Díky UHDTV by měli televizní diváci mít prospěch z vyšší kvality obrazu. Je to jen vyšší počet pixelů, který způsobuje rozdíl v kvalitě mezi UHD a dnes běžným HD? To závisí na čtyřech faktorech.

V subjektivním testu IRT (Institut für Rundfunktechnik – Institut pro rozhlasové a televizní vysílání, výzkumné středisko německých, rakouských a švýcarských veřejnoprávních televizí) zkoumal vliv jednotlivých faktorů na zážitek ze sledování. Výsledky, které byly v dubnu představeny na otevřeném webovém semináři,  dokazují, že více pixelů není všechno. Jestliže vyjdeme z doporučení ITU pro HDTV a UHDTV zjistíme, že tyto faktory jsou následující:

  • zvýšené rozlišení (1080p -> 2160p, vysoké rozlišení, HR)
  • rozšířený barevný prostor (Wide Color Gamut, WCG)
  • vyšší dynamický rozsah (High Dynamic Range, HDR, pouze ve spojení s WCG dle ITU-R BT. 2100)
  • vyšší snímková frekvence (High Frame Rate, HFR, více než 50 snímků v Evropě p/100)

Tyto faktory lze kombinovat různými způsoby (také s HD rozlišením 1080p).  Jejich vzájemné prolnutí a odkazy na příslušné standardy naznačuje následující obrázek.

Vzájemné vztahy mezi HDTV, UHDTV a HDR-TV (Zdroj: IRT)

Jaká je však přidaná hodnota ve srovnání se standardním dynamickým rozsahem (SDR) 1080p / 50, který se dnes používá například u DVB-T2 HD? Jaká kombinace a tedy jaké technické úsilí může být ve výrobě vynaloženo, aby divákovi bylo dosaženo co nejlepší kvality obrazu? Bavorský institut IRT tyto otázky zkoumal subjektivními testy.

Podmínky testu

Pro srovnání musí reprodukovaný materiál pocházet v ideálním případě z jednoho zdroje.  Výchozím materiálem byla výroba na Mistrovství Evropy 2018 v Berlíně v aktuálně nejvyšším možném formátu 2160p / 100 s HDR (2160 řádků po 3840 pixelech, 100 snímků za sekundu a vysoký dynamický rozsah včetně širokého barevného gamutu). Z toho byly reprodukovatelně převedeny různé testovací sekvence, aby bylo možné použít stejné vybrané obrazové sekvence pro subjektivní porovnání podle ITU-R BT.500. Bylo připraveno celkem 8 sekvencí: dnešní HD 1080p se standardním dynamickým rozsahem (SDR) jako reference, dnešní 1080p s HDR, a pak rozšířené o WCG. Následně UHD 2160p se standardním dynamickým rozsahem, 2160p s HDR+WCG. Vliv HFR s HDR a WCG na 1080p a 2160p byl obsahem posledních dvou sekvencí. Při tom je nutno vzít v úvahu, že HD signál 1080p byl získán downkonverzí z výrazně kvalitnějšího zdroje.

Aktuálně nebylo možno použít žádný referenční displej 2160p, který by byl schopen zpracovat HDR a HFR. Byl proto použit spotřebitelský UHD  přijímač s OLED displejem, na který byl přiveden transportní tok s odpovídající signalizací (HDR,HFR,WCG). Pro displej byl deaktivován speciální software umožňující výpočty vložených snímků, potlačení šumu apod., tak aby nebyly hodnoceny další „schopnosti“ výrobce, jen vlastní videosignál.

Stanovení pozorovací vzdálenosti

Byly dvě různé pozorovací vzdálenosti. Na jedné straně je standardní vzdálenost UHD 1,5 H (odpovídá 1,5 x výška obrazovky), což se kryje s rozlišovací schopností lidského vidění. Více pixelů znamená kratší vzdálenost od středu obrazovky. Obrázek názorně ukazuje změnu pozorovací vzdálenosti na rozlišení displeje.

 

Optimální pozorovací vzdálenosti pro obrazovku 127 cm (50“)a pro různé TV formáty (Zdroj: IRT)

Pro testy byl použit 55palcový displej, pro který odpovídá standardní pozorovací vzdálenost 1,05 m. Kromě této standardizované vzdálenosti byla vybrána průměrná „pohovka“ 2,7 metru.

Hlavní výsledky testu

Testů se zúčastnilo 22 a 19 dobrovolníků pro každou vzdálenost ve třech seancích vždy po 35 minutách. Čtvrtina byla žen a byli zastoupeni jak laici tak experti. Výsledky pro různé sekvence znázorňuje následující graf.

Rozdíl v pozorovacích vzdálenostech je menší než se očekávalo a projeví se, pouze pokud je pozorovací vzdálenost 1,5 x výška obrazovky. Naproti tomu v průměrné „gaučové vzdálenosti“ je to okrajové. Výsledkem je, že pouze „více“ pixelů přináší nejméně přidanou hodnotu. Použití HDR a WCG dosahuje největšího subjektivního zlepšení kvality bez ohledu na rozlišení. Již dnešní HD1080p, pokud by obsahovalo i HDR + WCG, umožní lepší kvalitu obrazu pro diváka. Pro žánry s rychlými pohyby a kamerovými švenky, jako je sportovní vysílání, je výhodné použití HFR (100 snímků za sekundu).

Ultra HD není jen 4K a není to jen o displeji s více pixely, ale především s „lepšími“ pixely. Širšímu zavedení UHDTV by tudíž mělo předcházet doplnění výrobních řetězců o snímání s vyšším dynamickým rozsahem a barevným gamutem podle doporučení BT.2020. Podle diagramu chromatičnosti barevný rozsah podle tohoto standardu je širší o 72% než standardní sRGB prostor a o 37% než americký filmový standard DCI-P3 z roku 2007. Bohužel původního nasnímaného a zpracovaného materiálu s těmito parametry je poskrovnu, takže i přes snahu výrobců zobrazovacích panelů se co nejvíce přiblížit ideálu, bude ve většině případů UHDTV pouze obrazem s více (4K) pixely. Zůstává však nezodpovězena jedna otázka: Nestálo by za to soustředit se právě na zavedení alespoň HDR do současného HD 1080p. Použití HD 1080p / 50 s HDR a WCG by tak byla rozumná varianta uHD resp. HDR-TV z ekonomického hlediska.

 

 

Štítky