Více

Marcel Procházka hodnotí pilotní 4K vysílání Českých Radiokomunikací

V dubnu zařadily České Radiokomunikace do pražského experimentálního vysílání ve standardu DVB-T2 s kodekem HEVC i kanál Funbox 4K v rozlišení Ultra High Definition. Jeho podrobnosti čtenářům přiblíží jeden z vrcholných manažerů operátora.

Testovací vysílání probíhá ze Žižkovského vysílače na kanálu číslo 50 a pokrývá sedmnáct procent české populace. Vysílání 4K obsahu je jedním z benefitů, které by divákům mohla přinést terestrická platforma po připravovaném přechodu na DVB-T2. Mimochodem, reálným možnostem Ultra HD rozlišení by měla být věnována i diskuse v rámci zářijového Kulatého stolu serveru DigiZone (pozn. redakce).

Jak si vede 4K ve srovnání se standardem Full HD

Podívejme se tedy na to, s jakými parametry je 4K vysíláno, jaké technologie jsou pro příjem takového vysílání třeba a jaké další technologie obrazu s tímto formátem souvisí. Rozlišení Ultra HD nebo také 4K disponuje rozlišením obrazu 3840 × 2160 bodů. Počet horizontálních a vertikálních bodů 4K je dvojnásobkem Full HD rozlišení 1920×1080. Obraz tak celkově obsahuje čtyřnásobek zobrazovacích bodů v porovnání s Full HD.

K TÉMATU: Do deseti let bude na satelitu vysílat přes tisíc Ultra HD kanálů, věří šéf britské pobočky SES

4K rozlišení je ekvivalentem rozlišení 8 Mpx u digitálních kamer. Televizní přijímače schopné přijímat 4K rozlišení jsou sice na trhu již delší dobu, ale teprve pozvolna se dostávají i do dostupných cenových tříd. U letošních modelových řad televizorů už začíná být 4K rozlišení běžné u obrazovek s úhlopříčkami nad čtyřicet palců.

Klíčová je efektivní komprimace

Ultra HD však není jen rozlišení 4K, ale také vyšší rozlišení 8K s počtem bodů 7680 × 4320, jehož ekvivalentem je rozlišení 32 Mpx. Rozlišení obrazu tak velmi rychle roste a pro zajištění realizovatelnosti přenosu prostřednictvím bezdrátových, ale i kabelových sítí je potřeba signál účinně komprimovat.

Nekomprimovaný 4K signál totiž vyžaduje přenosovou rychlost v řádu jednotek Gb/s a v případě rozlišení 8K jsou to desítky Gb/s. Pro kompresi signálu se používají různé systémy, které jsou označovány jako kodeky. Nejnovějším a nejrychleji se rozvíjejícím kodekem je HEVC (neboli H.265) standard schválený Mezinárodní telekomunikační unií (ITU) v lednu 2013.

PRAKTICKÝ TEST: Experimentální vysílání v DVB-T2/HEVC na LG Signature OLED G6

Kodek díky efektivnějšímu kódování výrazně snižuje datový tok při zachování obrazové kvality srovnatelné s jeho předchůdcem H.264 (MPEG-4). Snížení datového toku je přitom poměrně značné, pohybuje se v rozmezí 35 až 45 procent. Při porovnání HEVCu se stávajícím kompresním systémem MPEG-2 dochází dokonce k úspoře datového toku okolo 65 procent.


Autor: archiv

Funbox 4K (HEVC) v pilotním projektu Českých radiokomunikací

Snímková frekvence jako technologická výzva

Vzhledem k rostoucímu rozlišení obrazu, ale i dalších kvalitativních obrazových parametrů, je efektivnější komprese bezpodmínečně nutná. HEVC byl ve spojení s DVB-T2 standardem zvolen jako řešení pro novou generaci pozemního vysílání v Německu, kde již byl zahájen pilotní provoz tohoto systému.

Určitou technologickou výzvou nejenom pro 4K rozlišení představuje snímková frekvence. U videa v nižším rozlišení na menších obrazovkách stačí nižší počet snímků, běžně to je 25 snímků za vteřinu (tedy tzv. fps) v prokládaném režimu. Na větších obrazovkách ale tento snímkový kmitočet není dostačující a obraz pak může divákovým očím blikat nebo se jevit jako trhaný.

