4k/Ultra HD, det nya 1080p?

Av: Linda Hedman

Inledning:
Först kom HD (720p), sedan Full-HD (1080p), 2k (1440p) och nu är 4k/Ultra HD (2160p) på väg in i vardagen. I takt med att vi strävar efter allt högre upplösning och detaljrikedom på de filmer vi ser medför det även att allt höge krav ställs på de verktyg och produkter som används för att producera och ta del av filmer i 4k/Ultra HD.

Resolucions_4k

4k/Ultra HD
Låt oss först gå igenom vad 4k står för. 4k, kallat Ultra HD i TV, är en upplösning på minst 3840x2160p, alltså 8 miljoner bildpunkter, vilket är fyra gånger så mycket som Full-HD (1920x1080px) och därav beteckningen 4k (Hage, 2013). Skillnaden på 4k och Ultra-HD beror på dess sammanhang. 4k är det begrepp man använder sig av inom film-branschen när man spelar in, medan Ultra-HD är benämningen i tv-sammanhang för att kunna se 4k-material (Hammarbäck, 2013). Det skiljer sig även lite i upplösning mellan 4k och Ultra HD. 4k är som sagt benämningen på upplösningen man filmar med och är 4096x2160p. Ultra HD är upplösningen på de tv som kan visa 4k-material och är 3840x2160p. Detta format har förhållandet 16:9, samma som formatet på de HD-tv vi använder idag eftersom man även ska kunna se vanlig tv och film. Alltså, 4k för film och Ultra HD på tv. En anledning till att man filmar i annan upplösning är att det ska passa filmer med andra förhållanden, t.ex. 21:9 (Hammarbäck, 2013).

4k-formatet kommer från början från biobranschen, men börjar bli allt mer vanligt på konsumentmarknaden menar Hage (2013). Anledningen till detta är de allt större TV-skärmarna och biodukar, vilket gör det rådande HD-formatet bristfälligt. Man ser bildpunkterna som bygger upp bilden när den kommer upp i en storlek av 80-100 tum eller mer. Med hjälp av det ökade antalet bildpunkter som 4k ger, innebär det att man slipper detta problem och får en skarpare och mer detaljrik bild.
TV-skärmarna blir allt större och i framtiden kommer skärmar på 55-90 tum vara standard i de flesta hem menar Astra (u.å). däremot kommer vi att sitta på samma avstånd till Tv:n vilket innebär att upplösningen måste vara bättre.

Förutom det ökande antalet bildpunkter, pixlar, som Ultra HD innebär börjar man även utveckla hur färg och kontrast återges. Man kan säga att man delat upp utvecklingen av Ultra HD i två faser menar Norling (2016). Där fas ett handlar om fler pixlar, och fas två som handlar om fler färger, högre bildhastighet (bilder/sekund) och högre kontrast. Det är fas ett vi befinner oss i nu medan fas två fortfarande är i utvecklingsfasen. För att nå nästa steg i färgåtergivningen krävs en ny färgrymd. Den standard på färgrymd som finns i dagens HD-tv kallas för REC 709 och kan på skärmen återge ca 35,9% av alla de färgnyanser det mänskliga ögat kan uppfatta, vilket är ca 16 miljoner nyanser (Astra, 2015a). Nästa steg till Ultra HD blir en färgrymd kallad REC 2020 som kan återge hela 75% av de färger ögat kan uppfatta, alltså runt 68 miljarder färgnyanser och 4096 nyanser per färg. Detta innebär en tydlig skillnad för åskådaren då det ger möjlighet till djupare nyanser av rött, blått och grönt.
Högre bildhastighet innebär mjukare rörelser och uppnås genom att man dubblar antalet bildrutor per sekund, från 25fps som är standard idag till 50fps.

Högre kontrast bidrar också till mer detaljrikedom. Detta skapas genom HDR, High Dynamic Range, som innebär att man kan få ett bredare utbud av svart och vitt. På så vis kan detaljer som ljus och skuggor visas mer detaljerat (Astra, 2015a). En skärm med HDR-stöd kan ge mer ljus och mörker där det behövs utan att förstöra bilden, inget överexponeras eller blir för mörkt (Astra, 2015b). Man kan alltså visa bilder med mer detaljer och återge dem så som de ser ut i verkligheten, med bättre kontrast och färgrikedom.

