Door Sim Kranenburg
Feedback
• 28-01-2015 06:00
Inleiding
Hoewel er nog steeds maar weinig beeldmateriaal in ultra high definition te bekijken valt, bieden alle televisiefabrikanten inmiddels uhdtv's aan. Ze zijn te koop in grote maten, maar ook in heel kleine, waarop het verschil met gewone hdtv's nauwelijks te zien valt. Inmiddels is voor elk budget een uhdtv te vinden; de goedkoopste modellen vind je voor rond de vijfhonderd euro in de Pricewatch. Het beeld verbeteren door simpelweg nog meer pixels toe te voegen lijkt voor de meeste huiskamers behoorlijk zinloos, omdat de extra pixels alleen zichtbaar zijn bij zeer grote beeldmaten en op korte afstand van het scherm.
/i/2000575369.jpeg?f=imagenormal)
In een eerder achtergrondartikel bespraken we al welke andere mogelijkheden er zijn om het televisiebeeld te verbeteren en op de afgelopen CES in Las Vegas konden we zien dat fabrikanten nu inderdaad inzetten op het verbeteren van de vele pixels die een uhdtv telt in plaats van het nog verder verhogen van het aantal ervan. Verschillende merken toonden televisies die door het gebruik van quantum dots in de backlight een groter kleurbereik hebben dan de huidige generatie. Ook waren er de eerste modellen te zien die beeldmateriaal met een groter dynamisch bereik kunnen weergeven.
Het is aan de ene kant natuurlijk mooi om te zien dat de ontwikkelingen op televisiegebied niet stilstaan. Aan de andere kant kun je je afvragen wat het nut van deze toevoegingen is als twee jaar na de introductie van uhdtv's de aanschaf ervan nog steeds weinig zinvol is, vanwege het nog altijd grote gebrek aan uhd-content. In dit artikel bespreken we de zin en onzin van de nieuwe ontwikkelingen op televisiegebied en proberen we erachter te komen of we nog lang moeten wachten op content voor de nieuwe generatie televisies of dat het deze keer misschien wat sneller kan.
Meer kleuren
Onze huidige televisies kunnen nog geen 36 procent weergeven van alle kleuren die we kunnen zien, als je tenminste niet aan kleurenblindheid lijdt. Er zijn al wel televisies die een wat groter kleurbereik kunnen weergeven, maar veel heb je daar nu niet aan omdat al het hd-beeldmateriaal dat we op onze televisies bekijken, is gemaakt volgens de rec709-standaard. Als je dus een televisie hebt die meer kleur weergeeft, krijg je te veel kleur te zien en zie je de film of het televisieprogramma niet zoals de makers het bedoeld hebben.
Het CIE-diagram dat je rechts ziet staan representeert alle kleuren die het menselijk oog kan waarnemen. Alle kleuren die buiten de zwarte driehoek vallen, kunnen niet op huidige televisies worden weergegeven. Nu denk je misschien: 'Als ik televisie kijk heb ik helemaal niet het idee dat er kleuren ontbreken'. Dat komt doordat verreweg de meeste kleuren die we in het dagelijks leven tegenkomen binnen de driehoek vallen. De kleuren die erbuiten vallen, zijn heel intense, verzadigde kleuren, waarbij je moet denken aan de 'fluoriserende' kleuren zoals we die kennen van de hesjes van wegwerkers of de intense kleuren van neonlicht.
Als dit soort kleuren op een televisie worden getoond krijg je een minder verzadigde versie ervan te zien, maar omdat je in veel gevallen geen vergelijkingsmateriaal hebt, valt het niet op dat je niet de juiste kleur ziet. Toen de rec709-standaard tot stand kwam in 1990, hadden alle televisies nog beeldbuizen in 4:3-formaat. Beeldtechnieken die een groter kleurbereik mogelijk maken, stonden nog in de kinderschoenen en het zou nog vele jaren duren voordat deze technieken rijp waren voor productie.
