Video & Foto
Læser nu
Wide gamut TV produktion
0

Wide gamut TV produktion

Skrevet af: Bård B. Sandstad18. januar 2017
Resume
Siden 1990 har Rec. 709 været den tekniske specifikation der definerer formaterne for HD TV overførsler og visning. Nu får den konkurrence fra nye specifikationer som muliggør langt bedre visning af TV signalerne, med kraftigere farver og højere opløsning.
Artikel
Print Friendly

De nye TV teknologier stiller større krav til alle som arbejder med TV og professionel videoproduktion. Det gælder ikke bare højere opløsning, men også de nye farvestandarder som vil påvirke hele workflowet.

Siden 1990 har Rec. 709 været den tekniske specifikation der definerer formaterne for HD TV overførsler og visning. Nu får den konkurrence fra nye specifikationer som muliggør langt bedre visning af TV signalerne, med kraftigere farver og højere opløsning.

Fra standard TV til HD og Ultra HD

TV specifikationerne har sine rødder i den digitale æra, hvor man anvendte PAL i Europa og NTSC i USA. Begge standarder med lav opløsning og begrænset farveomfang.

I 1990 blev High Definition TV standardiseret i form af Rec. 709, med en vertikal opløsning på mindst 720 pixels og widescreen størrelsesforhold. Farveomfanget var dog stadig begrænset. Rec. 709 har siden sin tilblivelse været standard for nær sagt al forbrugerelektronik, eftersom computerbranchen tog farveomfanget til sig i form af sRGB som også har været farvestandarden for skærme, forbrugerfotografi og web design.

Nu gør de højtopløselige og lys- og farvestærke skærme vi allerede har sæt på smartphones og tablets sit indtog også på TV-markedet, og næste generations standarder er på vej. 4K opløsning er første skridt. Det næste er at også farveomfang og kontrast bliver dramatisk forøget, i det som ofte kaldes UHD, Ultra High Definition.

Ultra HD og HDR

De nye teknologier markedsføres gerne som “Ultra HD”, forstået som det der kommer efter HD. Teknologierne og standarderne er defineret i forskellige branchefora, og begreberne omkring Ultra HD (UHD) bruges lidt forskelligt. Overordnet kan man dog godt sige at UHD er en familie med TV teknologier som har disse fælles grundelementer:

  • Høj opløsning. Minimum 4K, dvs. mindst den dobbelte opløsning i forhold til fuld HD TV, som har en opløsning på 1.920 x 1.080 (ca. 2.000 pixels horisontalt, altså 2K).
  • HDR signaler. Meget stort dynamisk omfang, fra højlys til skygge.Mange har nok prøvet at tage HDR fotos på sin iPhone, men HDR foto er ikke det samme som HDR TV. Forkortelsen HDR står for det samme, High Dynamic Range, men HDR TV er mere kompliceret proces.I fotoverdenen betyder HDR at man forsøget at få vist et billede der har gode detaljer i både højlys og skygge. Det er svært at få til, da et kamera har langt lavere dynamisk omfang og kontrast end de scener vi ser i virkeligheden. Her er HDR er lille trick hvor man ved at kombinere tre billeder der er henholdsvist over-, normalt og underbelyst, skaber en montage som har gode detaljer i begge ender af det dynamiske omfang. I TV verdenen betyder HDR at det dynamiske omfang forbedres markant ved at billedet vises på skærme som er meget mere lyskraftige. Dette omfang defineres både som formen på kurven som fordeler pixelværdierne fra lyst til mørkt (EOTF, som er en slags gammakurve), og luminansniveauet (dvs. hvor lyskraftig TV skærmen skal være). SMPTE 2084 standarden som er grundlaget for HDR, tager højde for TV skærme med en maksimal luminans på op til 10.000 cd/m2 (nits).
  • Wide Gamut Color (WGC). Farveomfanget bliver meget større ved at alt teknisk udstyr, inklusive TV skærmen, skal kunne vise wide gamut farver. UHD formaterne er baseret på det meget store Rec. 2020 farveomfang. Det findes endnu ikke tilgængeligt i konsumentelektronik. Foreløbig findes Wide Gamut Color i form af DCI-P3, som er det farveomfang som anvendes til digital biografvisning med professionelle projektorer.
wide gamut tv Rec 709 vs Rec 2020

Visuel visning af farveomfanget i Rec. 709 (det mørke område med sort kontur i bund) i modsætning til Rec. 2020 (det store farvede område). Her kan man tydelig se hvordan Rec. 2020 giver et meget større farveomfang i røde og grønne farver.

wide gamut tv dci-p3 vs rec 2020

Visuel visning af farveomfanget i DCI-P3 (det mørke område) i modsætning til Rec. 2020. DCI-P3 er i praksis en mellemstation, indtil vi får ægte UHD-enheder med fuld Rec. 2020 farvegamut.

 

  • Høj bitdybde. Billederne bliver bedre ved at signalet sendes og vises med en bitdybde som er højere end 8. Dermed undgår man posterisering og banding, som er fænomenet med underlige knæk i bløde farveovergange. Mindstekravet til UHD er en bitdybde på 10.

 

Alle de store TV-leverandører markedsfører Ultra HD og HDR fjernsyn i dag. Som forbruger skal man være klar over at det er sandhed med visse modifikationer. Vi er nemlig langt fra at normal skærmteknologi er i stand til at vise ægte Ultra HD.

De dele af Ultra HD der er nok er nemmest at opfylde, er kravene til opløsning og bitdybde. Allerede i dag er 10-14 bits chips standard på high-end skærme til fotografer og colorgradere, og 4K skærme har allerede gjort sit indtog på konsumentmarkedet.

