Ultra HD

Телевидение сверхвысокой чёткости (Ultra High Definition Television (UHDTV) или Ultra HDTV, также Ultra High Definition Video (UHDV)) включает в себя 4K UHDTV (2160p) и 8K UHDTV (4320p) два цифровых формата предложенных NHK Science & Technical Research Laboratories и принятых Международным союзом электросвязи в августе 2012 года как Рекомендация BT.2020. Японская телекомпания NHK реализовала на практике систему в формате 7680×4320.

Минимальное разрешение UHDTV — 3840 × 2160 пикселей (8.3 мегапикселя). UHDTV предусматривает до 33 млн элементов изображения с максимальным разрешением до 7680 x 4320. Для сравнения, кадр формата HDTV в максимальном качестве состоит из 2 млн пикселей (1920 x 1080), а классический телевизионный стандарт эквивалентен около 400 тыс. пикселей (720 x 576).

4K UHDTV (2160p) имеет разрешение 3840 × 2160 (8.3 мегапикселя).

8K UHDTV (4320p) имеет разрешение 7680 × 4320 (33,2 мегапикселя). Разрешающая способность этого стандарта считается приблизительно равной разрешению кинопленки IMAX и по информационной емкости примерно в 16 раз превосходит стандартное телевидение высокой четкости HDTV.
История

Первая единая мировая рекомендация МСЭ-Р BT.1201 о системах передачи изображений сверхвысокой чёткости была разработана в 1994 году. В 2007 году Общество инженеров кино и телевидения выпустило Стандарт 2036 для UHDTV. Было определено два уровня для UHDTV, которые называются UHDTV1 (3840 × 2160 или 4K UHDTV) и UHDTV2 (7680 × 4320 или 8K UHDTV). До 2011 года в UHDTV допускалась частота кадров 24, 25, 50 и 60 кадров в секунду.

Первоначально, исследователи компании NHK должны были строить свой собственный прототип UHDTV с нуля. С помощью системы, продемонстрированной в сентябре 2003 года, где был использован массив из 16 регистраторов HDTV, было захвачено 30-минут тестового видеоматериала. Сама камера была построена из четырех 2,5-дюймовых (64 мм) ПЗС-матриц, каждая с разрешением лишь 3840 × 2048. Было использовано две ПЗС-матрицы для зеленого цвета и по одной для красного и синего, затем использовался метод пространственного смещения пикселей, чтобы довести разрешение до 7680 × 4320. Система была продемонстрирована на выставках ЭКСПО-2005, Aichi, Япония, конференциях NAB 2006 и NAB 2007 в Лас-Вегасе, на IBC 2006 и IBC 2008 в Амстердаме, и CES 2009. Окончательная цель состоит в том, чтобы UHDTV стало доступно в домах потребителей, хотя сроки этого колеблятся от 2015 до 2020 года, но в Японии и Китае это может произойти уже в 2013-2014 годах.

В ноябре 2005 года NHK продемонстрировала прямую трансляцию программы UHDTV на расстояние 260 км по волоконно-оптической линии связи. с использованием спектрального уплотнения каналов DWDM. Была достигнута скорость передачи данных 24 Гбит/с с применением в общей сложности 16 спектральных каналов.

31 декабря 2006 года NHK продемонстрировала прямую трансляцию на 450 дюймовом (11,4 м) экране в Осаке ежегодного музыкального шоу Kōhaku Uta Gassen из Токио по IP. Был использован кодек, разработанный NHK, для сжатия видеопотока с 24 Гбит/с до 180-600 Мбит/с и сжатия звука с 28 Мбит/с до 7-28 Мбит/с. Для 20 минут несжатого видео требуется примерно 4 ТБ дискового пространства. В другой закрытой демонстрации NHK сигнал UHDTV был сжат кодером MPEG2 до 250 Мбит/с.

В 2008 году Aptina Imaging заявила о выпуске нового КМОП-сенсора, специально разработанного для проекта UHDTV NHK. Во время IBC 2008 NHK (Япония ), RAI (Италия), BSkyB, Sony, Samsung, Panasonic Corporation, корпорация Sharp и Toshiba (с различными партнерами) продемонстрировали первую в истории публичную прямую трансляцию UHDTV из Лондона до места проведения конференции в Амстердаме.

29 сентября 2010 года NHK записали выступление группы The Charlatans в Великобритании в формате UHDTV, и затем провели трансляцию через интернет в Японии.

19 мая 2011 года компания Sharp представила ЖК-дисплей с 85-дюймовой матрицей Super Hi-Vision. Разрешение дисплея равно 7680 x 4320 пикселей (примерно 33 Мегапикселя).

23 февраля 2012, NHK сообщил, что в университете Shizuoka разработали датчик 8K, который может снимать видео со скоростью 120 кадров в секунду.

В апреле 2012 года, NHK (в сотрудничестве с Panasonic) представила 145 дюймовый (370 см) дисплей (7680 × 4320 при 60 кадрах в секунду), которая имеет разрешение 33,2 миллиона квадратных пикселя размером 0.417 мм.

В апреле 2012 года четыре основные Корейских телекомпании наземного вещания (KBS , MBC, SBS, и EBS) объявили, что в будущем начнут тестовые трансляции UHDTV на 66 канале в Сеуле. На тот момент технические детали UHDTV еще не были определены. LG Electronics и Samsung будут также участвовать в тестовой трансляций UHDTV.

В мае 2012 года, NHK показал первую плечевую камеру сверхвысокой четкости.

