NordicHardware tar en tur in i djungeln av digital video och den stundande HDTV-revolutionen. Häng med i vår artikelserie så har ni full koll när vägen är över oss.
Då gränsen mellan datorer och multimediamaskiner blir vagare för var dag som går kommer NordicHardwares bevakningsområden också bli bredare.
Den stundande HDTV-revolutionen är det få som missat. För att reda ut begreppen och ge er lite bakgrundsinformation innan vågen är över oss kommer vi att publicera en serie artiklar som tar upp det mesta man kan tänka sig om ämnet. I denna inledande artikeln har vi tänkt klargöra vad HDTV egentligen är samt redogöra för dess historia och sedan, i kommande artiklar, går vi in på vad man behöver i form av hård- och mjukvara, vilka format som erbjuds och inte minst vad som behövs för att kunna uppleva HDTV redan idag.
För våra yngre läsare kanske HDTV framstår som en nyhet men faktum är att begreppet cirkulerat i en bra bit över tio år nu. Redan under första hälften av nittiotalet var det tal om att vi skulle ha HDTV-apparater i våra vardagsrum och faktum är att i vissa delar av världen så hamnade det HD-utrustning framför folks TV-soffor.
Systemet på den tiden var en vidareutveckling av den analoga TV-standarden som nu sakta men säkert släcks ned i vårt avlånga land. Faktum är att de då rådande HDTV-standarderna (det fanns en rad regionella variationer på ungefär samma teknik) erbjöd “endast” två fördelar:
1. Upplösningen på TV-sändningarna skulle fördubblas från rådande drygt 500 linjer till runt 1000 linjer.
2. Aspektration skulle ändras från 4:3-format till 16:9-format (dvs. widescreen).
Om vi tittar på det rent krasst är det inte mycket som ändrats. Det enda som HDTV egentligen kan sägas vara är film- och videomaterial i upplösningar som är högre än de klassiska analoga PAL, SECAM och NTSC-systemen (dvs. runt 500 linjer). Att det ska vara widescreen kan tas för givet men faktum är att det finns en hel del HDTV-material som inte är widescreen.
Ser vi det hela ur en mer praktisk synvinkel så gömmer det sig mer saker i begreppet som kommer bli allmänt vedertagna:
Materialet är widescreen. Det levereras genom ett digitalt medium. Upplösningen är 720 vertikala linjer/punkter eller högre. Komprimeringskvalitén (antingen komprimeringsformatet eller bitraten) är av högre kvalitet än DVD.
HDTV är alltså inte en typ av TV-apparater vilket man kanske lätt kan tro. HDTV är benämningen på materialet snarare än hårdvaran som visar materialet. Givetvis krävs det dock hårdvara som klarar av att visa HDTV om det ska vara någon poäng med det hela.
Som vi nämnde innan finns det redan vissa ställen i världen där HDTV är vardagsmat. Framförallt rör det sig om Japan där tekniken funnits längst men i USA är den om något mer utbredd.
Det system japanerna använde sig av kallades MUSE och bestod av analoga sändningar via sattelit och några få exklusiva LaserDisc Hi-Vision-titlar. (LaserDisc: föregångaren till DVD. reds. anm.) Då bandbredd, speciellt när vi talar analogt material, inte är tillgängligt i oändliga mängder var man tvungen att komprimera materialet. Detta gjorde man genom att, väldigt förenklat uttryckt, digitalt “blanda” tre intilliggande bildrutor till en. Resultatet blir att snabba rörelser blir utsuddade och i princip reduceras till den kvalitet man är van vid från vanliga TV-sändningar medan alla stationära bildelement visas med full HDTV-upplösning. Själva sändningsformatet var 1080 linjeflätade linjer. Mottagandet i Japan var knappast överväldigande positivt men efter några år hade de en installerad användarbas på några hundra tusen hushåll.
Vad det gäller LaserDisc-filmerna som kom ut i HDTV-format så var redan på sin tid svåra att få tag på, dessutom var det få spelare som klarade av att visa titlarna med HDTV-upplösning.
