Standard Ultra HD Premium kontra Dolby Vision

 Trwa proces standaryzacji wymagań, jakie powinny spełniać telewizory klasy premium. Jednak nie jest on jednolity, co nie ułatwia wyboru telewizorów Ultra HD najwyższej klasy.

Ułatwieniem dla kupujących telewizor najwyższej klasy jest powstanie nowego standardu Ultra HD Premium, opracowanego przez stowarzyszenie UHD Alliance, określającego wymagania techniczne dla telewizorów z najwyższej półki i materiałów wideo 4K. UHD Alliance jest globalną koalicją największych studiów filmowych, producentów telewizyjnych, dystrybutorów treści, postprodukcji i firm technicznych. Stowarzyszenie skupia 35 firm, między innymi DirecTV, Dolby Laboratories, LG Electronics Inc., Netfl ix, Panasonic Corporation, Samsung Electronics Co. Ltd., Sharp Corporation, Sony Visual Products Inc., Technicolor, The Walt Disney Studios, Twentieth Century Fox i Warner Bros.

Sprzęt spełniający wymagania Ultra HD Premium będzie musiał: „

• wyświetlać obraz w rozdzielczości co najmniej 3840 × 2160 pikseli, „
• odtwarzać więcej niż 90 proc. kolorów standardu DCI-P3, „
• zapewniać 10-bitową głębię barw, „
• umożliwić odtwarzanie szerokiej palety kolorów (Wide Color Gamut), „
• zapewnić jasność szczytową 1000 nt i poziom czerni 0,05 nt lub więcej niż 540 nt jasności szczytowej i mniej niż 0,0005 nt poziomu czerni, „
• zapewniać HDR zgodny z normą SMPTE ST2084 EOTF, „
• odwzorowywać kolory zgodnie z normą rec. 2020.

Każdy kanał dystrybucji treści wideo 4K (UHD) – strumieniowany (Internet), telewizyjny czy płyta Blu-ray – musi spełniać następujące wymagania: „

• rozdzielczość obrazu co najmniej 3840 × 2160 pikseli, „
• 10-bitowa głębia barw, „ odwzorowanie kolorów zgodne z normą rec. 2020, „
• HDR zgodny z norma rec. SMPTE ST2084 EOTF.

Dzięki normie Ultra HD Premium nieznające się na technice osoby kupujące telewizor nie będą musiały analizować skomplikowanych danych każdego odbiornika TV, ponieważ stowarzyszenie UHD Alliance przyznaje certyfikaty, a telewizory są oznaczane stosownym logiem.

Poszukując telewizora Ultra HD z najlepszym obrazem, należy szukać na nim naklejki „Ultra HD Premium”. Oznacza ona, że obraz spełnia wymagania dla tej klasy TV. Pewne zamieszanie wprowadza podanie dwóch zakresów jasności i czerni obrazu. Wyświetlacz powinien zapewnić wartość szczytową jasności większą niż 1000 nt i poziom czerni 0,05 nt lub jasność szczytową większą niż 540 nt i poziom czerni mniejszy niż 0,0005 nt. Drugi zakres to ukłon w stronę telewizorów z wyświetlaczami OLED, które nie są w stanie wytworzyć tak dużej jasności szczytowej jak LCD, ale mają poziom czerni, jaki jest nieosiągalny dla telewizorów LCD. Przez większość profesjonalistów obraz TV OLED jest uznawany za wzorcowy, ale wymaga oglądania w określonych warunkach, czyli w przyciemnionym pokoju. W wypadku telewizorów LCD bardzo dobrą jakość obrazu można uzyskać przy oświetleniu dziennym. Jak wynika z badania konsumenckiego (przytaczanego przez firmę Samsung) przeprowadzonego w Stanach Zjednoczonych, zdecydowana większość Amerykanów ogląda telewizję z włączonym oświetleniem pokoju (86 proc. w dzień powszedni, 85 proc. w weekendy), a tylko niewielka liczba ankietowanych twierdzi, że ogląda telewizję w całkowitej ciemności (14 proc. w dni powszednie i 15 proc. w weekendy). Poniżej przedstawiono przykłady telewizorów HDR i WCG.

