Ultra HD / 4К - что это такое?

Итак, вы слышали о новом видеоформате со странным названием 4K или Ultra HD. Что же он означает? Когда он появится? Что нужно для того, чтобы увидеть видео в 4K? Если вас интересуют ответы на эти вопросы – читайте нашу статью.
Ultra HD / 4К - что это такое?

Начнем с небольшого экскурса в историю. Первоначально под HD-форматом подразумевался сигнал с разрешением 1280x720 точек. Несмотря на, казалось бы, внушительные цифры по сравнению с видео стандартной четкости (720х480/576), видео в HD, будучи выведенным на экран большой диагонали теряло в четкости. Поэтому вскоре хит-парад видеоформатов возглавил Full HD, описывающий картинку с разрешением 1920х1080 точек. Такое изображение содержит чуть больше двух миллионов пикселей, и в индустрии также зачастую проходит под названием 1080p (по числу вертикальных строк в прогрессивной развертке). Для своего времени переход на Full HD был настоящим прорывом – детальность картинки вырастала просто невероятно по сравнению со стандартным изображением DVD – наиболее качественным носителем сигнала стандартной четкости.
Ultra HD / 4К - что это такое?

Формат был принят на вооружение и всеми киностудиями – именно в Full HD записаны все фильмы, выпущенные на дисках Blu-Ray. В Full HD выводят изображение и все современные игровые консоли. Соответственно, подавляющее большинство современных плоских дисплеев средней диагонали и выше также имеют панели с разрешением Full HD. Трансляции телевидения высокой четкости (HDTV) также проходят в 1080p или в родственном формате 1080i, где 1080 вертикальных строк изображения выводятся на экран черезстрочно.

Казалось бы, с популяризацией Full HD нирвана была гарантирована любому видеофилу, и картинка в Full HD удовлетворит требованиям даже самого придирчивого пользователя с орлиным взором. Но не тут-то было. Дело в том, что диагонали плоских дисплеев не стояли на месте и все последние годы росли как на дрожжах. Если пять лет назад дисплей в 40 дюймов считался «огромным», то сегодня такие телевизоры – удел небольших комнат, а в гостиные многие предпочитают ставить экраны от 50 дюймов и выше.

В результате даже разрешения в 1920х1080 точек для больших диагоналей уже недостаточно, и сидя относительно близко к экрану можно различить пиксельную структуру изображения. Шутка ли, сегодня Full HD дисплеи можно встретить даже в смартфонах с их микроскопическими, по сравнению с ТВ, диагоналями, поэтому стало очевидно, что для максимального качества картинки на выросших экранах нужен новый стандарт.
Ultra HD / 4К - что это такое?

Таковым и стало Ultra HD (оно же UHD, оно же UHDTV) – новое семейство форматов ультравысокой четкости, призванное вытеснить «старичка» Full HD. Как и в случае с первыми стандартами HDTV (720p и 1080p), на самом деле термин Ultra HD относится к двум форматам. Первый из них имеет разрешение 3840х2160 точек и известен под именами Quad HD, 4K Ultra HD (по числу точек по горизонтали – около 4000) и 2160р (количество вертикальных строк). Второй – так называемый 8K Ultra HD или 4320p c размерностью картинки в 7680х4320 точек. Чтобы окончательно запутать пользователя, 8К Ultra HD в Японии называется Super Hi-Vision, а в киноиндустрии термины 2K, 4К и 8К установлены ассоциацией Digital Cinema Initiatives (DCI) и описывают разрешающую способность цифровых камер, используемых для съемок современных фильмов, а также стандарты сканирования традиционной кинопленки в цифровой формат (для последующего редактирования и хранения). Размер изображения в этом случае чуть превышает установленные стандарты для видео – 2048х1080, 4096х2160 и 8192х4608 точек. Но в целом этой разницей можно пренебречь, поэтому «в быту» кино– и видеоформаты 2К/4К/8К обычно считают равноценными.
Ultra HD / 4К - что это такое?
Sony F65 - цифровая кинокамера с разрешением 4К, с помощью которой сняты многие голливдуские хиты, включая «Обливион» (Oblivion) и последняя бондиана «Скайфолл» (Skyfall).

Впрочем, формат 8К в любом его виде пока что распространен очень мало и в качестве нового массового стандарта продвигается именно 4К. В таком разрешении сегодня снимается большинство голливудских фильмов и популярных телесериалов, поэтому распространение 4K Ultra HD дисплеев сулит возможность увидеть современные шедевры в максимально возможном качестве. Ведь разрешающая способность формата 4К Ultra HD вчетверо превышает таковую у Full HD.
Ultra HD / 4К - что это такое?

