Wat na HDTV?

Nu HD stilaan ingeburgerd is, dienen er zich al opvolgers aan. Je hoeft je Full HDTV nog niet onmiddellijk naar het containerpark te brengen. Wij verwachten pas een doorbraak rond 2020 - 2025. 



Vandaag zie je al 4K-schermen opduiken. Zij hebben vier keer zoveel beeldpunten als de Full HD schermen. Er dient zich zelfs al een volgende opvolger aan met nogmaals een viervoud aan punten: 8K. 

Maar er is meer dan het aantal beeldpunten. Ook de framerate (het aantal beelden per seconde) gaat best omhoog. En om echt een spectaculaire kwaliteitsverbetering te realiseren, kunnen wij best nog een aantal andere verbeteringen aanbrengen.

4K? 8K?

Full HD heeft twee opvolgers: 4K en 8K. 

• Full HD: 1920 x 1080 (1920 puntjes horizontaal op 1080 lijnen)
• 4K: 3840 x 2160 
• 8K: 7680 x 4320

Vanwaar de naam? 4K heeft ongeveer 4000 puntjes op een lijn, 8K heeft ongeveer 8000 puntjes op een lijn.

De termen 4K en 8K worden nu vaak voor de televisieformaten gebruikt. Maar eigenlijk waren dit oorspronkelijk bioscoopformaten. Die bioscoopformaten zijn exact even hoog, maar wel ongeveer 5% breder.. Als er twijfel mogelijk is, schrijven wij 4K UHD en 8K UHD voor de televisieformaten.



Vanwaar het verschil? Er bestond voor cinema al 2K, en cinema 4K is exact dubbel zo hoog en dubbel zo breed. 4K UHD is dan exact dubbel zo hoog en dubbel zo breed als Full HD. De twee 8K varianten zijn exact twee keer zo hoog en twee keer zo breed als hun 4K varianten.

Waarom behoudt men die verschillen? Om met 4K formaten te werken, knipt men nu vaak de beelden op in 4 kwadranten. Zo krijg je exact 4 keer 2K (voor cinema) or 4 keer Full HD (voor televisie). 4K-apparatuur kan dan vaak gemaakt worden door de 4 kwadranten simultaan in parallel door 2K of Full HD apparatuur te sturen. 

Bijvoorbeeld een 4K UHD beeldmixer splitst intern het beeld op in 4 gelijke kwadranten. Elk van die kwadranten wordt dan parallel door een Full HD mixer gestuurd. Een tv-zender die investeert in een 4K-mixer, kan zijn investering ook inzetten voor HD-producties. Bovendien vergroot de capaciteit dan met factor 4: het aantal video-inputs vergroot met een factor 4, hetzelfde geldt voor het aantal outputs, en bovendien vergroot het aantal mixeffecten ook met een factor 4.

Wordt het nu 4K of wordt het nu 8K?

In Europa en Amerika kiest men eerst voor 4K om later (eventueel) over te schakelen naar 8K. In Japan en Zuid-Korea kiest men onmiddellijk voor 8K. De Japanse openbare omroep is al jaren een grote voortrekker van 8K. De overheid legt er dan ook 8K op als standaard. Er is zelfs al een parcours uitgetekend. In 2018 beginnen de eerste uitzendingen. Wij verwachten dat de Olympische Spelen van 2020 in Tokyo volledig in 8K gecapteerd zullen worden.

Waarom verschillen in aanpak? Japan kiest voor een vermarkting van een technologie waar het zelf het het meest onderzoek naar heeft verricht. In Amerika en Europa is men voorzichtiger. Je moet al goed kijken om het verschil te zien tussen Full HD en 4K. Waarom nu al 8K aanbieden? Je hebt er een gigantisch scherm voor nodig. Bovendien kost 8K gigantisch veel meer. 

Op dit ogenblik is er eigenlijk nog niemand die ervaring heeft met het maken van 4K-televisie. Wij moeten nog heel wat leren. Bijvoorbeeld de cameravoering is anders: je zoomt meer uit en je laat de camera minder snel bewegen.

Bij 8K zal het verschil met HD televisie nog groter zijn. Dan volstaat misschien één camera om een voetbalmatch te capteren. Immers je ziet alles op en rond het veld tot in het fijnste detail op één groot scherm. Wanneer je met zo'n grote beeldformaten werkt, zal je de beeldwisseling wellicht een stuk langzamer moeten uitvoeren.

High Frame Rate (HFR)

Bij full HD filmt men vandaag aan 25 beeldjes per seconde (voor de techneuten, dit is een beetje kort door de bocht, het is eigenlijk aan 50 "halve" beelden per seconde, omdat wij interlaced werken. We sturen eerst een half beeld met de oneven lijnen en daarna een tweede half beeld met enkel de oneven lijnen).