Bezramkowe telewizory SUHD Premium Ultra HD Samsunga

Firma Samsung Electronics w najnowszych telewizorach klasy SUHD, które wyposażono w bezkadmowy (kadm jest substancją trującą) 10-bitowy wyświetlacz Quantum Dot (z kropkami kwantowymi), gwarantujący najlepszą jakość obrazu wśród telewizorów Samsunga. W tym roku wszystkie telewizory SUHD mają system HDR (jasność minimum 1000 nt) przy zastosowaniu podświetlenia z kropkami kwantowymi i diodami LED o lepszych parametrach, pozwalający na zwiększenie poziomu kontrastu i dynamiki obrazu. Ponadto nowa technika Ultra Black znacznie redukuje odbicia światła, dodatkowo poprawiając jakość obrazu przez zminimalizowanie odblasków. Cała seria SUHD TV na rok 2016 została wyróżniona certyfikatem Ultra HD Premium. Ciekawostką jest, że w technice Ultra Black wykorzystano zjawiska występujące w oku ćmy – absorpcja światła naturalnego następuje w ten sam sposób, w jaki następuje to w jej oku. Dzięki specyficznej budowie oka ćma jest w stanie lepiej widzieć w nocy. Na uwagę zasługują nowe wyświetlacze LCD (np. w KS9000 SUHD TV), będące pierwszymi na świecie modelami bezramkowymi i zakrzywionymi. Dzięki eliminacji ramki uwaga widza skupia się wyłącznie na tym, co najważniejsze, czyli wyświetlanych na ekranie treściach. Firma Samsung zaprojektowała swoje nowe telewizory SUHD pod kątem zapewnienia optymalnej jakości obrazu niezależnie od warunków oświetlenia. Bazujący na systemie operacyjnym Tizen interfejs Smart Hub 2016 został zaprojektowany z myślą o zapewnieniu użytkownikom łatwego dostępu do wszystkich ulubionych treści z jednego miejsca. Telewizja na żywo, treści OTT, gry, a nawet menu, które pojawia się na ekranie głównym smart TV, umożliwiające użytkownikom uzyskanie dostępu do ulubionych programów, są dostępne natychmiast po włączeniu telewizora. Nowy pilot Samsung Smart Control eliminuje konieczność korzystania z wielu pilotów. Automatycznie rozpoznaje on typ dekodera, konsoli do gier lub systemu kina domowego, który został podłączony do telewizora.

TV z podświetleniem o strukturze plastra miodu

TV z podświetleniem o strukturze plastra miodu Firma Panasonic w najnowszym 65-calowym telewizorze LCD Viera DX900 zgodność ze standardem Ultra HD Premium uzyskała, stosując LED-y WGC-Phospfor, które uzyskują poszerzony zakres kolorów dzięki luminoforom RGB nowej generacji. Dodatkowo podświetlenie LED ma strukturę plastra miodu, składającego się z stref, którymi można sterować niezależnie. Są one dodatkowo bardzo dobrze separowane, co umożliwia uzyskanie bardzo dużej jasności i małych poziomów czerni, zbliżonych do telewizorów OLED. Model DX900 może osiągnąć jasność 1000 cd/m² (nt) na większej części ekranu niż w wypadku innych ekranów HDR dostępnych aktualnie na rynku. Oznacza to, że obraz będzie bardziej dynamiczny i żywy, zgodny z wymaganiami techniki Panasonic Hollywood Labs, jak najbardziej zbliżony do pierwotnej wizji fi lmowców i twórców treści. Dodatkowo nowy procesor przetwarzający obraz Panasonic HCX+ (Hollywood Cinema eXperience plus), następca procesora 4K Studio Master, umożliwia uzyskanie także znacznie lepszych obrazów, zgodnych z podstawowym standardem rec. 709 dla obrazów HD. DX900 otrzymał certyfikat THX, będący potwierdzeniem uznania jakości i dokładności obrazu, odpowiadającego filmom kinowym.

Telewizory z HDR Dolby Vision

Na rozwiązania HDR Dolby Vision zdecydowali się tacy producenci telewizorów jak TCL, Vizio oraz LG, ale w telewizorach Ultra HD OLED. Zaletą systemu Dolby Vision HDR jest fakt, że filmy kinowe są realizowane zgodnie ze standardem Dolby Vision, więc odtwarzanie ich na telewizorach z techniką Dolby Vision HDR nie będzie się wiązało z pogorszeniem jakości obrazu.