Видео ультравысокой четкости обещает не только повышенную детализацию, но и передачу гораздо большего количества оттенков благодаря 10/12-битной глубине цвета. На диаграмме ниже можно увидеть цветовой охват по стандарту ITU Rec. 2020, принятый для Ultra HD и сравнить его с параметрами Rec. 709, используемого для HDTV (внутренний треугольник).
Ultra HD / 4К - что это такое?

Да и стандартизированная частота кадров в Ultra HD возросла до 120 кадров в секунду – такой контент пока еще нигде особо не используется, но пригодится в будущем для активного 3D. Ну и бонусом к новому стандарту прилагается расширенная поддержка многоканального звука – до 24 аудиоканалов!

Вчетверо увеличившееся разрешение также сказывается и на аналогично возросших объемах данных – стандартный промышленный формат AVC/H.264 в таких условиях становится малоэффективным, поэтому для кодирования в Ultra HD был разработан новый стандарт HEVC (High Efficiency Video Codec) с кодеком H.265. Применениe усовершенствованных алгоритмов компрессии позволяет в два раза уменьшить необходимую пропускную способность канала для передачи видео в Ultra HD. Скорее всего, именно HEVC/H.265 будет выбран в качестве основного стандарта распространения Ultra HD.

Как видим, на бумаге все преимущества Ultra HD очевидны, однако оценивать их лучше все же не на тестовых таблицах, а на реальном материале. Но пока что распространение Ultra HD сталкивается с некоторыми трудностями:

• Доступность моделей с поддержкой Ultra HD. Пока на рынке присутствует лишь некоторое количество компьютерных мониторов соответствующего разрешения и с полдюжины линеек совместимых дисплеев по баснословным ценам. Но в скором времени все это изменится – стоимость Ultra HD дисплеев будет снижаться быстрыми темпами, также, как это происходило в свое время с Full HD.

• Цифровые интерфейсы для передачи сигнала 4К пока также не слишком развиты. Полноценную поддержку разрешения 4К при частоте обновления 60 Гц имеют лишь компьютерные видеокарты, оснащенные видеовыходом DisplayPort. Именно такая частота необходима, в частности, геймерам для достижения плавности передачи движений в играх. В идеале, для 3D-картинки понадобятся все 120 Гц. В мире же телевизоров через стандартный HDMI-разъем версии 1.4b можно передать лишь 4K Ultra HD с частотой 24-30 кадров в секунду (чего хватает для кинофильмов в 2D, но не для активного 3D). А вот поддержка развертки в 50/60 Гц для 4К реализована лишь в версии HDMI 2.0, которая была утверждена в сентябре 2013-го. Ни один из доступных 4К-телевизоров на рынке с ним еще не совместим – некоторые производители (к примеру, Sony) обещают в скором времени внедрить поддержку HDMI 2.0 путем обновления программного обеспечения ТВ, остальные скромно отмалчиваются.
Ultra HD / 4К - что это такое?

• На сегодняшний день, практически весь имеющийся 4К-контент распространяется лишь в виде демонстрационных роликов, ведь не существует утвержденного физического носителя. Blu-Ray Disc Association пока только рассматривает возможность введения нового формата Blu-Ray-дисков с поддержкой видео ультравысокой четкости, ну а выпуска первых проигрывателей и кинорелизов придется ждать минимум год. Правда, некоторые производители выпустили так называемые 4K Ready модели BD-плееров, но они лишь масштабируют стандартный сигнал Full HD до разрешения Ultra HD. Дальше всех пошла компания Sony, владеющая собственной киностудией – в партнеры к своим 4К-телевизорам она выпустила специальный медиаплеер FMP-X1. Это устройство ценою в $700, доступное только на рынке США, позволяет за небольшую плату загружать и просматривать видео в полноценном 4К. Правда, библиотека фильмов включает только релизы Sony/Columbia и несколько родственных ТВ-шоу – всего около сотни наименований. Ирония заключается в том, что не только новые кинокартины, но и большая часть существующего пленочного кинофонда, как правило, давно оцифрованы в разрешение 4К для изготовления «мастеров», которые используются для создания Blu-Ray и HDTV-трансляций. И массовому распространению контента в 4К мешает лишь отсутствие утвержденных стандартов распространения и носителей.
Ultra HD / 4К - что это такое?
Sony FMP-X1 – первый потребительский медиаплеер с поддержкой 4К-видео