Bij 4K verdubbelt het aantal beelden per seconde, en bij 8K nogmaals. Dus respectievelijk 50 en 100 beelden per seconde.

Waarom?
Stel een bal beweegt van links naar rechts. Stel dat bij Full HD aan 25 beelden per seconde de bal per beeld 2 beeldpunten naar rechts beweegt, dan beweegt die bal bij 2K 4 beeldpuntjes per 25ste van een seconde. Immers de puntjes zijn half zo smal geworden. Waar het beeld van de bal tijdens de beweging bij Full HD over twee puntjes werd uitgesmeerd, wordt dit 4 puntjes bij 4K. 

Verdubbelen wij de framerate bij 4K, dan beweegt de bal per beeld (= per 50ste van een seconde) 2 puntjes. 

Conclusie: willen wij ervoor zorgen dat de scherpte van bewegende voorwerpen ook verdubbelt, dan moeten wij de framerate eveneens verdubbelen.

Dit is helemaal geen theorie. Als je een 4K-beeld bekijkt aan 25 fps (frames per seconde) begint het lage framerate echt te storen. Als je een volledig voetbalveld ziet, en je let op het been van een voetballer dat aan het bewegen is, zie je niet het been dat beweegt, maar kortstondig verschillende benen op het traject.

Tweede conclusie
4K = twee keer zo breed, twee keer zo hoog en twee keer zoveel frames als Full HD. Dus om van Full HD naar 4K over te schakelen, heb je 8 keer zoveel capaciteit nodig. 

Hetzelfde geldt wanneer je van 4K naar 8K overschakelt. Hiervoor heb je ook 8 keer meer capaciteit nodig.

Hoeveel bits per seconde voor een niet-gecomprimeerd videosignaal?

• FullHD: 1,5 Gb (1,5 miljard ééntjes en nulletje per seconde)
• 4K: 12 Gb
• 8K: 96 Gb

Bijkomende kwaliteitsverbeteringen

Rood-groen-blauw (RGB)

Een kleurenbeeld is opgebouwd uit rode, groene en blauwe lichtpuntjes. Het rood, groen en blauw zijn heel nauwkeurig vastgelegd in normen, zodat fabrikanten van camera's en schermen toestellen kunnen maken die met elkaar compatibel zijn.

Bij UHD zijn de normen voor rood, groen en blauw iets verschillend. Ze zijn iets intenser waardoor je in UHD intensere kleuren kan reproduceren. De nieuwe basiskleuren zijn zo gekozen dat je er ook alle Full HD-kleuren kan reproduceren. 

Voor de techneuten: hieronder zie je een diagram met alle kleuren die wij kunnen zien met het menselijk ook. De kleine driehoek bevat alle kleuren die je in Full HD kan reproduceren. De hoekpunten zijn respectievelijk de basiskleuren rood, groen en blauw. Met die basiskleuren kan je alle kleuren binnen die driehoek produceren. Voor UHD neemt men kleuren die verder uit elkaar liggen. Die liggen op de hoekpunten van de grote driehoek. Zoals je kan zien, kan je zo meer kleuren produceren. En vermits de kleine driehoek volledig in de grote driehoek valt, kan je alle Full HD kleuren ook produceren in UHD.

Diagram of the CIE 1931 color space that shows the Rec. 2020 (UHDTV) color space in the outer triangle and Rec. 709 (HDTV) color space in the inner triangle. Both Rec. 2020 and Rec. 709 use Illuminant D65 for the white point. (http://en.wikipedia.org/wiki/Ultra-high-definition_television)

High Dynamic Range (HDR)

EBU (Eurovisie, de vereniging van Europese openbare omroepen) raadt televisiestations eerder aan om te kiezen voor HDR dan voor meer puntjes. Als je moet kiezen tussen 4K en HDR, dan bewijst onderzoek dat HDR veel spectaculairder is.

Wat is HDR? Dit slaat op het gamma aan lichtintensiteiten date je kan tonen. Het verschil tussen de donkerste kleuren en de lichtste kleuren. Wanneer er overdag binnen wordt gefilmd, en je ziet een venster, dan zie je meestal niet wat achter het venster gebeurd omdat het er veel te licht is. Meestal zie je enkel effen wit . 

Bij HDR is dat gamma veel groter, zo kan bij een binnenopname ook zien wat er zich buiten afspeelt.

Bij een HDR-scherm lijkt alles veel meer van het scherm af te spatten.

Wat na HDTV?

Na Full HD, lijkt het logisch dat de opvolger een hogere beeldresolutie heeft. Echter als je echt een grotere beeldkwaliteit wil aanbieden, moet je ook meer beelden per seconde uitzenden (high frame rate - HFR), nieuwe basiskleuren rood, groen en blauw kiezen en vooral kiezen voor HDR (high dynamic range).