Minne/ lagring
En svårighet med Ultra Hd är lagring och överföring menar Hammarbäck (2013). Hög upplösning, ökad färgrymd och bildfrekvens tar mycket stor plats och kräver hög bandbredd vid överföring. Bara råmaterialet till en 90-minuters film kan ta så mycket som 1 terabyte. På kort tid har även sättet vi lagrar material lokalt och i molnet ändrats skriver Akenine (2014). Större upplösning på bild och video ger större filer, vilket logiskt kräver större lagringsutrymme. Idag har molnet ofta större lagringskapacitet än hårddisken, vilket gör det svårare att lagra filerna lokalt. För att kunna arbeta med dessa stora filer i produktionsteam ökar därför behovet av molnlagring med hög bandbredd.
Det går även att komprimera filerna med hjälp av algoritmer så att de tar ungefär lika stor plats som dagens HD-filmer, när det gäller upplösning. Färgrymden är desto svårare menar Hammarbäck (2013). Dagens HD-tv har 8 bitars färgdjup för att slippa synbara tonsteg. I och med den ökade färgrymden i Ultra HD skulle det dock krävas 12, allra helst 16 bitars färgdjup, för att kunna visa upp alla nyanser optimalt. Med 12 bitar ger det 4096 nivåer per färg i icke komprimerat format. Med tre färger per pixel (röd, grön, blå), 3840×2160 pixlar per bild samt ökad bildhastighet bidrar det till stor ökning på filstorleken när man ökar färgdjupet. En lösning skriver Hammarbäck är en ny komprimeringsteknik kallad H.265 eller HEVC (High Efficiency Video Coding), som kan komprimera högupplöst material utan att orsaka så mycket skada på innehållet. Denna ses som en efterföljare till H.264/MPEG4. När komprimeringen väl är gjord kan ytterligare problem uppstå när det gäller att spela upp materialet på tv menar Hammarbäck (2013). När H.265-signalen tagits emot och ska skicka den vidare till tv:n via HDMI , som beskriver hur HDR ska fungera, måste man ha version 2.0 med en kapacitet på 18 Gbit/s för att kunna klara av den högre bildfrekvensen samt högre färgdjupet.

Sändning/mottagning
För att kunna sända Ultra HD, krävs dessutom väldigt hög bandbredd och för de flesta är bredbandet inte tillräckligt brett för att kunna sända den kvalitet som krävs. Det finns helt enkelt inte plats (Norling, 2016). En lösning är att sända via satellit, då det är stabilt och har gott om bandbredd (Astra, u.å) och därför kan sända den stora mängd information utan att det laggar (Norling, 2016). Alltså måste man ha parabol för att kunna se Ultra HD via satellit. Ett annat alternativ är att man har ett digitalt kabelnät (fiber) som har mycket snabb och stabil signal som klarar bandbredden. Skillnaden mellan de två alternativen är att alla enkelt kan beställa en parabol och tv via satellit till en rimlig summa. Fiber är däremot endast tillgängligt för vissa då det måste anslutas till bostaden, och man får betala både anslutning och en månatlig kostnad. För att få fiber krävs det även ibland att flera hushåll ansluter till fiber, medan parabol kan man skaffa individuellt (Astra, 2014).

Skärm
För att kunna se material i 4k-upplösning gäller det att man har en skärm som klarar av upplösningen. Idag finns det möjlighet att köpa en mängd olika skärmar i 4k-upplösning, både när det gäller TV och dator, men de är rätt så dyra även om priserna börjar gå ner. Dessutom finns det ännu inte så mycket material i 4k att titta på (Hagen, 2013). I Sverige finns det ännu inga kommersiella kanaler som sänder Ultra HD via satellit, utan det material som finns erbjuds via olika streaming-kanaler som t.ex. Netflix (Astra, u.å). Dock sänder Netflix med för låg hastighet (15 Mbit/s), för låg frekvens (25 bilder/s) samt för dåligt färgdjup för att det ska kunna kallas Ultra HD. I Europa finns det däremot några kanaler som sänder Ultra HD, och runt år 2025 uppskattas det finnas ca 1000 Ultra HD-kanaler globalt (Norling, 2016).
Idag finns det redan några filmer i 4k-upplösning, och under 2016 har Warner Brothers lovat att drygt 30-talet titlar ska finnas tillgängliga (Norling, 2016). Några av de filmer som finns idag är Avatar och Hobbit (Hage, 2013).

Idag finns det även ingen direkt standard för vad Ultra HD och HDR innebär, t.ex. när det gäller en tv, menar Norling (2016). Det finns de två olika stadierna inom utvecklingen av Ultra HD, steg ett som handlar om pixlar och steg två som handlar om färg. För tillfället är vi i steg ett, medan steg två fortfarande är i utvecklingsfasen. De olika faserna innebär att olika standards för Ultra HD behövs ta fram för att kunna få en komplett standard. Norling menar också att det är svårt att sätta en standard för färgåtergivningen som steg två innebär då alla uppfattar färg olika.