Nu, in 2015, is de situatie totaal anders. Bijna iedereen heeft inmiddels een hdtv thuis staan en de rec709-standaard is verouderd. Er zijn al geruime tijd uhdtv's te koop, maar gek genoeg geven die nog altijd kleur weer volgens dezelfde standaard als die vijfentwintig jaar geleden tot stand kwam. Sinds 2012 is er een nieuwe standaard, rec2020, die bedoeld is voor uhdtv. Deze standaard beschrijft niet alleen hogere resoluties, maar ook een veel groter kleurbereik dan tot nu toe mogelijk was en is daarmee goed op de toekomst voorbereid.
Het kleurbereik dat deze standaard beschrijft, is zelfs zo groot dat er op dit moment nog geen beeldschermtechniek bestaat die het volledig kan weergeven. Ook zijn er nog geen camera's die het volledige bereik kunnen opnemen. Toch is dit geen reden om de standaard niet aan te nemen, want zoals we aan onze huidige televisies kunnen zien, is het geen probleem dat bepaalde zeer verzadigde kleuren niet worden weergegeven. Ze worden vanzelf vervangen door minder verzadigde kleuren en het beeld ziet er prima uit zonder dat de kijker het idee heeft dat er iets ontbreekt. Op deze wijze hoeft er niet steeds eerst een nieuwe standaard te worden aangenomen om gebruik te maken van de technische verbeteringen.
Dit jaar zagen we op de CES in Las Vegas dat veel fabrikanten bij hun nieuwe modellen quantum dots toepassen om het kleurbereik van hun televisies te vergroten. Deze techniek is niet nieuw; Sony paste het al toe in de 2013-modellen onder de noemer Triluminos. De techniek is relatief eenvoudig toe te passen bij lcd-televisies met led-backlight. De witte leds van de backlight moeten vervangen worden door blauwe en voor de backlight komt een commercieel verkrijgbare film met daarop de quantum dots die ervoor zorgen dat een deel van het blauwe licht in rood of groen wordt omgezet. Het zo ontstane kleurenspectrum heeft mooie smalle pieken bij rood, groen en blauw, waardoor de weergave van intensere kleuren mogelijk wordt.
High dynamic range door Samsung
Het dynamisch bereik is de verhouding tussen de minimale en de maximale helderheid die een tv kan weergeven; zwart en wit dus. Bij televisies wordt het dynamisch bereik altijd uitgedrukt als een contrastratio. In de fotografie- en filmwereld gebeurt dat in stops. Een stop meer of minder betekent respectievelijk twee keer zoveel of de helft minder licht. Onze huidige tv's hebben in theorie een dynamisch bereik van ruwweg acht stops, maar in de praktijk wordt dit maximum meestal niet gehaald en krijg je vaak maar zo'n vijf stops aan dynamisch bereik te zien. Dit komt bijvoorbeeld door te veel licht in de kijkruimte, slechte kalibratie of slecht bronmateriaal.
De lichtsituatie op een zonnige dag in de Nederlandse buitenlucht heeft al gauw een bereik van twaalf stops, maar als er geen wolken aan de hemel zijn, ligt deze waarde nog veel hoger. Aan de opnamekant is er al een tijdje een ontwikkeling gaande en nieuwere camera's hebben een steeds groter dynamisch bereik. Aan de weergavekant bleven de ontwikkelingen tot nu toe achter, maar daarin is op de afgelopen CES verandering gekomen. Verschillende fabrikanten toonden televisies met een groter dynamisch bereik.
Zo toonde Samsung het nieuwe topmodel, de JS9500, die in staat is om hdr-beelden weer te geven. Een gewoon lcd-paneel is vanwege het relatief lage eigen contrast niet geschikt voor het weergeven van hdr-materiaal en daarom is er een full array local dimming-backlight nodig om het contrast te verhogen. Doordat deze tv gebruikmaakt van quantum dots en het kleurenspectrum van de backlight dus mooie piekjes bij rood, groen en blauw vertoont, kan Samsung gebruikmaken van minder strikte kleurenfilters, waardoor de uiteindelijke lichtopbrengst hoger is.
