Is het wel zo nieuw?
Voor we een kijkje nemen naar de zin van Ultra HD 8K in de woonkamer, alvast even een detail in de verf zetten. Ultra HD 8K, 7.860 bij 4.320 pixels, is niet zomaar een nieuw idee van schermfabrikanten. Het concept van een zeer hoge resolutie zit al een tijdje in documenten en standaarden van DVB (Digital Video Broadcasting) die onder andere door de EBU (European Broadcasting Union) beheerd worden.
Deze foto, die we maakten op een presentatie van TP Vision in 2014 toont duidelijke de roadmap die broadcasters toen (en eigenlijk al een paar jaar daarvoor) al in gedachte hadden.
Opgelet, dit was de roadmap voor tv-diensten, de schermen lopen altijd een beetje voor op deze timing. Wat we alvast kunnen afleiden uit deze roadmap is dat UHD 8K op de planning stond voor 2020 en later.
Zien we al dat detail nog?
Dat 8K-schermen een enorme hoeveelheid detail kunnen tonen lijkt ons evident. Om het nog even in perspectief te zetten: 8K is vier keer meer pixels dan 4K, of zestien keer meer pixels dan Full HD, of zelfs tachtig keer meer pixels dan een dvd. Maar wordt het niet stilaan genoeg?
Er is over kijkafstanden en zichtbaarheid van bepaalde resoluties al heel wat inkt gevloeid. Omdat je meer detail kan waarnemen al je dichter bij iets staat, wordt de gezichtsscherpte (acuity) van het menselijk oog uitgedrukt in lijnparen of cycli/graad. Dat duidt aan hoeveel wit-zwart lijnparen je kunt zien binnen een blikveld van een graad. Een lijnpaar komt dan overeen met twee pixels.
Ga je uit van iemand met 20/20 zicht, dan betekent dat dat we ongeveer 60 pixels/graad (30 cycli/graad) kunnen onderscheiden. Niet toevallig is dat ook de definitie die gebruikt wordt voor Apple Retina-schermen. Na wat berekeningen kunnen we stellen dat je met 20/20 zicht en Ultra HD 4K resolutie (dus geen 8K!), het scherm al mag naderen tot 0,8x de beelddiagonaal voor je individuele pixels merkt.
Maar die 20/20 richtlijn is een arbitraire grens, we noemen het ook de Snellen Acuity naar de Snellen oogarts test. Verder onderzoek toont echter aan dat we in het centrum van ons oog tot 150 pixels/graad kunnen waarnemen of meer (hier, en hier voor wie research wil), dat is de zogenaamde ‘simple acuity’, gebaseerd op het aantal fotoreceptoren in het oog. En bij andere taken, waar ons brein de visuele waarneming assisteert, is ons zicht nog scherper, bijvoorbeeld als we moeten vaststellen of twee lijnen uitgelijnd zijn (Vernier acuity) of punten op een lijn staan, of lijnen al dan niet recht staan, enzovoort. Dit noemen we over het algemeen ‘Hyperacuity’ (hyper gezichtsscherpte, hier voor meer info). Een belangrijke reden om hiermee rekening te houden is het feit dat beeldartefacten (van compressie, ruis, moiré, deinterlacing enzovoort) juist veel scherper waar te nemen zijn, net omdat we weten dat het beeld ‘niet klopt’. Als we beoordelen of een beeld ‘echt’ aanvoelt, moeten we dus rekening houden met een hoger scherptezicht. De SMPTE gaat daarom uit van een scherptezicht van 120 pixels per graad.
Als we daarmee uitrekenen tot waar je een Ultra HD 4K scherm mag naderen, dan komen we uit op 1,6 keer de schermdiagonaal. Voor een 65″-scherm is dat bijvoorbeeld 2,5 meter. Vermits de kijkafstand in een huiskamer gemiddeld ergens tussen de twee en drie meter ligt is 4K dus ruim voldoende.
Rekenen we de kijkafstand uit voor een 8K-scherm, dan kom je uit op 0,8 keer de schermdiagonaal. Wie zelfs maar rekening houdt met 20/20 scherptezicht komt uit op 0,4 keer de schermdiagonaal. Voor een 65″-scherm moet je dus ergens tussen 1,3 meter en 0,65 meter voor het scherm zitten om alle detail te zien. Dat lijkt in de woonkamer geen of zeer weinig zin te hebben.