I Europa sades det att HDMAC skulle bli vår framtida HDTV-standard. Precis som japanernas teknologi var detta ett analogt system som också, fast i något mer sofistikerad form, använde digital komprimering för att spara bandbredd. Redan 1995 skulle standarden vara spikad och det gjordes till och med testsändningar av bland annat fotbolls-VM 94. Som ni säkert redan insett sjönk MAC-skeppet redan innan det lämnat hamnen. Några reguljära HDTV-sändningar i Europa fick vi först 7-8 år senare.
I USA tog man det, för ovanlighetens skull, ganska lugnt och avvaktade medan de Japanska och Europeiska systemen utvärderades. Till en början såg det ut som om USA skulle få ett system som var mycket snarlikt MUSE men innan någon lansering skedde gick man tillbaka till ritbordet. I slutändan bestämde statliga FCC att HDTV i USA minsann skulle vara digitalt och inget annat. Ett beslut som visserligen fördröjt lanseringen men som också förvandlat HDTV från evolution till revolution.
Amerikanernas ATSC-system innebär att alla sändningar är digitala och komprimerade med MPEG2. Tack vare den digitala tekniken och effektiv komprimering tar dessa digitala sändningar avsevärt mindre bandbredd/utrymme än vad MUSE och MAC-systemen gjorde.
Den typen av HDTV som den här artikelserien kommer att beröra är det som idag är aktuellt. Analog HDTV tillhör historien och lär knappast tas i bruk igen i något format, istället är det digital HDTV komprimerad med MPEG2 eller MPEG4 som gäller när våra hem ska invaderas av högupplösta format.
Efter denna korta redovisning tänkte vi förklara några av de grundläggande begreppen som man bör vara bekant med när man läser om HDTV.
“Upplösning”, en självklarhet för datoranvändaren men när det gäller film så finns det lite annorlunda spelregler för hur man anger upplösningar. De upplösningar som man talar om är 480i/576i vilket är de upplösningar som DVD-skivors material ligger i och våra analoga och digitala sändningar sänds i. 480p/576p är progressiva upplösningar som föreslogs som ett mellanting mellan HDTV och vanlig TV, de används inte i någon nämnbar utsträckning. När det kommer till HDTV finns det tre upplösningar att bry sig om för tillfället. 720p, 1080i och 1080p.
Tänk på att inte låta er webbrowser ändra storleken på exempelbilderna då de blir menlösa om så görs. (Vila pekaren över bilden och klicka sedan nere i fyrkanten i högra hörnet för att visa bilden i rätt storlek.)
SDTV (Standard Definition TeleVision)
PAL 576i (720×576)
NTSC 480i (720×480)
Exempel:
Naturlig storlek
Jämförbar storlek
PAL 576p (720x576p)
NTSC 480p (720×480)
Exempel:
Naturlig storlek
Jämförbar storlek
Exempel:
Naturlig storlek
Jämförbar storlek
1080i (1920×1080)
1080p (1920×1080)
Exempel:
Naturlig storlek
Jämförbar storlek
Det tål att nämnas att det finns variationer på formaten som listas här. 1080i till exempel är ibland inte 1920×1080 som den ”officiella” specifikationen antyder utan istället 1440×1080. Vidare var 720i på tal för några år sedan men idag ser det inte ut som om något system någonsin kommer använda sig av denna upplösning.
1080p lämpar sig föga för TV-sändningar på grund av de enorma bandbreddskrav som upplösningen ställer. Dock har det sänts 1080p-sändningar på prov i Japan. För tillfället är denna upplösning förpassad till lagrad media om inte vi får mer bandbredd eller börjar använda effektivare komprimering på TV-sändningarna.
En intressant sak att notera är att det som vi tar för givet inom datorvärlden inte alltid stämmer när det gäller video. På en datorskärm är i regel alltid en pixel lika hög som den är bred. Den har en ratio på 1:1 (Bredd:Höjd). När det kommer till digital video är det inte alls säkert att det här stämmer dock. Snarare har man en ratio på något i stil med 4:3 på pixlarna på en widescreen DVD.
