TV från 1950 till 2030

Om man vill veta vad som kommer att hända i framtiden så kan man se vad trenden har varit hitintills. Har varit en del prat om 3D TV på sista tiden så, då är de kanske dags att se vart vi är på väg.

Vi börjar på 1950-talet. TV börjar just bli vanligt och man har vid denna tidpunkten bestämt sig för en speciell standard. För att illustrera utvecklingen har jag dragit ner upplösningen till 1/10 av originalet för att den lilla bilden på skärmen ska motsvara en hel TV. Bilden ser ut ungefär på sättet ovan med relativ upplösning.

När färg-TV:n kom så öka man inte mängden information, utan snarare behöll man samma mängd och fläta in färgerna i datan. Resultatet blev att bilden faktiskt blev något sämre, men för sin tid hade den Svartvita TV:n väldigt god upplösning, så de var någon man vid tidpunkten inte riktigt brydde sig om.

När VHS kom minskades mängden informationen ytterligare. Visserligen hade både Betamax och Video2000 bättre kvalité, men av olika orsaker så slog de inte igenom. Samtidigt som VHS slog igenom så blev TV apparaterna större, detta gjorde att bilden uppfattades som tilltagande dålig. Tidigare med 14 och 21" bildskärm var de inget problem, men nu börjar bilden krypa uppåt 28" i de flesta hem och då var bilden inget vidare.

Med CD-I/VCD och MPEG kom inträdet av digital teknik. Upplösningen var nu ännu lägre än innan, men färgerna kom i fullständig färgupplösning. Bilden ser annorlunda ut än VHS, men knappast bättre.

Med SVCD blev kvalitén bättre. SVCD använde asymmetriska pixlar för att bättre anpassa sig till den tidens analoga TV apparater. På detta vis vart bildkvalitén mycket närma samma kvalité som den ursprungliga svartvita bilden.

DVD och den första versionen av digital-TV är egentligen två sidor av samma mynt. Båda bygger på MPEG-2, vilket i praktiken bara är en polering av MPEG-1. MPEG-2 ger faktiskt sämre kompression än MPEG-1 men samtidigt mycket bättre bildkvalité. Bilden har nu nästan exakt samma mängd information per färg som den svartvita bilden har, men behöver bara 1/4 så mycket data.

När widescreen först börjar bli populärt så gjorde man på samma sätt som med SVCD, dvs man sträckte ut bildpunkterna. Resultatet blev åter igen en minskning i kvalité med hänsyn till varje enskild pixel. Mängden information var den samma, men man fick se lite mer av bilden, vilket jag hoppas är tydligt. De svaga svarta linjerna visar var man tidigare fick se bilden.

Om ni inte tidigare förstått poängen med HD så hoppas jag de blir tydligt nu. Föregående bild var i standard upplösning, den här är i Halv HD, dvs 720p widescreen. Bilden innehåller 2,5 gånger mer information. Samtidigt som man gick över till 720p gick man över till nytt packningsformat, MPEG-4. Det var tänkt att använda MPEG-2 först i en ny version som kallades MPEG-3, men de visade sig vara meningslöst. HD i MPEG-2 har även förekommit. 720p existerar knappt i Sverige, men i USA har de blivit populärt.

Här är samma bild i Full HD, dvs 1080p, bilden blir avsevärt skarpare, detta är de format som finns på exempelvis BD (bluray) och på vissa HD-TV kanaler. Bilden har dubbelt så mycket information som Halv HD och 5 gånger så mycket som SD. Nu introducerades även MPEG4-AVC, vilket öka graden kompression mer, men närmare om det senare.
Vid den här tidpunkten är bilden så skarp att även med 50" TV blir bilden knivskarp. Med större skärm än så, säg 70-80" blir bilden helt enkelt större än vad den ska föreställa i grunden.
Att öka mängden information är naturligt eftersom det med tanke på Mores lag kommer att fortsätta i jämn takt ett antal år framåt (minst 15år). Ett steg framåt är att göre de till bioformat.

De svarta linjerna markerar gränsen för 4:3 och 16:9, hela bilden är 21:9, vilket brukar kallas bioformat.

Ett annat sätt är 3D. Eftersom ni antagligen inte har någon 3D skärm hemma, så kan jag tyvärr inte visa hur de skulle se ut, men en schematisk bild får duga. I praktiken dubblar man bara mängden information och skickar den ena informationsmängden till de ena ögat, och de andra till det andra. Detta kan vi kalla virtuell 3D, eller V3D, eftersom man i praktiken bara har 2,5 dimensioner.