/i/2000572768.jpeg?f=imagenormal)
Op deze wijze kan de JS9500 bij het weergeven van een volledig wit beeld een maximale helderheid behalen van 600cd/m²; dat is bijna twee keer zo helder als de meeste televisies kunnen. Bij het weergeven van hdr-content kan de helderheid plaatselijk zelfs oplopen tot 1000cd/m² door energie die niet nodig is voor de donkere gedeelten van het scherm in te zetten voor de helderste gedeelten. Het demomateriaal dat op de CES getoond werd, zag er erg goed uit, waarbij het gevoel van realisme door de hdr-techniek flink was toegenomen.
Helaas lost local dimming niet alle tekortkomingen van de lcd-techniek op. Er waren af en toe duidelijk heldere plekken te zien in de zwarte balken van de film 'Exodus: Gods and Kings', die Samsung op cinemascopeformaat vertoonde. Ook wordt met deze techniek alleen het algehele contrast vergroot en verandert zij niets aan het lokale contrast, dat bij lcdtv's niet heel hoog is. Dat is jammer, want juist een hoog lokaal contrast voegt veel detail in het beeld toe en leidt tot een grotere perceptie van scherpte.
Hdr op een oled-tv van LG
Oled-televisies hebben dankzij een perfecte zwartweergave een erg hoog eigen contrast en zijn dus bij uitstek geschikt om hdr-materiaal weer te geven. Op dit moment is LG de enige fabrikant van oled-panelen en het bedrijf onderzoekt dan ook hoe het hdr-weergave in zijn oled-televisies gaat implementeren. Tijdens een hdr-demonstratie op de CES, die alleen toegankelijk was voor journalisten, legde Neil Robinson van het Koreaanse merk uit dat de huidige oled-televisies een maximale helderheid van ongeveer 400cd/m² hebben. Dat is meer dan plasmatelevisies ooit hadden en meer dan de meeste lcd-televisies halen, maar niet genoeg om in een fel verlichte ruimte naar hdr-materiaal te kijken. De demoruimte van LG was dan ook geheel te verduisteren.
Omdat niet elke kijkruimte goed te verduisteren is en je bovendien niet altijd in het donker wil kijken, wil LG hdr-beeldmateriaal on the fly gaan aanpassen aan de lichtomstandigheden. Dit doet LG door tonemapping op het beeldmateriaal toe te passen door middel van lookup tables, waardoor geen heel zware berekeningen nodig zijn en de bestaande hardware in LG's uhd-oled-televisies volstaat. De demonstratie draaide dan ook op een oled-televisie waarvan alleen de software was aangepast. We kregen meer dan eens hetzelfde hdr-beeldmateriaal te zien waarop steeds verschillende gammacorrecties waren toegepast om het aan te passen aan het aanwezige licht.
/i/2000575372.jpeg?f=imagenormal)
De beeldkwaliteit bij het kijken in een verduisterde ruimte was simpelweg adembenemend en deze demonstratie maakte met afstand de meeste indruk van alles wat we dit jaar op de CES hebben gezien. Door het grote lokale contrast oogde het beeld superscherp en was er erg veel detail te zien. Door de af en toe zeer felle hooglichten spatte het beeld werkelijk van het scherm. De maximale helderheid van 400cd/m² is ruim voldoende om je haast te verblinden als je ogen eenmaal aan het donker gewend zijn. De makers van hdr-content doen er dus goed aan om spaarzaam om te gaan met de maximale helderheid in donkere scènes, anders wordt het kijken al snel onprettig.
