Untitled Page
Om mennesker, medier,
kreativitet og teknik i AV-branchen
Forside Artikler Web-TV Nyhedsbrev Kontakt Annoncer/Ads
Gå tilbage

De nye tv-formater
ugust 2013
Forståelse eller forvirring?
Der er voldsom forvirring omkring alle de nye tv-formater, deres navne og de i den anledning nyudviklede kompressionsformater og modulationsformer. Arne Lillevang fortæller her om udviklingen fra SD til HD og til UHDTV med den nødvendige HEVC-kodning.


Arne Lillevang

Forståelse er naturligvis bedst for alle parter. Men i vor teknisk orienterede verden er der flere sider af samme sag og derfor risiko for forvirring. Og det er i den forbindelse vigtigt at skelne mellem:

  • A: Den tekniske forståelse
  • B: Den brugermæssige forståelse hos produktionsfolkene, i distributionen og blandt slutbrugerne – dvs. seere og lyttere.

    Det er en fordel at forstå og tale samme sprog på de forskellige niveauer, og hvis sprogene er eller skal være forskellige, bør man så i hvert fald have ét punkt, hvor der er sikker bro mellem A og B.

    Broen burde efter min mening være, at man tv-mæssigt brugte betegnelsen HD1 for den almindelige HD-standard, dvs. 1080i50 hvor 1080 er det "sebare" antal linier i billedfeltet, "i" betyder interlaced og "50" angiver antal fields – dvs. halvbilleder – pr. sek. Ved at bruge benævnelsen HD1 ville der nemlig være åbnet for senere kommende standarder med endnu højere opløsning, nemlig HD2, HD3 etc. Men den vej har man desværre ikke valgt at gå. I stedet taler man om UHD, 4k og 8k. Og hvem ved hvad der følger efter?

    Betegnelsen 4k er under alle omstændigheder misvisende, for rent matematisk stå k for 2 i 10. = 1.024. 4k burde derfor stå for 4.096 og ikke de 3.840, som er UHD-formatets faktiske pixelantal i bredden. Helt galt bliver det, hvis man forestiller sig et fremtidigt 16k-format, for det vil operere med et pixelantal i bredden på 15.360 – og altså tættere på 15.000 end på 16.000!

    Den tekniske del (video)

    Men lad os tage fat fra starten med billedchippens analoge signaler, som bliver gjort digitale for bl.a. at muliggøre kompression. Overgangen fra analog til digital sker ved hjælp af A/D converters og tilbage igen via D/A's – og vi er vel at mærke fortsat i den ukomprimerede verden.

    Bag A/D'en dannedes i første omgang et SD signal (Standard Definition), som med 10 bits opløsningsdybde gav et 270 Mb/s signal (10 x 27 MHz som samplingfrekvens). Mange kaldte det et SD-SDI signal, men SDI er et signal interface (Serial Digital Interface), hvilket ikke er en signaltype, men en overførselstype af f.eks. SD signalet.

    SD har en pixelopløsning på 720 x 576, og det er på mange måder godt nok. Men HD (High Definition) matcher øjet bedre i forbindelse med større, fysiske displays. I stedet for 270 Mb/s fik vi derfor en bitrate på 1,485 Gb/s (10 x 148,5 MHz som samplingfrekvens) – og det fik navnet HD. Men jeg mener som sagt at det ville være bedre, hvis man havde kaldt det for HD1! Snart efter blev 1.485 nemlig fordoblet til 2,97 Gb/s, som kunne have heddet HD2, men i stedet blev døbt 3G, et navn der kommer fra televerdenen.

    HD2 ville dermed modsvare 1080p50 som brugerstandard, hvor 1080 er antal "sebare" linjer, mens "p" betyder progressive, og "50" betyder frames -dvs. helbilleder – pr. sek. Altså en fordobling af sete linier, hvilket matcher doblingen fra 1,485 til 2,97 Gb/s – modsvarende HD1 til HD2. Det skal nævnes, at DR benytter HD-standarden 720p50, som ligger mellem de to 1080'ere.

    Både for 1080i50 og 1080p50 gælder det, at antallet af pixels i horisontalretningen (pr. linje) er 1.920. Basis er HD1 svarende til ca. 1,5 Gb/s, og HD2 får så 3 Gb/s som ca. bitrate.

    Tingene stopper dog ikke her, for der er foreslået endnu højere billedopløsninger, og det kommer via den standardiserede forkortelse UHDTV (Ultra High Definition TV), hvor vi bevæger os mere i retning af brugerstandarder og måske brugerønsker.

    Den brugermæssige del (video).

    Der er ingen tvivl om, at brugerne – dvs. seerne – føler sig tiltrukket af højere billedopløsning. Udviklingen går fra 1.920 x 1080p50 til en fordobling af både den horisontale og vertikale opløsning til 3.840 x 2.160. Dermed er vi i UHDTV Level 1.

    Udgangspunktet er det jeg kalder for HD1. Ved multiplikation med 2 fik vi HD2, og med dobbelt opløsning både horisontalt og vertikalt sker der yderligere en multiplikation med 2 x 2. UHDTV Level 1 er dermed lig med 8 x HD1 eller ca. 12 Gb/s.

    Der fortsættes nok med opløsningen 7.680 x 4.320 – altså yderligere med faktor 2 x 2 vedr. pixels og linjer. Men standardbenævnelsen er nu klogere, idet der her tales om UHDTV Level 2, som senere kan suppleres af Level 3, Level 4 osv.

    Med UHDTV Level 2 nås 8 x HD1 x 2 x 2, hvilket modsvarer ca. 48 Gb/s.

