nie wykorzystujących przy tym wszystkich możliwości jakie daje Ultra HD. Bardziej potrzebujemy nowych filmów. Forma dystrybucji zostanie omówiona w następnym rozdziale, ale póki co dwa słowa o najnowszych telewizorach Ultra HD z bieżącego roku.
 
Obecnie na rynek trafiają telewizory z rozdzielczością 3840x2160 (Ultra HD). Większość głównych producentów, w tym min. Samsung, LG, Panasonic, Philips czy Sony nie zostają w tyle i podążają za rozwojowym trendem.
 

INTERNET KONTRA NOŚNIK FIZYCZNY

• kwestia dystrybucji - Blu-ray nie obsługuje żadnego z elementów standardu Ultra HD w tym rozdzielczości 4K, ani wyższej wartości fps ani poszerzonej głębi kolorów. Czekamy na premierę nowego nośnika, która zapewne nastąpi na targach CES w styczniu 2015 roku.
   
• kwestia połączenia - Aktualnie stosowane złącza HDMI 2.0 są w pełni gotowe na standard Ultra HD. Jednak nie ma póki co jak ich wykorzystać. Wierzymy zatem na słowo, że rzeczywiście są już montowane.
   
• kwestia danych - Obecne formaty kompresji takie jak MPEG4 H.264 nie są wystarczające by wesprzeć skutecznie Ultra HD, chociaż ostatnio opracowany standard HEVC ma już takie możliwości. O nim powiemy za chwilę.

 
Jesteśmy świadkami kolejnego wielkiego starcia formatów, ale tym razem nie jest to walka dwóch fizycznych nośników, jak miało to miejsce dotychczas. Nie jest to pojedynek VHS z Betamax, czy Blu-ray z HD-DVD. Tym razem mamy do czynienia z dwoma kompletnie różnymi formami dystrybucji. W jednym narożniku mamy fizyczny format - Blu-ray, który to ma przeciwko siebie przesył strumieniowy przez Internet, wirtualną autostradę, niewidoczną gołym okiem. Starcie to trwa już od wielu lat, lecz większość z nas nie zauważyła, że na przód przebija się jeden niematerialny pretendent. Zwycięzcą nie musi zostać ten kto w obecnej chwili oferuje lepszą jakość obrazu, ale ten kto pozwala bardziej obiecująco spojrzeć w przyszłość. Ciężko jest jednak ostatecznie rozstrzygnąć los Blu-ray, chyba, że wydarzy się coś spektakularnego.

W Polsce możemy oglądać serwisy streamingowe 4K (na wyłączność) dzięki dwóm wiodącym producentom telewizorów: Samsung oraz LG.

Obecne telewizory Samsunga Ultra HD posiadają zewnętrzny dekoder HEVC w postaci listwy One Connect (więcej tutaj)

Odtwarzacz Ultra HD Blu-ray Samsung UBD-K8500 - premiera na początku 2016 roku 
 

ULTRA HD TO PRZYSZŁOŚĆ

]]>