UHD — сверхвысокая разрешающая способность видео¶

UHD (англ. Ultra High Definition, «сверхвысокое разрешение») — термин, обозначающий класс видео- и изображений с разрешением, превышающим стандарт Full HD (1920×1080 пикселей). Наиболее распространёнными UHD-форматами считаются 3840×2160 пикселей (так называемое 4K UHD) и 7680×4320 пикселей (8K UHD или 8K Super Hi-Vision). Термин ввела в обиход организация Consumer Electronics Association (CEA, ныне Consumer Technology Association) в 2012 году.

¶Разрешения и стандарты

Формат 4K UHD содержит в четыре раза больше пикселей, чем Full HD, а 8K UHD — в шестнадцать раз. Кинематографический стандарт DCI 4K (Digital Cinema Initiatives) отличается от телевизионного UHD-1 slightly более широким кадром и используется в цифровых кинотеатрах.

¶История

Разработка стандартов сверхвысокого разрешения велась с начала 2000-х годов. В 2003 году NHK (японская общественная телекомпания) представила систему Super Hi-Vision с разрешением 7680×4320 и частотой кадров 60 Гц. В 2012 году Consumer Electronics Association утвердила маркировку «4K UHD» для телевизоров с разрешением 3840×2160. В 2013—2015 годах крупнейшие производители — Samsung, LG, Sony, Panasonic — начали серийный выпуск UHD-телевизоров. В 2015 году Междуродный союз электросвязи (МСЭ) утвердил рекомендацию ITU-R BT.2020, определяющую параметры сигналов сверхвысокого разрешения (до 8K, частота кадров до 120 Гц). В России первые регулярные UHD-трансляции начал телеканал «Матч ТВ» в 2018 году в формате 4K в рамках чемпионата мира по футболу.

¶Технические особенности

¶Цветовое пространство и HDR

Стандарт BT.2020 предусматривает расширенное цветовое пространство (Rec. 2020) с глубиной цвета 10 или 12 бит на канал, что существенно шире используемого в HD стандарта Rec. 709. В сочетании с технологиями HDR (High Dynamic Range) — HDR10, Dolby Vision, HLG — UHD-изображение получает более широкий диапазон яркости и детализации в светах и тенях.

¶Частота кадров и кодирование

UHD-контент обычно кодируется в формате H.265/HEVC или AV1, обеспечивающих сжатие вдвое эффективнее H.264/AVC при том же качестве. Частота кадров UHD-телевещания — 25 или 50 кадров/с в системах с частотой сети 50 Гц (в том числе в России), 30 или 60 кадров/с — в системах с частотой 60 Гц.

¶Пропускная способность

Необходимая пропускная способность для UHD-вещания существенно выше, чем для HD: при кодировании HEVC поток 4K с HDR может занимать от 15 до 50 Мбит/с, 8K — свыше 80 Мбит/с. Это создаёт повышенные требования к каналам связи, ёмкости дисков и скорости интернет-соединения.

¶Применение

¶Телевещание

В России 4K-вещание осуществляют телеканалы «Матч ТВ 4K», «Россия 4K», «Кинопремьера 4K» и другие. В 2018 году трансляции чемпионата мира по футболу в 4K стали первым масштабным опытом сверхвысокого разрешения в российском эфире.

¶Кинематограф

Съёмка в 4K и выше стала отраслевым стандартом: камеры ARRI Alexa, RED, Sony Venice поддерживают разрешение от 4K до 8K. Российские фильмы последних лет, такие как «Викинг» (2016) и «Т-34» (2018), снимались в цифровом формате высокого разрешения.

¶Потребительская техника

Смартфоны, поддерживающие съёмку в 4K, выпускают Apple, Samsung, Xiaomi и другие производители. Дисплеи 4K стали стандартом для мониторов от 27 дюймов и телевизоров от 40 дюймов.

¶Ограничения

На небольших экранах при обычном просмотре разница между Full HD и 4K визуально малозаметна: эффект проявляется на крупных панелях (55 дюймов и более) или при близком расстоянии просмотра. Хранение UHD-контента требует существенных объёмов памяти: час 4K-видео в HEVC занимает 15—30 ГБ, 8K — свыше 100 ГБ.

¶Источники

• Рекомендация МСЭ ITU-R BT.2020 — параметры сигналов сверхвысокого разрешения
• Consumer Technology Association — стандарты маркировки UHD
• NHK Science & Technical Research Laboratories — материалы о Super Hi-Vision
• «Электроника: наука, технология, бизнес» — обзоры стандартов видеокодирования