För att ytterligare komplicera sakerna finns det idag en del apparater som inte har kvadratiska pixlar. Plasmaskärmar är det vanligaste exemplet. Tex. ALI-paneler med 1024×1024 (egentligen 1024×512) eller skärmar med 1024×768 i 16:9 aspektratio. Dessa skärmar utgör inget problem med video men när vi försöker visa datorbilder på dem blir det desto krångligare om man vill mappa en datorpixel till en skärmpixel. (Kort sagt dras allt ut i sidled på dessa skärmar.)
Många av våra läsare undrar säkert vad dessa ”i” och ”p”, som återkommer varenda gång vi talar upplösningar, egentligen står för.
I står för Interlaced, på svenska linjeflätat, och är en kvarleva från våra analoga TV-sändningar där man sände en halv bild varje bildruta som sedan flätades ihop till en komplett bild. För att ta 576i som ett exempel: först visas alla ojämna rader, dvs. 1, 3, 5…571, 573, 575, sedan visas alla jämna rader under nästa bildruta, dvs. 2, 4, 6…572, 574, 576. På en gammal hederlig CRT-TV är detta helt ok då tekniken är byggd för detta och bilden uppfattas som enhetlig.
Det blåa symboliserar en boll. De röda linjerna symboliserar jämna raderna i bildruta ett medan de gröna symboliserar de ojämna i bildruta två och i mitten ser man hur bilden bör se ut. (Dvs. när de två rutorna är sammanblandade till en helbild.)
Visar man linjeflätat material på en modern skärm/TV uppstår dock problem då de skärmarna av sin natur visar hela bildrutor, dvs. de är progressiva. För att motverka detta kan TV:n/projektorn/datorskärmen eller själva källan, dvs. DVD-spelaren, TV-mottagaren eller datorn, omvandla de linjeflätade bilderna till progressiva. Själva omvandlingen kallas de-interlacing eller linjedubbling och trots att man gjort stora framsteg inom denna teknik blir resultatet aldrig lika bra som en riktig progressiv bild. Inte minst eftersom bilden ofta hinner röra lite på sig innan nästa grupp linjer ska ritas upp.
Samma bild som ovan fast här har “bollen” rullat lite mellan bildruta ett och två. När de två sammanblandas uppstår problem eftersom man försöker återge en helbild med hjälp av två bildrutor som inte är tagna vid exakt samma tidpunkt.
För er som har svårt att utröna något ur våra “syntetiska” testbilder kan vi rekommendera denna externa länk till www.doom9.org som ger ett perfekt exempel på interlacing-problemet.
Med progressiv video visar man hela bildrutor åt gången…
…således är det inga problem om bollen rullar lite åt höger.
Lite krångligare blir det när man börjar jämföra 720p mot 1080i eftersom vi inte längre talar om samma upplösning. Om vilket som är bäst tvistar de vise. Vissa föredrar de progressiva fördelarna med 720p medan andra hävdar att den ökade upplösningen man får med 1080i är värd de, i deras tyckte, marginella nackdelarna med linjeflätat material. Det tål att nämnas att problemen med interlaced material definitivt syns mindre desto högre upplösningarna blir samt att de tekniska lösningarna för att de-interlaca (dvs omvandla två linjeflätade bilder till en progressiv) har blivit väldigt sofistikerade på senare tid.
Trots att majoriteten av datoranvändare är vana vid dessa uttryck kan det krävas en förklaring när vi talar om HDTV. Först och främst så har vi filmen i sig som har en framerate, dvs. Antalet bildrutor som visas per sekund. Vanliga framerates är 24, 25, 30, 50 och 60 fps. Progressivt material har en fördel här de det visar hela bildrutor åt gången medan linjeflätad film bara visar en halv. Vidare visas ibland material med en annan uppdateringsfrekvens (dvs. hur många gånger skärmen uppdateras rent fysiskt per sekund) än filmens framerate.
