Televisioita on jo pitkään kaupattu entistä terävämmällä kuvalla ja yhä isommilla ja isommilla kuvapisteiden määrillä. Kun täysteräväpiirtokuvassa (full hd) on reilut kaksi miljoonaa kuvapistettä, niin huikean terävässä ultra hd:ssa kuvapisteitä on täsmälleen neljä kertaa niin paljon.

Lue seuraavaksi: 4k ja ultra hd, mitä eroa? sekä Hdr tuo syvemmät sävyt ja tarkemmat yksityiskohdat.

Mitä tämä tarkoittaa tietokoneen aktiivikäyttäjälle, joka haluaisi päivittää kokoonpanonsa uhd-aikakauteen? Lyhyesti sanoen vanhentuneiden ja keskenään epäyhteensopivien standardien viidakkoa, opiskelua vaativia lyhenteitä, kärsivällistä odottamista ja lopulta huolellisesti valittujen uusien komponenttien hankkimista. Mikä ikävintä, hätiköinti ja väärät valinnat tulevat väistämättä johtamaan ongelmiin ja rahan haaskaukseen.

Menikö pupu pöksyyn? Ei hätää, sillä tämä artikkeli kertoo, miten vältät sudenkuopat.

Ultraterävää työpöydälle

Aloitetaan helpoimmasta: tavallisesta työpöytäkäytöstä. Tarvitset tarkempaa ja tilavampaa työpöytää vaikkapa ohjelmointia, videoeditointia tai graafista työtä varten, etkä aio pelata tai katsella uhd-videoita. Parhaassa tapauksessa koneessasi on jo uhd-tarkkuuteen pystyvä näytönohjain, jolloin pelkkä uhd-monitorin hankinta riittää.

4k-tarkistuslista-mikrobitti

Yllättävän monet viimeisten viiden vuoden aikana julkistetut näytönohjaimet yltävät uhd-tarkkuuteen. Ja vaikka niistä ei olisikaan uhd-tarkkuudella pelaamiseen, ne ajavat asiansa työpöytäkäytössä oikein mallikkaasti.

Jos näytönohjaimesi tukee uhd-tarkkuutta, varmista, että siinä on displayport 1.2 -liitäntä täysi- tai minikokoisella liittimellä. Kun jompikumpi löytyy, hanki displayport 1.2 -liitännällä varustettu uhd-monitori ja kytke se tietokoneeseen displayport-kaapelilla. Napsauta laitteisiin virrat ja nauti.

Uuden näytönohjaimen ei tarvitse maksaa maltaita, kun se tulee vain työpöytäkäyttöön. Uhd-kelpoisia Nvidia GeForce GTX 950 -näytönohjaimia saa alle 200 eurolla, mutta niukemmalla budjetilla liikkuva bongaa kaverilta tai netin huutokaupasta 2–3 vuoden ikäisen GeForcen tai Radeonin muutamalla kympillä. Muista tarkistaa, että kortissa on displayport 1.2.

Pelinäytön valinta

Uhd-tarkkuudella pelaaminen on jo monta pykälää haastavampi ja tyyriimpi projekti. Jos nykyinen kokoonpanosi jaksaa pyörittää pelejä full hd- tai qhd-tarkkuudella, saatat selvitä näytönohjaimen (tai näytönohjainten) päivittämisellä. Kustannus on helposti nelinumeroinen, etenkin jos tähtäimessä on 60 kuvan sekuntinopeus. Kokemuksesta voin kertoa, että kaksi GeForce 970 -näytönohjainta sli:nä ei siihen ihan riitä.

Juttu jatkuu kuvan alla.

hdr-ei-hdr-mikrobitti-ultra-hd
Hdr-kuvassa on enemmän dynamiikkaa ja kontrastia kuin tavallisessa tv-kuvassa (simuloitu vertailu).

Vähintään uhd-tarkkuuteen yltäviä tietokonenäyttöjä on kymmeniä malleja, joten itselle sopivimman valitseminen ei ole helppoa. Ennen kesää 2014 julkistetut uhd-näytöt on syytä kiertää kaukaa, sillä monet niistä näkyvät näytönohjaimelle kahtena 1 920 × 2 160 -tarkkuuden näyttönä, mikä voi aiheuttaa ongelmia.