Når det gælder farveomfanget er UHD baseret på Rec. 2020 farveomfanget. Så vidt jeg ved er der ingen TV leverandører der er i stand til at opfylde dette krav. De sæt som sælges som UHD i dag har langt fra dette farveomfang, og viser som regel heller ikke altid fuldt DCI-P3 farverum.

Når de UHD TV sæt man kan købe i dag alligevel kan fremstå så farvestærke, hænger det sammen med det dynamiske omfang og luminansen. Det relative farveomfang er måske ikke så stort, men det absolutte farveomfang bliver opfattet som meget stort fordi skærmene er så lyskraftige. I stedet for de traditionelle skærmes lysstyrke på et par hundrede cd/m2, har UHD TV sæt i handelen lysstyrker på op til 1.000 cd/m2.

4K tv

Når TV er bedre end virkeligheden. Et engelsk dyrereservat lader dyrene se på naturbilleder i 4K, som en del af forberedelserne til at de skal slippes løs i det fri. Foto: Sony Corporation.

 

Rec. 2020 som masterfarverum?

Hvor den tekniske udvikling i TV branchen går forholdsvist langsomt på grund af kompleksiteten, har fotobranchen større erfaring med hurtige teknologiskift. I fotoindustrien har der derfor i mange år været en forståelse for at man bør arbejde med, og arkivere sine billeder i, et masterfarverum som er så stort at det er langtidsholdbart.

Blandt stillfotografer har Adobe RGB været den mest udbredte løsning. Ser man på farveomfanget i et xy-diagram er Adobe RGB faktisk en kombination af de to gamle analoge TV standarder, PAL og NTSC. Adobe RGB har et større farveomfang end Rec. 709 i det grønne farveområde, men har et betydelig mindre omfang end Rec. 2020.

Nu har Adobe RGB fået en alvorlig konkurrent i DCI-P3, efter at Apple begyndte at producere sine enheder med skærme der fuldt understøtter DCI-P3. Dermed kan det for fotografer være logisk at bruge DCI-P3 som arbejdsfarverum i Adobe Photoshop og Lightroom, i stedet for Adobe RGB.

Adobe RGB og DCI-P3 har begge et farveomfang af sammenlignelig størrelse, men de er ikke helt overlappende. Adobe RGB kan indeholde kraftigere grønne farver end DCI-P3, mens DCI-P3 omvendt kan indeholde kraftigere røde farver end det Adobe RGB kan.

adobe rgb vs dci-p3

Adobe RGB (grøn linje) vs. DCI-P3 (rød linje).

 

Om nogle år har vi måske også skærme der viser Rec. 2020 og dermed ægte UHD.

Men udviklingen stopper ikke nødvendigvis der. Oscar akademiet har lanceret sit bud på et masterfarverum i form af Academy Color Encoding System (ACES). Farverummet i ACES specifikationen er endnu større end Rec 2020.

 

Faktaboks: Video formater for TV produktion
Format Opløsning Størrelsesforhold Frame rate, Hz Color sampling Farveomfang
Ultra HD: 8K 7.680 x 4.320 16:9 24 – 120 4:2:2 / 4:4:4 Rec. 2020 & HDR

(DCI P3)

 

Ultra HD: 4K 3.840 x 2.160 16:9 24 – 60 4:2:2 / 4:4:4 Rec. 2020 & HDR
(DCI P3)
Full HD TV 1.920 x 1.080 16:9 24 – 60 4:2:2 Rec. 709
High Definition TV (HDTV) 1.280 x 720 16:9 24 – 60 4:2:2 Rec. 709
Standard definition TV (SDTV): PAL 720 x 576

(864 x 625)

4:3 25 4:2:0 PAL
Standard definition TV (SDTV): NTSC 720 x 486

(864 x 525)

4:3 30 4:2:0 NTSC

 

Faktaboks: Color sampling

TV signaler bliver sendt i form af tre kanaler, hvor en bruges til luminans (Y) og to til farve (CC). Grunden til dette er at det menneskelige øje er mindre følsomt for detaljer og skarphed i farvebilleder. Farvekanalerne kan sendes med lavere opløsning en luminans kanalen (et slags sort-hvid billede). Dermed kan video signalet komprimeres.

Det er dette komprimeringsprincip som kendes som color sampling. I stedet for at sende fuld opløsning i alle tre kanaler (4:4:4) sætter man opløsningen ned i de to farvekanaler (4:2:2 eller (4:2:0):

 

Faktaboks: Kilder og videre læsning

Charles Poynton: Digital Video and HD (2nd Edition). Elsevier 2012.

Tom Schulte og Joel Barsotti: HDR Demystified. Spectracal 2016.

Visning af Rec 2020 farverummet gjort ved hjælp af "Rec2020-elle-V2-rec709.icc" som er udarbejdet af Elle Stone: www.github.com/ellelstone/elles_icc_profiles

 

Hvordan var artiklen?
Love It
75%
Interested
25%
Meh...
0%
What?
0%
Hate It
0%
Sad
0%
Om forfatteren
Bård B. Sandstad
Bård B. Sandstad
Senior konsulent - Medit Consult
Bård B. Sandstad er seniorkonsulent hos Medit Consult. Han har en kandidatgrad i ledelse og teknologi fra New York University, bred erfaring med medieproduktion og fungerer som rådgiver inden for workflow, kvalitetsstyring og color management.
Kommentarer

Tilføj en kommentar