Standard – HDR Dolby Vision jest opracowany przez amerykańską firmę Dolby Vision, która jest między innymi producentem sprzętu kinowego. Różnica między dwoma standardami HDR sprowadza się do tego, że HDR10 określa jedną wartość jasności obrazu przy realizacji filmu, a w systemie Dolby Vision dobierana jest ona niezależnie dla każdej klatki. Od strony technicznej HDR10 korzysta ze statycznych metadanych - są to niezbędne dla wyświetlacza informacje, takie jak ustawienia jasności sprzętu, z którymi pracował reżyser filmu. W systemie HDR Dolby Vision stosuje się funkcję Display Mapper (Inteligent Mapping Engine). Każdy piksel obrazu HDR Dolby Vision ma dokładnie określoną jasność, pakiet dynamicznych metadanych oraz informacje o używanym ekranie. Funkcja Inteligent Mapping Engine, używając specjalnych algorytmów, dostosowuje wyświetlany obraz do danego telewizora po to, by zaprezentować treści zgodnie z intencjami twórców i wykorzystać cały potencjał urządzenia.

Jak podano wcześniej, telewizory OLED spełniające normy Ultra HD Premium mają obraz o mniejszej jasności niż LCD 540 nt jasności szczytowej i mniej niż 0,0005 nt poziomu czerni. Aby w pełni cieszyć się jakością HDR, trzeba oglądać obraz w ciemnym pomieszczeniu. Jakość obrazu HDR na telewizorach LG OLED dodatkowo poprawia funkcja indywidualnego regulowania jasności pikseli matrycy OLED (Pixel Dimming). W przeciwieństwie do paneli LCD, w których podświetlenie LED jest regulowane lokalnie na całych fragmentach ekranu, w matrycy OLED każdy piksel pracuje niezależnie. Diody organiczne pozwalają wyświetlić wyraźne, żywe barwy oraz detale, które są dobrze widoczne nawet wtedy, gdy bezpośrednio obok siebie znajdują się niewielkie jasne obiekty oraz bardzo ciemne obszary (jak np. rozgwieżdżone niebo). Na ekranie telewizora LCD wokół jasnych miejsc występuje poświata (brzegi jasnych obszarów są rozmyte) wynikająca z lokalnego podświetlenia matrycy. Podobny efekt diody LED tworzą przy wyświetlaniu całkowicie czarnego obrazu – jaśniejsze obszary, przypominające efekt winietowania, pojawiają się przy górnej oraz dolnej krawędzi ekranu. Telewizory LG OLED są zgodne z HDR10 i Dolby Vision.

TCL – HDR i kropki kwantowe

Firma TCL nawiązała współpracę z firmą Dolby Vision i zastosowała w telewizorach z serii Xclusive (S99) QUHD TV jej system HDR, używany w produkcji filmowej, co gwarantuje naturalne kolory i bogatszą paletę barw. To najlepsza seria telewizorów TCL, wyposażona w najnowsze techniki przetwarzania obrazu, oprócz HDR (1000 nt) takie jak Quantum Dot (kropki kwantowe), Wide Color Gamut, Local Dimming z 288 strefami wygaszania obrazu, a to wszystko połączone z innowacyjnym wzornictwem i głośnikami dobrej jakości firmy Harman Kardon.

Sony inwestuje we własną technikę 4K HDR

Firma Sony rozwija swój system. Od tego roku najlepsze telewizory Sony Bravia zostaną oznaczone nowym logo – „4K HDR” i będą to telewizory o przekątnej od 55 do 85 cali. Jednak telewizory z HDR nie mają certyfikatu Ultra HD Premium. Telewizory LCD 4K z nowej serii Bravia XD94/93 są wyposażone w nową technikę Slim Backlight Drive – podświetlenie krawędziowe matrycowe. Połączenie tej techniki z systemem zwiększania kontrastu Sony X-tended Dynamic Range Pro zapewnia szeroki zakres barw i z wyświetlaczem Triluminos Display zwiększa maksymalną jasność i poziom czerni oraz poprawia kolorystykę obrazu. Uzyskano przy tym bardzo cienki panel wyświetlacza – w najcieńszym miejscu tylko 11,8 mm grubości.

