Что такое разрешение 4К, и какие к него преимущества?

Разрешение 4K быстро захватывает мир цифрового видео, от экранов телевизоров до компьютерных мониторов, камер и проекторов. Сверхвысокая четкость изображения и все сопутствующие ей функциональные возможности уже не являются технологиями для избранных, а становятся все более популярными, особенно в дисплеях и системах видеозаписи.

Итак, что такое разрешение 4К, и что скрывается за этим названием?

Обзор технологии

Что такое разрешение 4К - широко известно по телевизорам и мониторам сверхвысокой четкости. UHD – всеобъемлющий термин, включающий ряд форматов с числом пикселей, превышающим обычные характеристики HDTV по меньшей мере в 4 раза, на что и указывает название 4K. Конечным результатом является четкость изображения, которая выходит далеко за рамки стандартного HD и представляет более яркие, разнообразные и реалистичные цвета при значительно более высокой частоте кадров.

В настоящее время наиболее известными продуктами UHD-технологий являются 4К-телевизоры, многие из которых появились на рынке с середины 2013 г., хотя мониторы с такими же характеристиками существовали с начала 2013 г., а видео и фотокамеры сверхвысокой четкости были коммерчески доступны по крайней мере с 2012-го.

Разрешение 4К – 2160 х 3840 пикселей, но по горизонтали число точек может превышать 4000. Это превосходит привычный диапазон цифровых форматов, базовый уровень которого занимают телевизоры стандартной четкости (450 х 540), HD (720р) и fullHD (1080p). Если измерять по вертикали, то разрешение 4К в пикселях равно 2160.

Как можно убедиться, новый стандарт намного превосходит своего предшественника. Он обеспечивает изображение, которое в 2 раза больше fullHD как по высоте, так и по ширине, что дает четырехразовое увеличение разрешения экрана.

Различия между 4К и UHD

Термины 4K и UHD взаимозаменяемы, но, на самом деле, они означают разные вещи. Большинство экранов сверхвысокой четкости имеет ширину 3840 пикселей. Как упоминалось выше, эти дисплеи потому называют 4К, что такое разрешение в 4 раза больше, чем HD.

Однако в более специализированном контексте правильное 4K чаще всего встречается в цифровых камерах и составляет 4096 х 2160 пикселей при соотношении сторон, равном 1,9:1, в отличие от обычных экранов сверхвысокой четкости шириной 3840p с соотношением 16: 9.

Независимо от того, что 4K TV официально определяется как UHD, пользователь, покупая Ultra HD или 4К-телевизор, монитор или видео/фотокамеру, получает одно и то же.

Домашний кинотеатр

Хотя истоки UHD-фильмов уходят своими корнями в такие релизы, как "Blade Runner: The Final Cut" в 2007 г., только когда Джеймс Кэмерон снял свой знаменитый «Аватар» в разрешении 4К, проекционная платформа была широко внедрена в кинотеатрах, желающих порадовать зрителей кристальной четкостью изображения.

Тем не менее, переход от традиционных кинотеатров к домашним является большим шагом. Только в последние годы стали широко доступны проекторы и телевизоры, позволившие потребителям наслаждаться UHD-качеством не выходя из дома.

Сверхвысокое разрешение почти незаметно, если не используется очень большой и, следовательно, очень дорогой экран. Или если зритель не сидит ненормально близко к телевизору. Однако, если речь идет о проекторах, преимущества, предлагаемые 4K, действительно становится очевидными.

Большинство проекторов сверхвысокой четкости обеспечивают разрешение не менее 4096 х 2160. Поскольку они обычно предлагают размеры проекционных площадок, которые полностью затмевают все, кроме самых больших телевизоров 4K, разница между UHD и обычным HD здесь действительно становится заметной.

Только проектор, показывающий 4K-контент или даже масштабированное HD 1080p, позволит, наконец, получить представление о том, что такое разрешение 4К у себя дома. Устройство в меньшем масштабе показывает то, что можно увидеть на большом экране.

Потоковое вещание

В то время, как 4K-контент для систем домашнего кинотеатра, таких как проекторы и телевизоры, по-прежнему довольно скудный, он создает основу для потокового вещания. YouTube предлагает 4К-канал, который работает с 2010 г., постоянно появляются другие разработки, особенно в странах и регионах с отличным подключением к интернету, скорость которого выше доступной большинству людей.

Широковещательная индустрия обещает стандарт потокового сжатия, называемый высокоэффективным видеокодеком HVEC или H.265. Благодаря его внедрению вещатели гарантируют потребителям, что 4K-контент будет легким и экономичным для потоковой передачи в системы домашнего кинотеатра и, таким образом, UHDTV станет намного более распространенным явлением. Производители постоянно следят за этим обещанием и гарантируют, что каждый новый 4K-телевизор, выпущенный с 2015 г., полностью готов к расшифровке данных, кодированных в HVEC.