K tomu, aby bylo lidské oko schopné zachytit plynuleji obraz ve vysokým rozlišením na velkých obrazovkách, je proto třeba alespoň dvakrát vyšší frekvence. Dnes se tak pro 4K rozlišení používá snímková frekvence 50 fps v neprokládaném režimu. Vyšší snímková frekvence samozřejmě generuje vyšší nároky na přenosovou kapacitu.

Změny čekají i samotné natáčení

4K ale klade zvýšené nároky i na pořízení obsahu. Vedle odlišností spojených s kompozicí scény je také nutno používat kratší expoziční časy, takže natáčení je náročnější na kvalitní osvětlení. V interiérech se například musí používat kvalitnější materiály, protože každý, i malý nedostatek, je na velkých 4K displejích dobře viditelný. Velmi vysokému rozlišení se také musí kvalitativně přizpůsobit líčení lidí vystupujících před kamerou.

Kvalitu obrazu vedle rozlišení a snímkového kmitočtu zásadním způsobem ovlivňuje také jeho maximální dynamický rozsah. Dosavadní způsob pořizování a distribuce obrazu SDR (Standard Dynamic Range) vznikl v éře CRT televizorů, v době, kdy technologické možnosti nedovolovaly zpracovat plný rozsah jasu a kontrastu.

Na scénu proto přichází technologie HDR (High Dynamic Range), která je nejenom pro 4K přelomová. Kombinace snímků s různou expozicí umožní vytvořit obraz s velmi širokým jasovým a kontrastním rozsahem. Při testech velká část populace hodnotí HDR jako významnější atribut pro zlepšení kvality videa než parametr vyššího rozlišení.

Porodní potíže pilotního provozu

4K rozlišení a vyšší snímkový kmitočet jsou hlavními atributy první fáze UHD standardu. První pilotní vysílání v UHD realizovaly České Radiokomunikace ve spolupráci s Českou televizí v roce 2015 prostřednictvím experimentálního DVB-T2 vysílání v Praze.

Aby to nebylo tak jednoduché, obsah s vysokým dynamickým kontrastem není kompatibilní s SDR televizními přijímači a již nyní existují tři vzájemně nekompatibilní HDR formáty podporované různými výrobci či platformami (HDR10, Dolby Vision, VP9 Profile 2). Navíc HDR standardizace trvá déle, než se čekalo.

PSALI JSME: Radiokomunikace spouští ze Žižkova demosmyčku ve 4K

Válka formátů však nejspíše nebude hrozit, protože sami výrobci televizorů mají snahu zařadit podporu všech formátů. Datová náročnost distribuce v HDR kvalitě by neměla výrazně zvýšit požadavky na datovou propustnost, oproti SDR má HDR datový tok vyšší zhruba o 20 až 30 procent. HDR by mělo být součástí druhé fáze UHD. Kvalitu obrazu také definuje jeho barevná hloubka (Color Bit Depth a Wide Color Gamut). Také tyto parametry jsou předmětem postupného vylepšování.

4K rozlišení, vyšší snímkový kmitočet, vyšší dynamický rozsah a barevná hloubka, všechny tyto faktory generují výrazně vyšší požadavky na přenosovou kapacitu mezi televizním studiem a divákem. Vývoj v kompresních systémech tak musí reflektovat tyto zvyšující se nároky. Zhruba jednou za deset let tak dochází k technologické změně na poli kodeků.

STREAMOVANÉ UHD: Vyzkoušeli jsme streamované Ultra HD z Filmbox Live a YouTube

Po MPEG-2 tak přišel MPEG-4, který je nyní střídán kodekem HEVC. Tento nový standard zahrnuje nezbytné nástroje pro optimalizaci komprese videa ve vysokém rozlišení, vyšším snímkovým kmitočtem, dynamickým rozsahem a barevnou hloubkou. Tak jako v jiných segmentech elektroniky i v oblasti televizního vysílání dochází k zásadním inovacím, které posouvají kvalitativní úroveň výše.

Marcel Procházka

Anketa

Co říkáte na 4K?

14 názorů Vstoupit do diskuse
poslední názor přidán 22. 6. 2016 19:56

Sledujte DigiZone.cz

Facebook Google+