Het aanpassen van het hdr-beeld aan de lichtomstandigheden door middel van lookup tables lijkt de ideale manier om met hdr-materiaal om te gaan en is geschikt voor bijna alle lichtomstandigheden, waarbij het voor de contentmakers bovendien niet uitmaakt of het beeldmateriaal uiteindelijk op een lcdtv met local dimming, een oled-tv of op een andere wijze wordt afgespeeld. Toch is het nog niet duidelijk of hdr-content in de toekomst op deze wijze beschikbaar wordt gemaakt, doordat er nog geen standaard is.
Dolby Vision
De grootste uitdaging om hdr-materiaal met een groter kleurbereik in de huiskamers te krijgen ligt niet op het technische vlak, maar is vooral politiek. Het is namelijk niet gemakkelijk om alle partijen die hierbij betrokken zijn op één lijn te krijgen en tot een universele standaard te komen. Tot op heden lukt het de betrokken partijen maar slecht om samen te werken en voldoende uhd-content in de huiskamers te krijgen. De toevoeging van meer kleur en een groter dynamisch bereik maakt de zaak alleen maar complexer.
Alle betrokken partijen hebben andere belangen. Televisiefabrikanten willen over het algemeen gewoon zo veel mogelijk televisies verkopen en zijn daarom alvast begonnen met het aanbieden van uhd-televisies. De contentindustrie wil vooral extra inkomsten genereren uit nieuwe formaten. Dit zagen we eerder bij 3d; in de bioscoop moet je een toeslag betalen voor een 3d-film en ook zijn 3d-blu-rays duurder dan dezelfde film in 2d. Kabelmaatschappijen zitten eigenlijk helemaal niet te wachten op nieuwe formaten die meer bandbreedte kosten maar waaruit nauwelijks meer inkomsten voortvloeien.
/i/2000575378.jpeg?f=imagenormal)
Dolby, het bedrijf dat de meeste mensen kennen van de audioformaten in de bioscoop, is met een eigen standaard begonnen onder de naam Dolby Vision. Dolby heeft voor de hele keten, van opname tot weergave in de huiskamer, technische oplossingen bedacht en verkoopt deze door middel van een licentiemodel. Dolby Vision-televisies maken gebruik van een lcd-paneel met full array local dimming en tot dusver hebben Philips, Toshiba, Hisense en TCL aangekondigd dat ze Dolby Vision-televisies gaan maken. Aan de distributie is eveneens gedacht; Netflix en Amazon gaan Dolby Vision-films aanbieden via hun streamingdiensten. Ook is de eerste Hollywood-studio aan boord. Warner Bros. zal dit jaar de titels 'Edge of Tomorrow', 'The Lego Movie' en 'Into the Storm' aanbieden in Dolby's formaat.
Dolby belooft een nog hogere helderheid dan Samsung, waarbij pieken van maar liefst 4000cd/m² worden weergegeven, al halen de getoonde prototypes op de CES dat nog niet. In de toekomst wordt de lat nog hoger gelegd en zou zelfs 10.000cd/m² gehaald moeten worden. Dat is dus ongeveer dertig keer zoveel als gewone televisies halen. Of een dergelijke tv er ook echt gaat komen is nog maar de vraag, want op een televisie met een dertig keer hoger verbruik zullen weinig mensen zitten te wachten. Er is dus nog het nodige ontwikkelingswerk nodig voordat dit doel wordt gehaald.
UHD Alliance
Of Dolby Vision het gaat redden als standaard voor hdr op consumentenproducten is nog maar de vraag, want andere grote spelers op de markt, zoals televisiefabrikanten, studio's en distributeurs, hebben natuurlijk liever een standaard waarbij geen afdracht aan Dolby noodzakelijk is. Daarom heeft een aantal belangrijke spelers, waaronder gek genoeg ook Dolby zelf, zich verenigd in de UHD Alliance. Deze alliantie zal zich bezighouden met het creëren van standaarden en het certificeren van producten die volgens deze standaarden moeten gaan werken. Tot nu toe hebben drie grote Hollywoodstudio's en de televisiefabrikanten LG, Samsung, Sharp, Sony en Panasonic zich aangesloten.