Также разрабатываются другие конкурирующие стандарты сжатия, хотя и с меньшей поддержкой экосистемы. Одним из наиболее развитых является видеокодек VP9 4K, который используется компанией Google для сжатия потоков контента сверхвысокой четкости в YouTube. Большинство телевизоров премиум-класса сегодня поддерживает как VP9, ​​так и H.265, хотя не все модели предлагают оба варианта.

Преимущества UHD

Телевизоры с разрешением 4К не только предлагают значительно большее число пикселей. Они наделены рядом других функциональных возможностей, которые отличают их от традиционных моделей.

Прежде всего стоит отметить, что даже если на экране обычного размера разница в разрешении не слишком заметна, она определенно есть. Дополнительные и гораздо более мелкие пиксели играют большую роль, независимо от того, различает их глаз или нет, а дополнительные функции, такие как сверхвысокая частота обновления и специализированные технологии улучшения цвета, HDR и рендеринга движения значительно улучшают впечатление от просмотра.

Кроме того, приобретение 4К-телевизора дает доступ к сетевым спецификациям и визуальным характеристикам, которые пригодится в будущем, поскольку вещатели постепенно осваивают новые стандарты.

В большинстве марок UHD TV используются мощные версии технологий подсветки ЖК-панелей, обеспечивающих их локальное или полное затемнение, что значительно улучшает яркость и контрастность изображения. Также доступны OLED-дисплеи, которые предлагают особо впечатляющее качество изображения и точность освещения.

Доступность

Основные модели 4K-телевизоров крупных производителей дешевеют до такой степени, что достигают стоимости HD-моделей высшего класса. Количество доступного контента сверхвысокой четкости постоянно растет. Цены на 4К-видеокамеры тоже снижаются, и на их платформе снимается и распространяется много видеоматериала. Кроме того, с 2016 г. в продаже появились дополнительные источники UHD-видео – Blu-ray-диски. В формате 4К-разрешения на регулярной основе выпускаются новые фильмы.

UHD-технологии: HDR

Динамический диапазон играет большую роль в мире 4K-дисплеев, и не без оснований. HDR в основном расширяет диапазон ярких и темных уровней. В то же время основные моменты цветовой динамики и насыщенность также расширяются. В результате получается более реалистичное и гораздо более четкое изображение, чем на стандартных дисплеях.

Особый интерес для производителей телевизоров (и потребителей, когда они испытают на себе новый уровень реализма) представляет HDR, способный приблизиться к моделированию яркости и глубины реальных оттенков черного. Хотя уже есть модели, которые могут создать практически идеальную глубину черного цвета без заметного свечения с помощью OLED-технологии, яркость даже самых лучших экранов не превышает 2000 нит. В то же время, в солнечный день небо излучает около 20 000 нит. Таким образом, все еще сохраняется существенная разница.

Производители 4К-телевизоров и компании, стоящие за HDR-технологией, стремятся достичь яркости экрана 10 000 нит. Это соответствует требованиям одного из стандартов HDR, известного под названием Dolby Vision. Другие существующие стандарты (например, UHD Premium) требуют не менее 1100 нит.

Цветовая гамма

Другой немаловажный аспект современного 4К-телевизора – способность воспроизводить максимально возможный диапазон насыщенных цветов, обеспечивающий максимальный реализм и красочность изображения. Многие современные модели поддерживают стандарты REC.2020 и DCI Р3. Первый из них часто используется в кинотеатрах, а второй стал современным отраслевым стандартом UHD. Однако 4K-контент соответствует этим высоким требованиям не в полной мере, и большая часть устройств все еще основана на REC.709, разрабатывавшемся для устаревшей HD-технологии.

Количество цветов тоже имеет важное значение. Сложилось так, что большинство телевизоров высокой четкости и Blu-ray-диски поддерживают 8-битное кодирование. Новейшие экраны разрешением 4К и источники UHD-медиа предлагают 10-разрядный, гораздо более широкий и плавный диапазон из 1024 различных цветов RGB, и большую степень реалистичности отображения. Ведутся работы по переходу на 12 бит. Это позволит воспроизводить 4096 цветов – 2 дополнительных разряда экспоненциально увеличивают их количество. Но пока стандартом для сертификации современных телевизоров является глубина, равная 10 бит.