Det går att skapa lite mer äkta 3D känsla genom att ha en stor uppsättning bilder och rikta dem, detta ger dessutom fördelen att man slipper ha 3D glasögon och även att de ger en mer äkta 3D känsla när man rör huvudet i sidled. Nackdelen är att de tar 10-30gånger mer information än 3D med glasögon. En Annan nackdel är att de kommer att finnas "skarvar" i bilden, dvs om man sitter på vissa ställen riskerar man att hamna närma en skarv. Detta går iofs att minimera risken för genom att sätta stolarna på sådant sätt att de finns mittgångar där skarvarna är.

Ett annat sätt att förbättra bilden är att öka färgdjupet i bilden. Idag är färgdjupet 8bit/kanal, men i praktiken är det bara 5-6bitar/kanal som en vanlig LCD-TFT skärm kan visa. En TFT-LED kan visa ca 6,5-7bitar/kanal. Med så lite som 10-12bitar/kanal får man en bild som färg och ljusmässigt är nästan identisk med verkligheten. Jag har syboliserat detta på bilden genom att dra ihop färgerna, men i praktiken, de ända sättet man i dagsläget kan se detta är att gå från skärmen, gå ut och titta på färgerna och ljuset, eller åka till ett hemligt labb och titta på prototyperna de har där. Fördelen med denna metod att förbättra bilden är att de informationsmässigt nästan inte kostar något, man kan lika gärna skicka med informationen. Nackdelen är att de behövs en ny skärm/TV som ännu inte existerar att köpa.

Nästa steg i resan är IMAX format. Den stora fördelen med detta format är att de redan finns ett 50-tal långfilmer inspelade i detta format och ytterligare ett par 100-dokumentärer. IMAX finns idag bara som analogt format, någon specificerad upplösning finns därför inte. Men eftersom bilden har ett större omfång kan man anta att iaf för hembruk, så kommer bilden att ha samma relativa upplösning. I praktiken blir upplösningen något mellan 2080p till 4160p i 4:3 formfaktor. IMAX formatet kommer troligen inte introduceras fören 3D är introducerat. Nästan alla nya storfilmer som spelas in i dagsläget spelas in i IMAX 3D format. Så den dagen man kan köpa ett IMAX hemmabios system kommer de troligen att finnas närmare 1000 filmer att skaffa.

Tidslinje, klicka för bättre kvalité
För att göra en analys så ska vi kolla på trenderna. Enda sedan det blev digitalteknik har utvecklingen skett på ett exponentiellt sätt, hastigheten har varit nära nog konstant, och därför kan vi enkelt räkna ut vad som händer i framtiden.
Packningsgraden har ökat med väldigt närma 50% per 10år, storleken på bärmedian har ökat betydligt snabbare, ca 3,2gånger per 10år. Totalt resulterar det i en data ökning på 5gånger/10år. Genom att extrapolera den datan vi har idag så vet vi vilken data som kommer att vara tillgänglig om 10, 15 eller 20 år.

Så redan år 2035 kommer vi att ha tillgång till 10petabyte data för att förvara en film, och 2025 kommer vi att ha 200terabyte att ha tillgång till. De låter absurt mycket, och de är förvisso ganska mycket med, men kom ihåg att detta rör sig om brutto data. Tänk på att bara en sekund HDTV drar 0.3GB bruttodata i dagsläget, skivorna vi har tillgång idag kan som mest lagra 10TB bruttodata.
Så vad ska vi använda all datan till. För att inte drabbas av "uppgraderingströtthet" så gäller de att fasa in saker som är bakåtkompatibla i minst ett steg och möjliggöra för konsumenten att hoppa över vartannat steg om den så önskar.

Startläget är ganska uppenbart. I år, 2010 kommer 3D tv att introduceras. Detta kan ses som ett mellansteg. VHS->VCD=Stort steg, VCD->SVCD=Litet steg. DVD->Stort, 720p på DVD, Litet, BD, 1080p, stort, BD, 1080p, 3D, Litet.
Vi har tillgång till 5 gångers ökning per 10år. Eftersom vi bara byter de fysiska mediument vart 10 år så blir de naturligt att ha ett <2ggr>2,5ggr steg vart 5:e år.

Följande steg finns det att använda sig av, och de ger motsvarande effekt.
Öka antalet linjer: ~100%
Öka bitdjupet: ~50%
Öka bildbredd: ~33%
Öka antalet delbilder: >100% (3D och dyligt)

Vad ska vi då göra med den extra datan, kom ihåg att de tidigare apparaterna ska gå att använda än. TV apparaterna som kommer 2010 kommer i princip att visa två bilder om varedera 1080p 16:9 format, i praktiken ligger de respektive bilderna som två "trådar". En standard 1080p TV ser bara den ena "tråden", en (H)3D TV ser båda "trådarna", och visar båda.