Тем не менее выходы из сложившейся ситуации есть. Большие надежды по популяризации 4K возлагаются на новые поколения игровых консолей PlayStation 4 и Xbox One. Хотя обе игровые приставки еще не вышли на рынок, производители успели отчитаться о поддержке вывода изображения в 4K (по крайней мере для видео). Представители Microsoft также несколько туманно заявили, что прорисовке графики видеоигр в разрешении 4К «ничего не мешает», а вот PS4, судя по всему, будет «рендерить» игры лишь в Full HD, просто масштабируя выходящий сигнал до Ultra HD.
Ultra HD / 4К - что это такое?
Игровые консоли нынешнего поколения PlayStation 4 и Xbox One будут совместимы с Ultra HD

ПК-геймерам чуть проще – самые топовые видеокарты уже обладают мощностью, достаточной для рендеринга игр в 4К – остается дождаться массового появления у 4K-телевизоров разъема DisplayPort для передачи сигнала с частотой развертки в 60 Гц и выше (такие модели уже есть). Есть надежда и на скорое внедрение Ultra HD и в сервисах цифровой дистрибюции. К примеру, YouTube поддерживает 4К-видео уже несколько лет. Оборудование, снимающее видео в 4К, начинает появляться не только в профессиональной среде, но и на рынке потребительской электроники. Уже выпущены смартфоны, способные записывать ролики в Ultra HD, а снимки современных цифровых фотокамер давно превысили 4К по разрешению. Забавно, но именно фотолюбители, а не киноманы, уже сегодня могут воспользоваться всеми преимуществами дисплеев Ultra HD.
Ultra HD / 4К - что это такое?
Смартфон Acer Liquid S2 - первый смартфон, умеющий снимать в 4K

Тем не менее, можно с уверенностью говорить о том, что в ближайшие время особого разнообразия 4K-контента наблюдаться не будет и основную часть времени на экранах Ultra HD будет демонстрироваться в лучшем случае Full HD-видео, отмасштабированное до нового ультравысокого разрешения.
Ultra HD / 4К - что это такое?

К счастью, технология эта достаточно простая. Картинка в 1080р масштабируется до Ultra HD простым дублированием пикселей, и в итоге каждый пиксель оригинального изображения будет занимать четыре пикселя на экране ТВ (или девять в случае с сигналом 720р). Именно на эти технологии сейчас делают упор производители, и судя по отзывам, даже просто отмасштабированный сигнал выглядит на Ultra HD экранах заметно выигрышнее – за счет вчетверо увеличенной плотности пикселей изображение кажется более гладким, ярким и сочным, чем на аналогичном экране стандартного разрешения. Эффект в целом сравним с разницей между обычными и Retina-дисплеями смартфонов и планшетов.
Ultra HD / 4К - что это такое?

В нашей стране эпоху 4К открыли телевизоры компании LG – продажи первых Ultra HD моделей серий LA965V и LA970V стартуют уже сегодня в размерах 55 и 65 дюймов. Разрешение экранов у всех моделей составляет 3840x2160 пикселей (4K), и даже при значительном приближении к экрану такой диагонали отдельные пиксели незаметны.

За масштабирование картинки до формата Ultra HD в них отвечает новейший процессор True-ULTRA HD Engine, однако главной особенностью дисплеев является возможность воспроизводить видео формата Ultra HD c USB-носителей благодаря поддержке кодека HVEC/H265. Это обеспечивает отличный запас на будущее и совместимость моделей с новыми стандартами провайдеров контента.
Ultra HD / 4К - что это такое?

Отдельно стоит отметить и очень интересный «побочный эффект» внедрения технологии Ultra HD на телевизорах марки LG. Используемая в телевизорах компании поляризационная технология Cinema 3D в обычных условиях вдвое снижает вертикальное разрешение Full HD сигнала. Но на панелях с разрешением Ultra HD возможно одновременное отображение стереопары кадров с сохранением полных 1080-ти строк оригинальной картинки (1080х2=2160 – вертикальное разрешение Ultra HD) – в итоге нет никаких потерь в детальности, и это выводит объемную картинку на новый уровень детализации, устраняя единственный недостаток пассивного 3D.
Ultra HD / 4К - что это такое?

Итак, эра 4К надвигается. Стоит ли выкидывать Full HD-телевизор, и проклиная прогресс бежать за Ultra HD-дисплеем? Вряд ли, ведь пока вся экосистема 4К находится в зачаточном состоянии. Однако, если вы собираетесь приобрести телевизор с внушительной (от 55 дюймов) диагональю – есть смысл уже сегодня присмотреться именно к таким дисплеям исключительно из-за более высокой плотности пикселей, которые обеспечивают более гладкую картинку. Особенно интересны такие ТВ будут требовательным видеофилам, фотолюбителям и самым преданным поклонникам 3D-видео.