Framtiden
Så hur kommer standarden för tv se ut om några år? Vi låter några av experterna säga vad de tror om framtiden:

Som tidigare sagt strävar vi efter en så bra upplösning som möjligt och allt större skärmar. I Japan håller Super Hi Vision, alltså 8k, med upplösning på hela 4320x7680p redan på att tas fram (Norling, 2016). Detta format har då 16 gånger så stor upplösning som dagens HD-tv. Ett mål är att vid OS i Tokyo 2020 sända i 8k, och provsändningar via satellit kommer börja om några år. Hur långt kommer vi gå när det gäller vår strävan i upplösning? Hur långt är det möjligt att gå? Och hur långt bör man gå?

Sammanfattning:
För att filmer och annat material i 4k ska kunna användas till fullo innebär det att hela kedjan från produktion till visning kan stödja den nya upplösningen.

Vad behövs för att kunna producera och ta del av 4k/Ultra-HD:
• Kamera som kan filma i 4k
• Skärm som klarar av att visa upplösning på 3840x2160px och HDR.
• Tillräckligt med lagringsutrymme för att kunna bearbeta de stora filerna
• Tillräckligt med bandbredd
• HDMI 2.0.
• Parabol vid satellitmottagning.
• HEVC/H.265-stöd
• 10-bitars färgdjup

4k och Ultra HD blir allt starkare och spås av experterna vara den nästa standarden inom film. För filmbranschen innebär detta att man måste förbereda sig för det nya formatet när det gäller verktyg och utrustning. Allt ifrån kamera, till lagring, skärmupplösning vid bearbetning och visning, till komprimering och sändning. Än så länge är formatet så pass nytt att det inte finns några standarder än på vad som gäller för 4k, vilket kan vara en anledning till att vänta med att skaffa t.ex. nya skärmar och kameror som klarar av 4k. Speciellt då de fortfarande är lite väl dyra.

Övningsuppgift:
Att sträva efter så hög upplösning och detaljrikedom som möjligt är för de flesta något positivt, men i och med ökad kvalitet på upplösningen blir då även detaljer som inte alltid är så önskvärda synliga, t.ex. porer, svett och rynkor. Hur kan man lösa detta dilemma med önskad detaljrikedom på vissa delar i bilden men inte på andra? Eller ska man bara acceptera de mindre önskvärda effekterna med högre upplösning? Diskutera!

Källförteckning:
Akenine, Daniel. (2014). Om 10 år kräver en spelfilm 1 Exabyte data. [Elektronisk]. Tillgänglig: http://www.trendspaning.se/artikel/om-10-ar-kraver-en-spelfilm-1-exabyte-data/ [2015-12-11]

Astra. (u.å). Ultra HD. [Elektronisk]. Tillgänglig: http://www.onastra.se/17818756/ultra-hd [2015-12-12]

Astra. (2014). TV via fiber eller satellit. [Elektronisk]. Tillgänglig: http://www.onastra.se/20343282/2014-10-29-tv-via-fiber-eller-satellit-del-1 [2015-12-11]

Astra. (2015a). Bättre färger med Ultra HD. [Elektronisk]. Tillgänglig: http://www.onastra.se/21627202/2015-10-20-battre-farger-med-ultra-hd-4k [2015-12-20]

Astra. (2015b). Högre kontrast tack vare HDR. [Elektronisk]. Tillgänglig: http://www.onastra.se/21644532/2015-11-18-hogre-kontrast-tack-vare-hdr [2015-12-20]

Hage, Audun. (2013). 4k åt folket. [Elektronisk]. Tillgänglig: http://www.ljudochbild.se/test/ultra-hd#comments [2015-12-20]

Hammarbäck, Petter. (2013). Allt om Ultra HD och 4k. [Elektronisk] Hemmabiotidningen, nr 12. Tillgänglig: Hemmabiotidningen. [2015-12-21]

Norling, Benny. (2016). Ultra HD är nästa steg i evolutionen. [Elektronisk]. Tillgänglig: http://www.onastra.se/21867201/2016-01-13-Ultra_HD_ar_nasta_steg_i_evolutionen-_intervju_med_Benny_Norling__Ultra_HD_4k_expert [2016-01-10]

Video: Producerad av (År). Videons titel. [Video online] Tillgänglig: URL. [Åtkomstdatum]

Astra (2015). Experterna är eniga: Ultra HD är tv:s framtid. [Video online] Tillgänglig: https://vimeo.com/145873573 [2015-12-15]

Brownlee, Marques (2015). The state of 4K: early 2015!. [Video online] Tillgänglig: https://www.youtube.com/watch?v=aJinPXrOZYk [2015-12-15]

SESVideoChannel (2015). Ultra HD: conveying more contrast thanks to High Dynamic Range (HDR) [Video online] Tillgänglig: https://www.youtube.com/watch?v=hgkO4T_kypc&feature=youtu.be [2015-12-15]

Wikimedia Commons (2014). Resolucions 4k.png. [Illustration] Tillgänglig: Wikimedia Commons