Yleisimmät lcd-näytöissä käytettävät paneelityypit ovat ips, va ja tn. Näistä ips sopii tyypillisesti parhaiten hyvää väritoistoa ja laajaa katselukulmaa vaativaan ammattikäyttöön, mutta hitaahkon vasteaikansa takia se ei ole ideaali valinta pelaajalle. Tn-paneeli on vasteajaltaan nopea ja sopii siksi parhaiten pelikäyttöön, mutta sen katselukulma on etenkin pystysuunnassa kapea ja katselukulman muutos aiheuttaa muutoksia kuvan väreissä. Va-paneeli sijoittuu vasteajaltaan, väritoistoltaan ja katselukulmaltaan jonnekin ips:n ja tn:n välimaastoon.

Uhdtv monitorin korvaajana

Uhd-television käyttö tietokonenäyttönä lisää soppaan oman mausteensa hdmi:n ansiosta. 60 hertsin virkistystaajuuden saavuttamiseksi sekä näytönohjaimessa että televisiossa pitää olla hdmi 2.0, sillä vanhempien hdmi-versioiden kaistanleveys loppuu kesken.

Jotkut näytönohjaimet kiertävät ongelman valitsemalla värien alinäytteistykseksi 4:2:0 tavallisen 4:4:4:n sijaan. Tuon seurauksena vaadittu kaistanleveys putoaa puoleen ja 60 hertsin uhd-kuva mahtuu hdmi 1.4:n läpi. Väritoisto tosin kärsii, mikä näkyy kuvan suttuisuutena työpöytäkäytössä. Videoiden kuvanlaatuun tempulla ei ole vaikutusta, koska lähestulkoon kaikessa videosisällössä dvd:stä blu-rayhin ja nettistriimeihin saakka käytetään 4:2:0-alinäytteistystä.

AMD:llä ei ole artikkelin kirjoitushetkellä hdmi 2.0 -liitännällä varustettua näytönohjainta. Nvidialla on, mutta niissä on hitaampi 10.2 gigabitin hdmi 2.0, jota vaivaa edellä mainittu kaistan puute. Displayport 1.2 on tarjonnut riittävästi kaistaa jo vuodesta 2010, mutta televisioissa ei tyypillisesti ole displayport-liitäntää.

Apuun rientää adapteri, joka muuntaa displayport 1.2:n hdmi 2.0:ksi. Moisia on ollut kaupan jo tovin, mutta niiden hdmi on ollut hitaampaa 10.2 gigabitin versiota. Täydellä 18 gigabitin kaistalla hurjastelevia aktiivisia adaptereita alkoi ilmaantua joitain kuukausia sitten, ja nyt niitä saa Suomestakin alle 50 eurolla. Adapteri käyttää näytönohjaimen hdcp-kopiosuojausta, millä on merkitystä, jos aiot kytkeä tietokoneen televisioon ja katsella hdcp:llä suojattua kaupallista sisältöä.

Himskatin hdcp

Uhd-tarkkuudessa olevan kaupallisen ja kopiosuojatun sisällön katselu tietokoneella monimutkaistaa kupletin juonta huomattavasti. Hollywood-studiot ovat päättäneet, että kaupallinen uhd-sisältö on suojattava hdcp 2.2 -kopiosuojauksella. (Full hd -sisältö on suojattu hdcp 1.4:llä.)

Näytön ja näytönohjaimen on siis puhuttava hdcp 2.2:ta, mikäli mielit tulevaisuudessa katsella tietokoneellasi ultra hd blu-ray -levyjä tai suoratoistaa uhd-sisältöä Netflixin kaltaisista palveluista. Tämän artikkelin kirjoitushetkellä hdcp 2.2 on vain Nvidian GM206-piiriin perustuvissa näytönohjaimissa eli GeForce GTX 950:ssä ja 960:ssä sekä GeForce GTX 750:n uudessa versiossa.

Näyttöjen tilanne on yhtä heikko: saksalainen hintavertailusivusto osasi listata neljä hdcp 2.2:lla varustettua tietokonemonitoria. Toisaalta kaikissa vähänkin uudemmissa uhd-televisioissa on vähintään yksi hdcp 2.2:ta jutteleva hdmi-liitäntä.

