4K — стандарт разрешения видео и дисплеев¶

4K — обобщённое обозначение форматов цифрового видео и экранов с горизонтальным разрешением около 4000 пикселей. В бытовой и коммерческой сфере термин чаще всего относится к двум стандартам: DCI 4K (4096 × 2160, кинематографический стандарт) и Ultra HD / UHD (3840 × 2160, телевизионный и мониторный стандарт). Оба формата примерно в четыре раза превосходят по числу пикселей классическое Full HD (1920 × 1080).

¶Происхождение термина

Название «4K» происходит от приблизительного количества горизонтальных пикселей в кадре. Кинематографический стандарт Digital Cinema Initiatives (DCI) 4K содержит 4096 пикселей по горизонтали, что и дало имя формату. Телевизионный стандарт, разработанный организацией Consumer Electronics Association (ныне Consumer Technology Association) и утверждённый Международным союзом электросвязи (ITU) как рекомендация ITU-R BT.2020, получил название Ultra High Definition (UHD) и использует разрешение 3840 × 2160 — это точное двукратное увеличение Full HD по обеим осям.

¶Технические характеристики

Рост разрешения сопровождается повышенными требованиями к полосе пропускания каналов передачи. Для передачи несжатого сигнала 4K со частотой кадров 60 Гц и глубиной цвета 8 бит требуется пропускная способность около 12 Гбит/с, поэтому в бытовых устройствах широко применяются схемы сжатия: H.264/AVC (только для 30 кадров/с), H.265/HEVC, VP9 и AV1. Формат HDMI 2.0 и выше обеспечивает передачу 4K при 60 кадрах/с, HDMI 2.1 — до 120 кадрах/с и более.

¶4K в кинопроизводстве

Кинематограф перешёл к съёмке в 4K раньше, чем телевидение. Цифровые камеры Arri Alexa (модель Alexa 65), RED Epic, Sony CineAlta и Panasonic VariCam выпускали материал с разрешением 4K и выше уже в начале 2010-х годов. Стандарт DCI 4K был принят в 2005 году как часть спецификации цифрового кинотеатра, и к середине 2010-х большинство цифровых кинопроекторов в мире поддерживали это разрешение. Многие голливудские фильмы снимаются в 4K или выше, а мастер-копии для кинотеатров рендерятся в DCI 4K.

¶4K в телевещании и стриминге

Вещание в 4K развивалось медленнее из-за ограниченной полосы эфирного канала. В России первые регулярные 4K-каналы запустили спутниковые операторы: «Триколор» начал вещание канала «4K» в 2014 году, что сделало его одним из первых 4K-каналов в мире. Кабельные и IPTV-операторы подключились позднее. Крупнейшие стриминговые сервисы — Netflix, Amazon Prime Video, YouTube — поддерживают 4K-стриминг с 2014–2016 годов, используя кодеки H.265 и VP9. На YouTube 4K-видео доступно с 2010 года, что во многом стимулировало массовое производство 4K-контента.

¶4K в потребительской электронике

К 2024 году практически все телевизоры и мониторы среднего и верхнего ценового сегмента выпускаются с разрешением 4K. Помимо разрешения, современные 4K-дисплеи часто поддерживают расширенный динамический диапазон (HDR10, Dolby Vision, HLG) и широкую цветовую охват (DCI-P3). Смартфоны с 4K-дисплеями выпускают Sony (линейка Xperia), Samsung и другие производители, хотя в мобильных устройствах часто используется вертикальное разрешение 2160 пикселей.

4K-камеры стали доступны в потребительском сегменте: серии Sony Alpha, Canon EOS R, Panasonic Lumix и Nikon Z снимают видео 3840 × 2160 со скоростью до 120 кадров/с. Экшн-камеры GoPro и аналогичные устройства также перешли на 4K как базовое разрешение.

¶4K и восприятие зрения

Практическая разница между 4K и Full HD заметна на экранах диагональю 50 дюймов и более с дистанции просмотра менее 2,5 метров. На небольших экранах и с большого расстояния глаз человека не различает пиксели 4K, поэтому на смартфонах с диагональю 6 дюймов переход с Full HD на 4K визуально почти незаметен. Это ограничение определяет область реальной пользы от высокого разрешения: крупные телевизоры, кинотеатры, VR-гарнитуры и профессиональная обработка изображения.

¶Перспективы: 8K

Продолжением траектории является стандарт 8K (7680 × 4320, около 33 млн пикселей), принятый ITU в 2015 году. Японская телекомпания NHK начала пробное вещание в 8K ещё в 2016 году. Однако массовое распространение 8K сдерживается огромными требованиями к полосе передачи, хранению и вычислительным ресурсам, а практическая разница с 4K для большинства сценариев просмотра остаётся минимальной.

¶Источники

• Consumer Technology Association. Ultra High Definition definitions.
• Digital Cinema Initiatives. Digital Cinema System Specification, v1.4.
• ITU-R Recommendation BT.2020 — Parameters for ultra-high definition television.
• HDMI Licensing Administrator. HDMI Specification Version 2.1.
• Sony, Canon, Panasonic — техническая документация камерных систем.