/i/2000575404.jpeg?f=imagenormal)
Het is natuurlijk de bedoeling dat meer bedrijven zich bij dit initiatief aansluiten, maar tot nu toe is alleen Netflix in staat gebleken om uhd-materiaal daadwerkelijk in de huiskamers te krijgen. De bitrate die daarbij gebruikt wordt, 15,6Mbit/s, is aan de lage kant voor uhd, waardoor de beeldkwaliteit lang niet zo goed is als technisch mogelijk is. Ter vergelijking, de bitrate die nu op blu-ray gebruikt wordt voor hd-materiaal ligt gemiddeld rond het dubbele, waarbij volgens de standaard het maximum op 40Mbit/s ligt. De voor uhd gebruikte hevc-codec is dan wel flink efficiënter, maar er zijn ook vier keer zoveel pixels die gecodeerd moeten worden.
Netflix geeft aan dat het nog niet naar een hogere bitrate wil gaan, omdat de gemiddelde internetverbinding nog niet snel genoeg is. In Nederland ligt de gemiddelde snelheid bijvoorbeeld op zo'n 14,3Mbit/s, maar wereldwijd is het gemiddelde een schamele 4,6Mbit/s. Voor het streamen van uhd heb je dus een flink snellere verbinding nodig dan het gemiddelde. Dit geeft weinig hoop voor uhd-materiaal met een groter kleurbereik en een groter dynamisch bereik, want daarvoor is uiteraard nog veel meer bandbreedte nodig.
Tot slot: blu-ray moet uitkomst bieden
Omdat streaming video in de komende jaren nog een beperkte beeldkwaliteit zal kunnen leveren is het wachten op de opvolger van de huidige blu-ray-standaard voordat we thuis maximaal kunnen genieten van uhd-materiaal. De nieuwe standaard is naar verwachting ergens deze zomer klaar, zodat er rond de kerst spelers te koop zullen zijn. Doordat er op de nieuwe schijfjes tot 100GB kan worden opgeslagen, kan een veel hogere bitrate van maximaal 100Mbit/s worden gebruikt, al zal die in de praktijk vaak flink lager liggen, zodat het mogelijk is om een hele film op één schijfje te zetten.
De nieuwe uhd-blu-ray-schijfjes krijgen hdr-ondersteuning en het kleurbereik wordt opgerekt tot de rec2020-specificaties. Er zal een kleurdiepte van 10bit worden ondersteund om het grotere dynamisch bereik en het grotere kleurbereik te kunnen opslaan zonder dat er banding in het beeld optreedt. Deze specificaties kunnen nog veranderen; het zou zomaar kunnen dat er in eerste instantie gebruik wordt gemaakt van de dci-p3-standaard, zodat films die voor de bioscoop zijn gemasterd zonder al te veel aanpassingen op een schijfje kunnen worden gezet. Ook zou het kunnen dat er een mogelijkheid komt voor contentproducenten om een 12bit-kleurdiepte te gebruiken, maar door de extra ruimte die dat inneemt, is de kans dat dit het haalt niet groot.
Het is overigens nog maar de vraag of de gemiddelde consument zit te wachten op een opvolger van blu-ray, gezien het succes van Netflix en andere streaming-diensten. Veel mensen vinden het gemak waarmee je een film of serie uitzoekt in combinatie met een all you can eat-abonnement veel interessanter dan de geboden beeld- en geluidskwaliteit. Het zal nog wel een flink aantal jaren duren voordat streaming-diensten hetzelfde kunnen bieden als optische schijfjes. In de tussenliggende tijd zien wij wel wat in een videodienst waarbij het mogelijk is om een film te downloaden. Zo kan de best mogelijke beeld en geluidskwaliteit mooi gecombineerd worden met een all you can eat-abonnement.