Отраслевые стандарты

В современных телевизорах продвигаются 2 стандарта отображения 4К – High Dynamic Range и Wide Color Gamut. Они носят название UHD Premium и Dolby Vision. Первый из них сегодня доминирует и используется во многих моделях таких брендов, как Sony, Panasonic, Samsung, LG и др. под руководством UHD Alliance – консорциума производителей дисплеев и медиа-компаний, которые пришли к соглашению о том, каким должен быть HDR, цвет и другие спецификации для обеспечения наилучшего восприятия UHD.

Dolby Vision, с другой стороны, разработан компанией Dolby Labs и представляет собой стандарт для HDR и Wide Color Gamut. Он рассчитан на 12-битный цвет, яркость 10 000 нит и некоторые другие ключевые параметры, поэтому в данное время является не очень практичным. Стандарт поддерживается немногими продуктами, например, в LG G6 OLED 4К TV и серии Vizio Reference.

UHD Premium более популярен и применяется в подавляющем большинстве моделей телевизоров и всеми 4К-Blu-ray плеерами.

4K и HDMI

Обычный HDMI 1.4 поддерживает 4К, но только для частоты 30 к/с. Это еще распространенный стандарт, но в новых моделях проекторов, телевизоров и компьютерных мониторов он уступает место HDMI 2.0, который поддерживает гораздо большую глубину цвета и частоту кадров. Более того, большинство современных телевизоров обеспечивают работу по совместимому с HDR стандарту HDMI 2.0a. Он практически идентичен HDMI 2.0, но позволяет передавать метаданные для контента с высоким динамическим диапазоном. Программное обеспечение более ранних моделей также было обновлено для поддержки HDMI 2.0a.

Таким образом, приобретая технику, которая оснащена портами HDMI 2.0 или 2.0a, пользователь получает возможность просмотра контента как с устройств следующего поколения, так и с существующих источников.

Можно ли смотреть HD-изображение на UHD-экранах?

Это один из ключевых вопросов, связанных с покупкой проекторов и телевизоров с разрешением 4К. И ответ на него утвердительный. Почти все новейшие модели не только без труда воспроизводят 1080р, 1080i, Blu-ray, HD DVD или даже 720р, но и оптимизируют любой из этих форматов, делая изображение более четким в UHD. Хотя возможны разногласия по поводу оценки того, насколько технология масштабирования улучшает обычный контент, он действительно становится более четким, особенно в моделях передовых брендов, использующих гораздо более мощные алгоритмы.

Таким образом, суть в том, что телевизор отображает и даже улучшает HD-медиа всех типов, но для наилучшего качества придется приобрести модель того производителя, чей механизм масштабирования считается наилучшим.

Оправдана ли покупка 4K-устройств?

Во всех случаях ответом является твердое «да».

Если требуется видеокамера или фотоаппарат, обеспечивающая невиданную до этого четкость изображения, то 4K-устройства станут лучшим выбором.

Если нужно, чтобы проектор для домашнего кинотеатра был готов воспроизводить фильмы и потоковое видео в UHD-формате, стоит перейти на 4K, даже если это будет стоить несколько тысяч долларов.

Для воспроизведения последних игр и веб-контента сверхвысокого качества обязательно понадобится разрешение монитора 4К. Оно также пригодится профессиональным дизайнерам и архитекторам, которые занимаются работой, требующей чрезвычайно детализированной графики.

И, наконец, с точки зрения наиболее доминирующего продукта на рынке, телевизора, поддержка UHD понадобится как для просмотра роликов в 4К-разрешении, так и для широкого спектра развлекательного видеоматериала, доступность которого растет с каждым годом. Кроме того, пользователь получает преимущество, обеспечиваемое широким спектром сопутствующих улучшений, таких как повышение четкости, рендеринг и экранные технологии, которые значительно повышают качество обычного HD-контента.

4K – это надолго?

Безусловно, это так. UHD-продукты развиваются гораздо быстрее и стабильнее, чем плазменная или все еще невероятно дорогая OLED-технология. Фактически, плазменные телевизоры, которые какое-то время считались следующей волной Ultra HD TV, пока не получили должного развития, поскольку их основной производитель прекратил их выпуск.

4K имеет большую перспективу, поскольку постоянно появляется новый UHD-контент, и технология хорошо зарекомендовала себя в камерах и кинопроекторах.

Крупные производители уже работают над экспериментальными проектами с разрешением выше 4К. Однако многие из проблем, которые существуют при отображении и потоковой передаче, должны быть решены еще до того, как 8K станет коммерческим продуктом. Так что пока, по крайней мере на несколько лет, 4K будет развиваться. К этому нужно готовиться, тем более, что цены на телевизоры, камеры и проекторы, поддерживающие технологию UHD, постоянно снижаются.