    Man kan spørge, hvor man vil ende, for der er jo en grænse for, hvor meget vore øjne kan opløse. Men samtidig fortsætter tv-skærmene med at vokse, og det trækker den anden vej.

    Kompression

    Det er nævnt, at digitale signaler kan komprimeres, så de fylder mindre i et givet frekvensområde. Bitrate kan omsættes til "frekvensfyld", og ved transmission gennem luften er det klart, at selv et SD-signal med dets 270 Mb/s vil fylde alt for meget. Tallet skal faktisk divideres med mere end 50 for at få realistiske ting på bordet i frekvensfyld. Metoderne til at komprimere er ret så mange, og de er ikke helt enkle. Detaljer herom er ikke denne artikels emne(r).

    Kompressionsformaterne er døbt MPEG-2 (H.263) og MPEG-4 (H.264), og som det nyeste HEVC (H.265). Det sidste er udviklet for bl.a. at kunne klare UHDTV. Den udvikling er i fuld gang, og der henvises her til den viste Ericsson Television figur eller tegning, hvor der skal anvendes 4 x 3G-SDI (H2) for at håndtere Level 1.

    Indtil videre kan 3.840 x 2.160 billedfeltet teknisk set deles i 4 x encoderfelter og selvfølgelig også 4 x decoderfelter. Dermed anvendes der med dagens udstyr 2 x dual AVP2000 encodere og 4 x RX8200 decodere.

    Der skal tænkes i præcis synkronisering for at få de fire felter til at matche et helt billede i fantastisk opløsning og uden "artifacts".

    Men som sagt skal der HEVC kompression ind i spillet for også at få UHDTV til at fylde realistisk lidt i frekvensbåndene. Ericsson er i fuld fart fremad på området – der blev allerede der vist noget på NAB 2013, og IBC 2013 vil vise yderligere tiltag.

    Hvad med audio'en i UHDTV?

    Med forhøjet kompression på videoområdet kunne det oprindelige MPEG Layer II audiofyld heller ikke bibeholdes. Det passede godt til MPEG-2. Men i dag arbejder man med MPEG-4 kompression, og samtidigt er udviklingen er gået i retning af flere og flere audiospor overført sammen med video'en. Tænk bare på surround 5.1 og 7.1.

    Der var derfor brug for audio-løsninger, der matcher MPEG-4 og HEVC, og det kom via AC-3, AAC, HEAAC m.v. Audio'en skulle nemlig relativt set fylde det samme som før.

    DAB radio...

    MPEG Layer II er standarden i DAB, som i stor og god udstrækning anvendes i bl.a. den danske digitale radio. Men AAC-standarden giver en bitrate-reduktion på ca. 50% – endda med forbedret lydkvalitet – og den standard bruges derfor i DAB+, der af samme grund ikke er bagudkompartibel med DAB-brugernes udstyr. Der gås ikke her i dybden med audiokompression, men det er da fascinerende at forestille sig, at en fremtidig "multi purpose"-modtager skal klare både AM, FM, DAB, DAB+ og måske DRM samt det amerikanske HD Radio. Hvilken modtager!

    AES er den digitale audio i sin basis. Hurra for AES-organisationen, som er kløgtig, idet den ikke indfører en ny standard, før videofolkene har fundet deres tv-mæssige ben at stå på. Derfor er standarden AES 1992-3 stadig gældende – etableret i nævnte år.

    Modulation og signalspredning.

    En ting er selve encoderingen, men signalerne skal jo ud til brugerne gennem luften, via satellit og via kabel. I årene 2007-09 kunne man således gå fra DVB-T (Terrestial), -S (Satellite) og -C (Cable) til DVB-T2, -S2 og -C2 via forbedrede modulationsformer. 2'erne anvendes meget i dag, og de kan i øvrigt kaldes "de runde" modulationsformer.

    Man mente i øvrigt ikke, at man kunne komme længere end 2'erne, fordi de er tæt på Shannon limit og på den basale signal/støj-begrænsning. Men man er alligevel kommet et stykke videre. Der arbejdes således med ændring af DVB-S2 via en DVB-X standard, hvor X'et er det sædvanlige usikre bogstav!

    Også modulation i dybden ligger dog uden for dette indlægs rammer.


    Gå tilbage


  • Arne Lillevang fra Taurus Sales rydder op i begreberne omkring de nye UHDTV-formater – og kritiserer samtidigt de eksisterende betegnelser for at være temmelig forvirrende.
    Klik for større billede

    UHDTV-formatet er præcis fire gange så stort som 1080p50, og man deler derfor billedfeltet på i 4 x encoderfelter og 4 x decoderfelter, som derefter kan håndteres af Ericsson Televisions eksisterende HD encodere og decodere.
    Klik for større billede

    Ericsson Televisions løsning på UHDTV-problematikken involverer 2 x dual AVP2000 encodere og 4 x RX8200 decodere. På den måde kan man overføre den firdobbelte opløsning med de eksisterende encodere og decodere.
    Klik for større billede

    Mere information?

    Artiklens forfatter, Arne Lillevang, er indehaver af firmaet Taurus ApS, der er CP – dvs. Channel Partner – for Ericsson Television. Fabrkken har udgivet et engelsksproget materiale om især UHDTV og HEVC, og Lillevang sender gerne dette materiale til interesserede. Skriv pr. mail til lillevang@taurus.sales.com


    > Webmaster

    > Support
    > Privacy
    > Cookies
    Apantac-dec-2020---AVM_330.jpg
    Apantac-dec-2020---AVM_330.jpg