Hoe gebruiken we 8K dan?
Is er dan geen scenario waarin 8K zinvol is? Jawel, maar je moet dan weg van een typisch huiskamerscenario en meer denken aan echte onderdompeling in het beeld. Het menselijk blikveld bedraagt ongeveer 170°, we zien zo goed als alles wat zich voor ons bevindt, maar de centrale 90° hoek van ons blikveld zijn de zaken die we echt zien, beleven en onthouden.
Als we even veronderstellen dat we in een typische huiskamer zitten, met een kijkafstand van ongeveer 2,7 meter, dan biedt een 55″-scherm een blikveld van ongeveer 25° en een 65″-scherm een blikveld van 30°.
Dat is dus veel te weinig om echt het beeld te beleven, een feit dat bioscoopliefhebbers maar al te goed weten. SMPTE raadt voor de bioscoop een minimum kijkhoek van 30° aan, en een maximum van ongeveer 60°. Dat komt neer op een kijkafstand van ongeveer 1,6 keer de beelddiagonaal voor 30° en 0,8 keer de beelddiagonaal voor 60°. Zelf hanteren we voor projectoren bijvoorbeeld al jaar en dag een kijkafstand van ongeveer 1,5 keer de schermbreedte wat neerkomt op een blikveld van ongeveer 37°.
Als we dat vertalen naar huiskamermaten (kijkafstand van 2,7 meter), dan moet je dus minimaal een 65″-scherm in huis halen (voor 30° blikveld), maar om 60° blikveld te halen moet je een scherm van 140-inch hebben. Voor de duidelijkheid, een 140″-scherm (16:9) heeft een breedte van 3,1 meter en een hoogte van 1,75 meter.
Dat laatste is al groter dan wat in heel wat woonkamers mogelijk zal zijn. Willen we nog verder gaan, en 90° blikveld vullen, dan mag je niet verder zitten dan 0,4 keer de schermdiagonaal. Dat is een 240 inch beeldscherm op die typische kijkafstand van 2,7 meter. Dat is 5,3 meter breed en drie meter hoog! Het mag duidelijk zijn dat dergelijke ‘belevenis’ niet snel naar de woonkamer zal komen.
Ultra HD 8k lijkt ons daarom meer iets voor ‘zakelijke’ toepassingen. Of in andere gigantische beeldopstellingen, zoals in een museum zal dat fantastisch zijn.
Content
Een televisie met Ultra HD 8K-resolutie, het ziet er indrukwekkend uit, maar eigenlijk heb je dan ook bijhorende 8K-content nodig, en dat kan nog wel even duren. Kijk nog even naar de UHD-roadmap aan het begin van dit artikel die al ruim ‘over datum’ is. De implementatie daarvan, zeker als we het over televisie-uitzendingen hebben, is nog absoluut niet klaar. Ultra HD 4K-content is voorlopig nog steeds een zeer zeldzaam zicht in televisie-uitzendingen. Wie via satelliet kijkt kan een paar kanalen (hoofdzakelijk met demomateriaal) bekijken, maar via kabel, of IPTV is er nog geen sprake van UHD 4K-content. Zelfs voetbaltoernooien en de Olympische spelen worden mondjesmaat in 4K uitgezonden, laat staan in de 8K-resolutie.
De aarzeling van providers zit ongetwijfeld gedeeltelijk bij de extra bandbreedte die een Ultra HD 4K-signaal vereist. Bandbreedte is duur, en providers stoppen liever meer kanalen in hun beperkte bandbreedte, eerder dan ze te vullen met enkele Ultra HD-kanalen. Een Ultra HD 4K-signaal vereist makkelijk rond de 35-40 Mbit/s (in HEVC), en een UHD 8K-signaal trekt dat op naar 50 Mbit/s (in HEVC en zelfs naar 91 Mbit/s in H.264) (zie hier). Als je dan weet dat een typisch Full HD-signaal past binnen 4-12 Mbit/s, dan begrijp je die aarzeling wel. Bovendien moeten providers intern behoorlijk investeren in apparatuur die met 4K kan werken. En providers die werken met settopboxen voor digitale tv moeten ook nieuwe hardware voorzien voor de consument, en dat zullen ze waarschijnlijk willen uitstellen tot er een degelijk aanbod is. Gezien al die hordes die 4K nog moet nemen, denken we dat 8K-content echt nog wel heel wat jaren op zich zal laten wachten.
