Разрешение 4K¶

4K — термин, обозначающий горизонтальное разрешение изображения, составляющее приблизительно 4000 пикселей. В цифровом видео и кинематографии под 4K чаще всего понимают стандарт Ultra HD (UHD) с разрешением 3840 × 2160 пикселей, что в четыре раза превышает количество пикселей Full HD (1920 × 1080). В цифровом кинематографе стандарт DCI 4K определяется как 4096 × 2160 пикселей.

¶Определение и стандарты

Термин «4K» происходит от кинематографической индустрии, где цифровые камеры и проекторы получили обозначение по приблизительному количеству пикселей по горизонтали. Существует несколько стандартов, объединяемых под этим названием:

Наиболее распространённым является UHD-1 (3840 × 2160), который используется в потребительской электронике: телевизорах, мониторах, смартфонах и камерах. Кинематографический стандарт DCI 4K (4096 × 2160) применяется при съёмке и проекции фильмов в цифровых кинотеатрах.

¶История

Разработка стандартов 4K началась в начале 2000-х годов. В 2003 году компания Sony совместно с партнёрами представила камеру CineAlta HDW-F900, а позднее — прототипы камер с разрешением, приближающимся к 4K. В 2005 году на Каннском кинофестивале был показан фильм Майкла Манна «Коллатеральный» (Collateral), снятый на прототип камеры Sony с сенсором 4K — один из первых случаев демонстрации такого разрешения на большом экране.

В 2012 году компания Sony выпустила первый в мире потребительский телевизор с разрешением 4K (модель KD-84X9000, диагональ 84 дюйма). В том же году Ultra HD был официально зарегистрирован как телевизионный стандарт организацией ITU-R (рекомендация BT.2020 охватывает широкую цветовую гаму и высокую динамическую диапазонность, а разрешение UHD было утверждено в 2012 году).

К 2015–2016 годам 4K-телевизоры стали массовыми: цены снизились, а стриминговые сервисы (Netflix, YouTube, Amazon Prime Video) начали активно транслировать контент в этом разрешении. В России 4K-вещание начало развиваться с запуском каналов «Матч ТВ 4K» (2019) и «Россия 4K» (2020).

¶Технические особенности

¶Количество пикселей

UHD (3840 × 2160) содержит 8 294 400 пикселей — вчетверо больше, чем Full HD (1920 × 1080 = 2 073 600 пикселей). Это обеспечивает более детализированное изображение, особенно на больших диагоналях и при просмотре с близкого расстояния.

¶Соотношение пикселей и PPI

Воспринимаемая чёткость зависит не только от разрешения, но и от плотности пикселей (PPI — пикселей на дюйм) и расстояния до экрана. Для телевизора диагональю 55 дюймов при разрешении 4K плотность составляет около 80 PPI, для смартфона с диагональю 6 дюймов — около 700 PPI.

¶Кадровая частота

Стандарт UHD поддерживает кадровые частоты 24, 25, 30, 50 и 60 кадров в секунду. Для игровых мониторов и некоторых телевизоров доступны режимы с частотой 120 Гц, что требует пропускной способности интерфейса HDMI 2.0 или выше.

¶Цвет и HDR

4K часто сочетается с технологиями расширенного динамического диапазона (HDR10, Dolby Vision, HLG) и широкой цветовой гаммой (Rec. 2020, DCI-P3). Это позволяет передать более широкий диапазон яркости и оттенков, чем стандартный SDR.

¶Передача и хранение

¶Форматы кодирования

4K-контент кодируется с использованием стандартов H.264/AVC, H.265/HEVC, VP9 и AV1. Последние два обеспечивают более эффективное сжатие при том же визуальном качестве.

¶Носители и пропускная способность

Для воспроизведения 4K требуется высокая пропускная способность:

• Blu-ray Ultra HD — до 100 Мбит/с;
• HDMI 2.0 — до 18 Гбит/с (достаточно для 4K при 60 Гц);
• HDMI 2.1 — до 48 Гбит/с (поддержка 4K при 120 Гц и 8K);
• DisplayPort 1.4 — до 25,92 Гбит/с.

Для потоковой передачи 4K на Netflix рекомендуемая скорость соединения составляет 25 Мбит/с, на YouTube — от 20 до 50 Мбит/с в зависимости от кадровой частоты и кодека.

¶Применение

¶Кинематограф

Большинство современных фильмов снимаются в разрешении 4K или выше (6K, 8K) на камеры ARRI Alexa, RED, Sony Venice. Мастер-копии для кинотеатров создаются в DCI 4K.

¶Телевидение

Вещание в UHD развивается через спутник, кабель и интернет. В России каналы «Россия 4K» и «Матч ТВ 4K» транслируют контент в разрешении 3840 × 2160.

¶Игры и ПК

4K-мониторы и телевизоры используются в гейминге. Для комфортной игры в 4K при 60 к/с требуется видеокарта высокого класса (например, NVIDIA GeForce RTX 3070 и новее или AMD Radeon RX 6800 и новее).

¶Мобильные устройства

Смартфоны с 4K-дисплеями выпускают Sony, Samsung и другие производители. Камеры смартфонов снимают видео в 4K со скоростью 30 или 60 к/с.

¶4K и 8K

Следующий стандарт — 8K (7680 × 4320) — содержит 33,2 млн пикселей. Он уже доступен в некоторых телевизорах и камерах, но контент и инфраструктура для него развиты значительно слабее, чем для 4K.

¶Источники

• Рекомендация ITU-R BT.2020 — параметры телевизионного вещания высокой чёткости
• Стандарт SMPTE ST 2036 — Ultra High Definition Television
• Спецификация HDMI 2.0 и HDMI 2.1
• DCI Digital Cinema System Specification