Vanliga kombinationer är 720p i 50-60fps/50-60Hz och 1080i i 24-30fps/50-60Hz. I Europa använder vi 50 Hz i dagsläget och som det ser ut kommer vi fortsätta med det trots att 60 Hz rent tekniskt är bättre i och med kompatibelt med filmers framerates och dess något smidigare flyt (och, på vissa bildvisare, mindre flimmer).
1080i lämpar sig bra för filmmaterial men så fort det är mycket rörelse i bilden blir detaljrikedomen jämförbar med 720p och ibland rentutav sämre. Objekt som rör sig snabbt över skärmen tappar dels detaljrikedom men blir också offer för oskärpa och ibland rörelseartefakter.
Alla digitala medieformat som används idag bland slutkonsumenter för att visa kommersiell film och tv använder någon form av komprimering. Den absolut vanligaste formen är MPEG2 som vi känner igen från DVD-film och traditionella digital-TV-sändningar. Man kan komprimera filer till en bråkdel av deras originalstorlek utan att förlora särskilt mycket bildkvalitet med denna metod. På senare tid har det dock kommit ett par varianter av MPEG4 som kan nå nästan likvärdiga resultat fast med mycket mindre filstorlek.
Riktmärket för MPEG2 HDTV av optimal kvalitet är en bitrate på runt 28 Mbit/s, dock ligger majoriteten av dagens sändningar i USA på mellan 10 och 20 Mbit/s “bara”. För en MPEG4-kodad HDTV-film lär en bitrate på 10-15 vara optimalt medan dagens WMV-HD-filmer ligger i strax under 10 Mbit/s.
Det är mycket som handlar om bitrate då vi talar om digital bildkvalitet. Bitraten anger vilken datamängd-per-sekund som en film använder. En sak som är viktigt att ha i åtanke är att det finns en distinkt skillnad mellan den bitrate som vi ser på en DVD och den som vi ser på TV-sändningar. Anledningen till detta är att filmer som släpps på DVD (eller HD-DVD/Bluray i framtiden) tweakas för hand, bildruta för bildruta, under komprimeringsarbetet vilket gör att man kan allokera bitrate till de ställen där det krävs som mest. Denna manuella finjustering sker oftast inte på TV-sändningar dels för att den är extremt kostsam och tidskrävande men också för att det är en praktisk omöjlighet att applicera på livesänd TV.
Väldigt förenklat kan man alltså generellt säga att 8 Mbit/s på en DVD ser bättre ut än 8 Mbit/s på en TV-sändning och att 8 Mbit/s MPEG4-material generellt sett ser bättre ut än 8 Mbit/s MPEG2-material.
I brist på HDTV-källor händer det ibland att man använder något som kallas Upscale/Upscan/Upconvert. Dessa tre uttryck är alla tre benämning på en och samma sak, nämligen en process där man överför SDTV-material till HDTV. En del av det material som sänds i HDTV i andra länder idag är helt enkelt SD-material som man skalar upp till en högre upplösning. Beroende på hur pass avancerad utrustning som används kan ibland detta ge ett litet lyft i bildkvalitén jämfört med originalkällan men ofta blir bilden likvärdig eller till och med sämre än originalet. På samma sätt finns det också en hel del analog film som skannas in i HD-upplösning trots att originalfilmen långt ifrån håller någon HD-kvalitet.
Liknande uppkonverteringar ger föga imponerande intryck jämfört med riktig HD då de inte drar nytta av den högre upplösningen. Varför gör man då såhär? Enklaste förklaringen är för att man vill lagra/sända allt material med samma upplösning. Äkta HDTV vore det dock synd att kalla det.
Efter den här teoretiska inledningen är det slut på första artikeln av de fyra vi kommer att publicera. I artikel nummer två tar vi upp hårdvaran som är inblandad i HDTV-tittandet, i artikel tre beskriver vi hur ni kan avnjuta HDTV redan idag och sist men inte minst i artikel fyra gör vi några slutledande observationer och svarar på läsarnas frågor. Räkna med ett mellanrum på en till två veckor mellan varje artikel.
Om några frågor uppstår under tiden är ni varmt välkomna att ställa dem i den här tråden i forumet.