Nu är de 2015 i tanken. 2015 introduceras ännu en "tråd", men vad ska tråden innehålla. Lägga till fler linjer finns de ingen poäng med vid den tidpunkten, lägga in fler delbilder finns de inte kapacitet nog att göra. Öka bitdjupet kan de finnas poäng med, men uppgraderingen är för liten, även öka bredden kan de finnas poäng med, men även där är uppgraderingen för liten.
Lösningen blir ganska enkel, öka både bredden (till 21:9, dvs bioformat) och bitdjupet. Bitdjupet kan läggas i de redan existerande trådarna. Redan dagens TV apparater är tillverkade för att kunna ignorera ökat bitdjup. Och även dagens BD spelare är gjorda för att avkoda det. Den ökade bredden kan läggas in som en extra "tråd" eller dimension.

Min gissning på 2015 blir helt enkelt att BD spelarna avkodar 4 trådar.
16:9 1080p Tråd
16:9 1080p 3D Tråd (kommer redan i år)
16:9 till 21:9 komplement Tråd
16:9 till 21:9 komplement 3D Tråd

Faktum är att de finns 21:9 apparater redan idag, dessa har inte 3D, men de kommer att kunna avkoda lösningen ovan. De finns även apparater för 1080p med ökat bitdjup, och även dessa kommer att kunna avkoda lösningen ovan. I praktiken, om du köper en svindyr TV idag, kommer den fortfarande att gå att använda med en ny BD spelare 2015.... förhoppningsvis, de är iaf det som är meningen. Mängden ökad data blir då 33%+50%=100%

Nu är året 2020, vi har nu fått ett rejält försprång på mängden data relativt till vad som används, de går nu in 10 timmar film på en skiva med formatet som specades 2015. Så va ska vi bränna det på? IMAX format är de formatet som faktiskt de redan finns filmer inspelade i idag. Att introducera de på hemma marknaden är en självklarhet.

IMAX har 4:3 (12:9) format relativt till 21:9 som vid tidpunkten är aktuellt, det betyder nära nog en halvering av mängden data om vi bibehåller antalet linjer. Att öka antalet linjer är dock en självklarhet, annars blir kvalité avsevärt mycket sämre. En IMAX är ungefär 4 gånger högre och nära nog dubbelt så bred som en 21:9 bio. Men om man skalar allt rakt av så blir de för mycket data att hantera, t.o.m för 2020års skivor och processorer, de kommer helt enkelt inte att orka med.

Läsningen på problemet blir åter igen våra vänner de osymmetriska pixlarna. Men den här gången kommer de att vara osymetriska på två olika håll. Resultatet blir att bilden rent fysiskt delas upp i 21:9 formatet från 2015 och ett komplimenterande format som innehåller höger och vänster sidan respektive sida om 21:9 formatet samt över och under. I praktiken blir de en "tråd" som innehåller 4 olika kompletterande bilder. Bilden får samma skärpa som 1080p format i centralbilden och något suddigare, ungefär som en 720p i kanten. Nu täcker TV:n hemma i vardagsrummet precis hela synfältet.

2025-2030 får vi åter tillgång en massiv mängd data. I.o.m att skärmen nu täcker hela synfälltet har 3D fått en massiv fördel. När inte halva 3D figuren ligger utanför bilden blir 3D känslan betydligt mer realistisk. Men de irriterande glasögonen... och linserna? som behövs för 3D börjar folk bli irriterade på. Nu börjar apparater komma som projicerar bilden in i respektive öga och TV:n helt enkelt vet var du är. Man slipper därför 3D glasögonen, men om man flyttar huvudet i sidled blir 3Dkännslan orealistisk.

Lösningen är att mångdubbla antalet trådar. Med en 8 dubbling i antalet 3D frames, från 2 till 16 blir känslan mycket bättre. De tidiga spelarna är monster, men vem bryr sig, de här är framtiden, år 2025. 2030 kompleteras de 16 frames med ytterligare 16 stycken för ökad realism. Racet för upplösning slutade redan 2005, racet för bildbred slutade 2015, racet för vyvinkel slutar 2020, 2025 börjar racet för 3D upplösning.

Hur kan jag vara så säker på att de blir på detta viset? Det är ganska enkelt. Vi vet idag att Moores lag kommer att hålla i minst 15 år till. Moores lag påverkar processorkraft och även lagringsmedia. Så vilken kapacitet som finns om 15 år kan man räkna ut. Att utnyttja kapaciteten är en mänsklig drift. De finns få saker vi kan vara så säkra på som att kapaciteten som kommer att vara tillgänglig kommer att utnyttjas på något sätt, kanske inte exakt på de sättet jag beskriver, men på något närbesläktat sätt.