Разрешение 4K в пикселях¶
4K — обобщённое название ряда видеоформатов с горизонтальным разрешением около 4000 пикселей, используемых в цифровом видео, кинематографе и телевещании. Наиболее распространённые стандарты: DCI 4K (4096 × 2160 пикселей) в кинопроизводстве и Ultra HD / UHD-1 (3840 × 2160 пикселей) в потребительской электронике и телевещании. Оба формата содержат около 8,3–8,8 млн пикселей на кадр, что примерно вчетверо превышает полное HD-разрешение (1920 × 1080).
¶Основные стандарты 4K
Термин «4K» объединяет несколько форматов, различающихся соотношением сторон и точным числом пикселей:
| Формат | Разрешение | Соотношение сторон | Пикселей в кадре | Область применения |
|---|---|---|---|---|
| DCI 4K (Digital Cinema Initiatives) | 4096 × 2160 | ≈ 1,90:1 | 8 847 360 | Кинопроизводство, цифровые кинотеатры |
| UHD-1 (Ultra HD) | 3840 × 2160 | 16:9 | 8 294 400 | Телевещание, мониторы, ТВ-приставки, смартфоны |
| 4K DCI Flat | 3996 × 2160 | 1,99:1 | 8 631 360 | Кинопроизводство (формат «плоского» кадра) |
| 4K DCI Scope | 4096 × 1716 | 2,39:1 | 7 028 736 | Кинематограф, широкий формат |
В повседневной речи и маркетинге под «4K» почти всегда подразумевается UHD-1 — 3840 × 2160 пикселей. Именно этот стандарт используется в телевизорах, мониторах, стриминговых сервисах и потребительских видеокамерах.
¶Связь с другими разрешениями
Разрешения формируются по принципу удвоения числа пикселей по каждой стороне относительно предыдущего класса:
| Класс | Разрешение | Пикселей | Отношение к 4K |
|---|---|---|---|
| SD (PAL) | 720 × 576 | 414 720 | ≈ 1/20 |
| HD (720p) | 1280 × 720 | 921 600 | ≈ 1/9 |
| Full HD (1080p) | 1920 × 1080 | 2 073 600 | 1/4 |
| 4K (UHD-1) | 3840 × 2160 | 8 294 400 | 1 |
| 8K (UHD-2) | 7680 × 4320 | 33 177 600 | 4 |
Как видно из таблицы, 4K содержит ровно вчетверо больше пикселей, чем Full HD: каждая сторона увеличена вдвое, а площадь кадра — в четыре раза. Следующий класс — 8K (7680 × 4320) — снова в четыре раза превышает 4K.
¶История и стандартизация
Разработка формата 4K началась в начале 2000-х годов. В 2005 году компания Sony представила первый цифровой кинокамерный блок с сенсором разрешением 4096 × 2160. В 2004—2005 годах консорциум Digital Cinema Initiatives (DCI) совместно с Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) определил стандарты цифрового кинопроизводства, включавшие разрешение 4096 × 2160.
В 2012 году Междуродный союз электросвязи (ITU) утвердил рекомендацию ITU-R BT.2020, определившую Ultra HD как разрешения 3840 × 2160 и 7680 × 4320 с частотой кадров 60 и 120 Гц, 10- и 12-битной цветовой глубиной и широкой цветовой гаммой (Rec. 2020). Этот стандарт стал основой для маркетингового обозначения «4K UHD» в потребительской электронике.
¶Технические особенности
¶Пропускная способность и кодирование
Передача и хранение 4K-видео требует значительных пропускных способностей. Несжатый видеопоток 4K при частоте 30 кадров/с и 8-битной цветовой глубине составляет около 3 Гбит/с. Поэтому широко применяются форматы сжатия: H.264/AVC (редко для 4K из-за объёма), H.265/HEVC, VP9 и AV1. Потоковое 4K-видео обычно передаётся со скоростью 15–25 Мбит/с.
¶Частота кадров и HDR
Стандарты 4K часто сочетаются с технологиями высокого динамического диапазона (HDR10, Dolby Vision, HLG) и расширенной цветовой гаммой (Rec. 2020 / DCI-P3). Частота кадров варьируется: 24 к/с для кино, 30 и 60 к/с для телевещания, до 120 к/с для игровых мониторов.
¶Аппаратная поддержка
Для вывода 4K-видеа требуется поддержка со стороны дисплея, кабеля и источника сигнала. Стандарт HDMI 2.0 обеспечивает передачу 4K при частоте 60 Гц, HDMI 2.1 — до 120 Гц и выше. DisplayPort 1.4 и 2.0 также поддерживают 4K. Для воспроизведения 4K-видео необходимы процессоры и графические ускорители с аппаратным декодированием H.265/HEVC и AV1.
¶Применение
4K-разрешение применяется в кинематографе (съёмка на камеры Arri Alexa 65, Sony Venice, RED Monstro), телевещании (спутниковое и кабельное вещание UHD), стриминговых сервисах (YouTube, Netflix, Кинопоиск поддерживают 4K-потоки), смартфонах (начиная с 2013 года), видеонаблюдении и медицине. В России вещание в формате Ultra HD ведёт ряд каналов через спутник и IPTV-платформы.
¶Ограничения
Стоимость 4K-контента и оборудования остаётся выше, чем у Full HD. Вещание 4K требует в 4 раза большей пропускной способности канала. Визуальная разница между 4K и Full HD заметна на экранах диагональю свыше 40 дюймов и при расстоянии просмотра менее 2–2,5 метров; на небольших экранах или с большого расстояния разница может быть незаметна.
¶Источники
- Рекомендация ITU-R BT.2020 «Объём телевизионного вещания высокой чёткости»
- Спецификации Digital Cinema Initiatives (DCI)
- Документация SMPTE ST 2036 (Ultra High Definition Television)
- Материалы Sony, RED Digital Cinema по кинокамерным стандартам