Samaan hengenvetoon on todettava, että hdcp 2.2:lla suojattua uhd-sisältöä ei ole vielä saatavilla kotitietokoneille. Uusia ultra hd blu-ray -levyjä lukevia asemia ei ole virallisesti julkaistu, eivätkä PowerDVD:n kaltaiset toisto-ohjelmat osaa vielä toistaa uhd blu-ray -formaattia.

Netflixillä on uhd-sisältöä, mutta kotitietokoneissa sen katselusovellus ei suostu striimaamaan mitään täysteräväpiirtoa tarkempaa. Netflix ei ole kertonut syytä moiselle rajoitukselle, mutta huhujen mukaan yhtiö odottaa hdcp 2.2:n yleistymistä Windows- ja OS X -ympäristöissä.

uhd-kuva-mikrobitti-3-vertailu
Tarkentuu. Uhd-kuvasta erottuu huomattavasti enemmän yksityiskohtia kuin pal-järjestelmän sd-kuvasta.

Kaikkien signaalipolulla olevien laitteiden on tuettava hdcp 2.2:ta. Jos toisin sanoen kytket tietokoneen hdmi:llä av-vahvistimeen, joka on kytketty hdmi:llä televisioon, täytyy myös av-vahvistimen jutella sujuvaa hdcp 2.2:ta. Muista myös, että YouTuben uhd-sisällön ja verkosta ladattavien uhd-demovideoiden toistamiseen ei tarvita hdcp 2.2:ta.

Mikäli tavoitteena on kopiosuojatun uhd-videon katselu ja uhd-tv:n käyttö näyttönä, saattaa olla fiksuinta odottaa AMD:n ja Nvidian seuraavan sukupolven näytönohjaimia. AMD:n uusi Polaris-arkkitehtuuri sisältää tuen hdcp 2.2:lle, hdmi 2.0a:lle ja displayport 1.3:lle. Se osaa lisäksi purkaa uhd-videolle oleellisen hevc-pakkauksen ilman suorittimen apua. Nvidian uusi Pascal-arkkitehtuuri sisältää todennäköisesti samat ominaisuudet. Displayport 1.3 mahdollistaa pelaamisen uhd-tarkkuudella ja 120 fps:n ruudunpäivitysnopeudella. Hdr-kuvan toistamiseen tarvitaan hdmi 2.0a tai displayport 1.3.

Hevc-pakatun kuvan toistaminen

Digitaalisen sisällönjakelun aikakaudella erilaiset kuvan pakkaamiseen kehitetyt menetelmät ovat nousseet arvoon arvaamattomaan. Valtaosa internetin liikenteestä on liikkuvaa kuvaa, joka ei suinkaan siirry paikasta toiseen ilmaiseksi. Tiedon tallentaminen ja sen siirtoon tarvittava kaista maksavat vuosittain tolkuttomia summia, joten ei ole ihme, että YouTuben kaltaiset yhtiöt investoivat rajusti entistä tehokkaampien kuvanpakkausmenetelmien kehittämiseen.

Vielä tarkempaa avaruusseikkailua. Ultra hd blu-ray -toistimet ja -levyt ovat nyt kaupoissa.

1990-luvun alkupuolella kehitettiin mpeg-1-standardi, jolla pakattiin digitaaliseen muotoon jotakuinkin vhs-nauhan tasoista kuvaa. (Kuka muistaa vielä video-cd:t?) Mpeg-2 seurasi perässä muutamaa vuotta myöhemmin ja räjäytti pankin paitsi dvd-julkaisujen, myös digitaalisten tv-kanavien käyttämänä kuvanpakkausmetodina.

Seuraava kehitysaskel oli avc (advanced video coding) eli h.264, joka saavutti mpeg-2:n kuvanlaadun puolet pienemmällä määrällä bittejä. Videotiedoston koko siis puolittui kuvanlaadun kärsimättä. Tuorein ja tähän mennessä tehokkain pakkausmenetelmä tunnetaan nimillä hevc (high efficiency video coding) ja h.265. Se puolittaa tiedostokoon verrattuna h.264:ään.

Hevc:n tehokkuudella on hintansa: pakkaaminen eli enkoodaus hevc-muotoon kestää paljon kauemmin. Lisäksi hevc-pakatun videon purkaminen eli dekoodaus toistettavaan muotoon vaatii enemmän suoritintehoa kuin avc-pakatun videon dekoodaus. Kuvan tarkkuuden, kuvanopeuden ja bittivirran (megabittiä sekunnissa) kasvaessa hevc-videon dekoodauksesta tulee jo niin raskas operaatio, että monien pöytäkoneiden suoritinteho ei enää riitä videon sulavaan toistamiseen.