Wspólne cechy telewizorów Ultra HD

Wszystkie telewizory Ultra HD mają szereg wspólnych cech, związanych z dekoderem sygnałów Ultra HD, skalerem obrazu czy złączami Ultra HD. Ultra HD to w praktyce cztery obrazy Full HD na tej samej powierzchni. Wykorzystali to producenci do realizacji funkcji Multi screen, za pośrednictwem której na ekranie telewizora wyświetlimy jednocześnie obraz z aż czterech źródeł. W jednym momencie będziemy mogli oglądać telewizję, skorzystać z jednej z licznych aplikacji smart TV, przeglądać stronę internetową czy korzystać z komunikatora Skype. Wyraźna poprawa jakości obrazu będzie zauważalna także w wypadku obrazów 3D na wyświetlaczach 3D wykonanych w technice pasywnej (polaryzacyjnej). Dotychczas obraz 3D Full HD w tej technice był tworzony z dwóch wyświetlanych jednocześnie obrazów o zmniejszonej o połowę rozdzielczości pionowej (540 linii zamiast 1080). W naszym mózgu oba obrazy są łączone i tworzą wrażenie trójwymiarowości. W technice Ultra HD wykorzystywana jest pełna rozdzielczość pionowa, co zapewnia lepszy efekt 3D.

Skaler 4K

Na tym etapie rozwoju techniki Ultra HD wszystkie najpopularniejsze źródła, jak telewizja DVB-T czy satelitarna DVB-S oraz odtwarzacz Blu-ray, dostarczają materiał wideo HD, co wymaga skalowania go do 4K. Od zastosowanych układów scalonych i algorytmów skalowania będą zależeć jakość obrazu, jego szczegółowość, ostrość, kolory. Odtwarzanie scen dynamicznych wymaga maksymalnej mocy obliczeniowej zastosowanych procesorów. Najczęściej są to procesory czterordzeniowe. W wypadku tych źródeł warto ocenić przeskalowany obraz na telewizorach różnych producentów, aby wybrać najlepszy.

Kodek HEVC

Do popularyzacji standardu Ultra HD przyczyni się nowy kodek wideo HEVC (high efficiency video coding) – H.265 i MPEG-H Part 2, opracowany przez grupę Moving Picture Experts Group, który jest następcą standardu Advanced Video Coding (H.264). Standard H.265 zakłada obsługę obrazu UHDTV o rozdzielczości do 7680 × 4320 lub 3840 × 2160 pikseli. Obecnie są produkowane tylko panele Ultra HD o mniejszej rozdzielczości. Kompresja za pomocą kodeka HEVC jest dwa razy efektywniejsza niż kompresowanie kodekiem H.264. Po zdekodowaniu sygnału jakość obrazu odpowiada Ultra HD. Łącze będzie wymagało przepływności 8–18 Mbit/ s w wypadku formatu 2160p 60/10 bit (np. transmisje sportowe) i 7–15 Mbit/s w wypadku formatu 2160p 24/30 (filmy i telewizja naziemna oraz streaming z Internetu). Coraz więcej na rynku jest telewizorów, które zostały wyposażone w dekoder HEVC, dzięki któremu mogą odtwarzać treści Ultra HD np. bezpośrednio z pamięci USB, wejścia HDMI czy z anteny.

HDMI 2.0 w TV Ultra HD

Obecnie telewizory Full HD mają złącze HDMI 1.4, dostosowane do przesyłania danych z przepływnością 10,2 Gbit/s i sygnału wideo z szybkością maksymalnie 60 kl./s. Telewizory Ultra HD wymagają zwiększonej przepływności złącza HDMI w wersji 2.0. Dzięki niej można będzie przesyłać obrazy o rozdzielczości 4096 × 2160 px 50/60 Hz. Dobrą informacją jest, że nie będzie konieczna wymiana kabli HDMI – wystarczą High Speed Category 2.

Specyfi kacja HDMI 2.0 uwzględnia przyszłościowe rozwiązania i jest następująca: „

• obrazy 4096 × 2160 px z częstotliwością 50 lub 60 Hz progresywnie;
• dane z przepustowością 18 Gbit/s (HDMI 1.4 – 10,2 Gbit/s);
• 32 nieskompresowane kanały audio (HDMI 1.4 – 8 kanałów);
• obrazy o głębi kolorów 48 bitów; „
• obrazy w formacie 21:9; „
• podwójne wideo i fonia (do 4 kanałów)

Ponadto HDMI 2.0 obsługuje: „

• dynamiczną synchronizację (auto LipSync);
• dodatkowe rozszerzenia dla CEC (Consumer Elctronic Control) do sterowania urządzeń jednym pilotem