De kaarten liggen beter voor streamingdiensten (Netflix, YouTube, Amazon, et cetera). Die hebben allemaal al Ultra HD 4K-content in de aanbieding, en hun cataloog groeit gestaag. Overschakelen naar Ultra HD 8K is voor hen niet zo moeilijk, al blijft de nood aan een grotere bandbreedte wel een hinderpaal. Ook voor de consument is dat zo. Een YouTube UHD 4K-stream vereist 20-50 Mbit/s, voor een Ultra HD 8K-stream mag je dat al snel verdubbelen. Dat kan op heel wat internetverbindingen al een probleem worden (ook al zijn we in België en Nederland op dat vlak goed voorzien).
Wie hoopt dat fysieke media de oplossing zullen zijn, moeten we al helemaal teleurstellen. Ultra HD Blu-ray is niet voorzien op 8K-content. Dus daarvoor zou opnieuw een ander formaat nodig zijn. Fysieke media doen het wereldwijd ook steeds minder goed. Dus of we zelfs ooit nog een Ultra HD 8K-schijf zullen zien is eerder twijfelachtig.
Scaling is de toekomst
Het lijkt er dan ook meer en meer op dat upscaling een belangrijke rol zal spelen in de toekomst. Dat is nu al het geval want het merendeel van onze content is 1080p, 720p of zelfs lager (dvd bijvoorbeeld en dat bekijken we op Full HD of Ultra HD-schermen. Maar wanneer je een Ultra HD 8K-scherm in huis haalt, dan moet zelfs Full HD-content 16x vergroot worden!
TV-fabrikanten zetten dan ook steeds duidelijker in op de processing-prestaties van hun toestellen. Denk maar aan de Panasonic HCX², Philips P5, en de recentere Sony X1 Ultimate, LG alpha9, en Samsungs AI-oplossing.
Schematisch overzicht van de nieuwe Samsung upscaling technieken
Nieuwe technieken gebaseerd op artificiële intelligentie en machine learning komen daarbij prominent in beeld. Conventionele scaling-technieken leiden vaak tot ietwat zachte beelden, omdat hoog-frequente informatie (lees: detail) uiteraard niet in het oorspronkelijke lage resolutie beeld aanwezig waren. Een recente academische publicatie van onderzoekers aan het Max Planck Instituut bespreekt een techniek waarbij men probeert texturen met natuurlijk detail te synthetiseren, eerder dan op pixel basis zo dicht mogelijk bij het origineel te blijven. Dat leidt soms tot indrukwekkende resultaten, die visueel vaak erg dicht bij het origineel komen. Geheel foutloos is de techniek nog niet, maar het toont wel de toekomstige richting aan. Wie de volledige paper wilt lezen, vindt hem hier. Een illustratie uit de paper toont goed de impact van deze oplossing.
Rechts het origineel (ground truth), en dan van links naar rechts: een basisvoorbeeld van bicubische upscaling, een versie van het voorgestelde algoritme zonder textuur synthese (ENet-E), en een versie met textuur synthese (ENet-PAT).
Conclusie
Ultra HD 8K ziet er sensationeel uit, maar heeft slecht een zeer beperkte (tot geen) meerwaarde in de huiskamer. Met schermmaten van 55- tot 65-inch zal 4K ruim volstaan. In toepassingen waar je echt vlak bij het beeld wilt/moet staan, en we mikken op een echte realistische ervaring, op aanwezig zijn, dan is 8K noodzakelijk.
Koppelen we dat ook nog aan hoe moeilijk het zal zijn om echte 8K-content in huis te halen, dan wordt het nut van 8K nog beperkter. We zien wel een ontwikkeling in scaling-technieken die de nood aan 8K-content wat vervangen. Upscaling zal vermoedelijk geruime tijd de belangrijkste bron zijn van 8K-content.
Als we dan toch voor een of andere nieuwe technologie moeten kiezen, dan zien we veel liever meer inspanningen op vlak van HDR en HFR, twee technieken waarvan de meerwaarde voor de consument wel heel duidelijk is.
Meer informatie
Meer over resoluties, standaarden en technieken lees je in onze tips en advies-sectie.
Reacties (13)