Ongelma poistuu antamalla dekoodaustyö suorittimelle, joka on vartavasten suunniteltu tehtävään. Tällainen rautakiihdytetty dekoodaus on ollut osa näytönohjainten repertuaaria yli 10 vuoden ajan.

Ultra hd:n yleistymiselle elintärkeän hevc:in rautakiihdytetty dekoodaus on varsin tuore ominaisuus. Nvidia sisällytti sen Maxwell-arkkitehtuuriinsa, mutta aluksi vain hybridiversiona, jossa hevc:n dekoodaus tehdään osittain suorittimella.

Täysin näytönohjaimessa tapahtuva hevc-dekoodaus on tällä hetkellä vain GM206-piirissä. Muissa GM20x-piirejä käyttävissä näytönohjaimissa, kuten Titan X:ssä ja GeForce 970:ssä tai 980:ssä, purku tehdään osittain suorittimella.

uhd-testika%cc%88ppyra%cc%88
Sävykkäämpi. Ultra hd:n Rec.2020-väriavaruus kattaa 75,8 prosenttia näkemistämme väreistä. Hdr-kuvassa dynamiikka on suurempi kuin tavallisessa sdr-kuvassa, kirkkaus voi yltää jopa 10 000 cd/m2:een kun sdr-materiaali suunniteltiin 100 cd/m2:n maksimikirkkautta varten. Kuva Eric Leraillez

AMD lisäsi rautakiihdytetyn hevc-purun Unified Video Decoder -mikropiirin kuudenteen sukupolveen, jota käytetään GCN 1.2 -arkkitehtuurin mukaisissa ja uudemmissa näytönohjaimissa.

Intelin Haswell-arkkitehtuuriin perustuvat Core i3-, i5- ja i7-keskussuorittimet sisältävät näytönohjaimen, jota käytetään suorittimen apuna hevc:in purkamiseen. Uudehkon Skylake-suoritinperheen malleissa Core i5-6600K ja Core i7-6700K on näytönohjain, joka sisältää täyden rautakiihdytyksen hevc-purkuun.

Voit testata kotimaisella HEVC Decode Benchmark -ohjelmalla miten hyvin tietokoneesi jaksaa pyörittää hevc-pakattua videota. Ohjelma käyttää dekoodaamiseen vain suoritinta, ja toimii 64-bittisissä Windows-käyttöjärjestelmissä.

Katseluetäisyys ja kuvakoko

uhd-katselueta%cc%88isyysOikea katseluetäisyys on puhuttanut uhd-television hankintaa harkitsevia pitkään. Valmistajien julistama nyrkkisääntö on 1,5 kertaa kuvan korkeus, mutta se ei ota huomioon katsojan näöntarkkuutta. Viereisessä taulukossa listataan optimaalisia katseluetäisyyksiä kolmelle eri näöntarkkuudelle.

Optimaalisella katseluetäisyydellä tarkoitetaan etäisyyttä, jolta katsoja erottaa koko uhd-kuvan tarkkuuden erottamatta silti yksittäisiä kuvapisteitä. Taulukko ei huomioi mitenkään ultra hd:n väriavaruutta tai värisyvyyttä saati hdr:n vaikutusta kuvaan, eikä se listaa etäisyyksiä, joilta full hd- ja uhd-kuvan eron voi havaita. Näöntarkkuus-sarakkeen numero on niin sanottu visus-arvo, jonka saa tulokseksi optikolla tehdystä näöntarkkuustestistä. Hyvänä ja normaalina näöntarkkuutena pidetään visus-arvoa väliltä 0,8–1,25. Visus-arvo 2 tarkoittaa jo selvästi normaalia parempaa näöntarkkuutta.

Lue seuraavaksi: 4k ja ultra hd, mitä eroa? sekä Hdr tuo syvemmät sävyt ja tarkemmat yksityiskohdat.

Kirjoittaja teki ensimmäisen juttunsa Bittiin vuonna 1986. Juttu julkaistu alun perin Mikrobitin numerossa 4/2016