Также в мае 2012 года, NHK представила систему формирования изображений, разработанную совместно с университетом Shizuoka, который выдает 33,2 мегапиксельной видео с частотой кадров 120 кадров в секунду и с глубиной цвета 12 бит. С выхода КМОП-матрица поступает около 4 млрд. пикселей в секунду, скорость передачи данных достигает 51,2 Гбит / с, поэтому для обработки данных был разработан быстрый аналого-цифровой преобразователь, а затем высокоскоростные выходные цепи распределяют полученный цифровой сигнал между 96 параллельными каналами.

Во время летних Олимпийских играх 2012 в Великобритании, формат был публично продемонстрирован крупнейшей телекомпанией мира BBC, которая установила 15-метровые экраны в Лондоне, Глазго и Брэдфорде, чтобы позволить зрителям оценить уникальное зрелище игр в сверхвысокой четкости.

31 мая 2012 года Sony выпустила VPL-VW1000ES 4K 3D-проектор, первый в мире потребительский проектор с поддержкой системы 4K UHDTV и 3D-технологии с затворными очками по цене $ 24,999.99.

22 августа 2012, LG анонсировала первый в мире 3D телевизор с поддержкой системы 4K UHDTV.

23 августа 2012 года UHDTV был официально утвержден в качестве стандарта Международным союзом электросвязи (МСЭ), стандартизация разрешений 4K и 8K в Рекомендации МСЭ-R BT.2020 (Rec. 2020).

15 сентября 2012, Дэвид Вуд, заместитель директора департамента Технологий и Развития Европейского вещательного союза (возглавляет рабочую группу МСЭ, которая создала Rec. 2020), рассказал, что Корея планирует начать испытание трансляции 4K UHDTV в следующем году. Вуд также отметил, что многие вещатели имеют мнение, что переход от HDTV к 8K UHDTV слишком большой прыжок и что было бы лучше начать с 4K UHDTV. В той же статье Масакадзу Иваки, старший менеджер NHK Research, сказал, что NHK планирует вещать в 8K UHDTV по экономическим причинам, так как это позволит избежать дополнительного перехода от 4K до 8K UHDTV UHDTV.

18 октября 2012 года Ассоциация производителей бытовой электроники (Consumer Electronics Association, CEA) объявила, что голосованием Совета лидеров отрасли СЭА единогласно принят термин «Ultra High-Definition» или «Ultra HD», который будет использован для дисплеев, проекторов и телевизоров с разрешением не менее 8 мегапикселей. Минимальные технические требования для получения логотипа «Ultra HD» включают: разрешение экрана не менее 3840 пикселей по горизонтали и не менее 2160 по вертикали, наличие хотя бы одного цифрового входа с поддержкой видеосигнала с разрешением 3840 × 2160 пикселей и соотношение сторон экрана 16×9.
Super Hi-Vision
Камера NHK UHDTV

Компания NHK (Япония) разработала формат вещания Super Hi-Vision с поддержкой разрешения 8K UHDTV и 22.2-канальным звуком.

Основные спецификации формата Super Hi-Vision:

Разрешение: 7680 × 4320 пикселей (16:9) (около 33 мегапикселей)
Глубина цвета: 10/12 бит на канал
Цветовое пространство Rec. 2020
Частота кадров: 60/120 кадров/с. (Прогрессивная развертка)
Звук: 22.2 канальный
9 — на уровне выше ушей (верхний уровень)
10 — на уровне ушей (средний уровень)
3 — на уровне ниже ушей (нижний уровень)
2 — НЧ эффекты
Полоса пропускания: 21 ГГц диапазон частот
600 Мгц, 500~6600 Мбит/с полоса пропускания

При кадровой частоте 60 кадров в секунду, час несжатого видео в формате UHDTV занимает около 25 терабайт, однако, используя алгоритмы сжатия, можно уменьшить размер до 300 гигабайт. Предполагается, что UHDTV-изображение будет проецироваться на экран с диагональю до 11,4 м. Главными трудностями при разработке станут камера для записи и оборудование, способное передать несжатый поток данных на скорости 24 гигабита в секунду.

Основным разработчиком нового видеоформата является японская государственная телекомпания NHK. Определяющей целью работы над стандартом является достижение полного сенсорного погружения в происходящее на экране. По крайней мере, именно этого стремятся достигнуть в итоге разработчики.

Японское правительство намерено совместно с частными компаниями разработать стандарт видео сверхвысокой чёткости, передаёт AFP со ссылкой на местные СМИ. Власти планируют сделать стандарт международным и использовать его для вещания в 2015 году.

Не менее важным параметром нового UHDTV-стандарта является динамический диапазон изображения, то есть контрастное соотношение. Человеческий глаз способен чувствовать контраст между самым ярким белым и самым тёмным цветами приблизительно 100000 к 1. Технология UHDTV уже сегодня позволяет достигнуть 100 градусов угла обзора. Кроме того, при разработке UHDTV учёные компании NHK сосредоточились и на достижении качественного звукового представления. Новый стандарт звука был назван 22.2. Десять динамиков должны находиться на уровне ушей, девять уровнем выше и три уровнем ниже. Также два динамика будут отвечать за воспроизведение низкочастотных эффектов. Подобная звуковая система находится далеко за рамками современных 5.1 и 7.1 систем многоканального звука.

Области применения UHDTV, по словам ученых NHK, различны (Цифровой кинематограф, медицина, образование, искусство). Реальные тестовые показы возможностей UHDTV уже были проведены несколько раз. Самыми яркими стали показ UHDTV на выставке в Японии в 2005 г., когда технологию в действии увидели 1,5 миллиона посетителей, и представление демонстрационной UHDTV-системы на Международном конгрессе по вопросам телевещания (IBC) в Амстердаме (Голландия) в сентябре 2006 г. Однако, пока UHDTV пригодна только для использования в кинотеатрах