Ликбез от What Hi-Fi. HD-формат 4K2K: Разрешение • Качество • Доступность
4K2K – это новейший стандарт изображения сверхвысокого разрешения, который в будущем будет встречаться вам все чаще.
Что еще за 4K2K? Еще одна аббревиатура на мою голову. Не иначе, какой-то родственник дроида R2D2?
Вообще-то нет. 4K2K – это новейший стандарт изображения сверхвысокого разрешения, который в будущем будет встречаться вам все чаще.
Сверхвысокое разрешение? Почему тогда его назвали не Ultra HD или другим понятным именем?
Все просто: до сих пор 4K2K был в ходу только среди киноспециалистов, у которых принят более технический язык. К примеру, когда технология Dolby Digital появилась в кинотеатрах, она носила название «AC3» – аббревиатура от «аудио-кодирование 3».
Формат 4K2K специалисты считают аналогом 35-миллиметровой пленки по качеству изображения; это привлекает студии, ремастирующие старые фильмы для архивных целей
Откуда вообще появилось это сокращение и что оно означает?
Оно пришло из жаргона компьютерщиков. «K» означает «два в десятой степени», или 1024. Ширина кадра в цифровом фильме задается как 2K (2048×1080 пикс.) или 4K (4096×2160 пикс.), что равно 8847360 пикс. Это в четыре с лишним раза больше, чем при разрешении 1920×1080p (Full HD), которое вы видите на Blu-ray-дисках.
Звучит впечатляюще. Но зачем так много пикселей?
Совершенно уместный вопрос. Возьмем фильм на старой доброй 35-миллиметровой пленке. В хорошем кинотеатре с такой ленты в приличном состоянии можно получить изображение огромного размера и отличного качества. Однако адекватно перевести ее в цифровой формат очень сложно: слишком много переменных. Формат 4K2K многие специалисты рассматривают как аналог 35-миллиметровой пленки по качеству изображения. В этом истоки его привлекательности как для студий, ремастирующих старые ленты для архивных целей, так и для создателей новых фильмов и кинозалов, которым необходима более дешевая и гибкая цифровая технология.
С кинотеатрами все понятно. Зачем она нужна в моем доме?
Тоже хороший вопрос. Дело вот в чем: резкость изображения на вашем телевизоре или проекционном экране зависит от размера картинки, количества пикселов и, что очень важно, расстояния от глаз до экрана.
Многие могут сказать, что при максимально приемлемом для большинства наших жилищ размере диагонали ТВ в 65 дюймов и расстоянии от дивана до экрана не менее двух метров разрешения 1920×1080p (Full HD) более чем достаточно для человеческого восприятия. Так что технология 4K2K больше всего нужна либо тем, кто смотрит ТВ практически на расстоянии вытянутой руки, либо (что более реально) планирует купить проектор. Компании JVC и Sony недавно анонсировали выпуск 4K2K-проекторов для жилых помещений, и их примеру наверняка скоро последуют многие другие производители.
А если мне не нужен проектор?
Тогда можно обратиться, например, к 152-дюймовому плазменному ТВ Panasonic с поддержкой 4K2K. У него только два недостатка – размер необходимого помещения и цена ($822 000). Впрочем, если вы собираетесь покупать такой телевизор, вам проще будет установить его на своей яхте. Тем не менее в будущем наверняка появятся модели поменьше и подешевле, даже если вам не нужно так много пикселей: телебизнес редко отворачивается от новых технологий, особенно в трудные времена.
А что можно смотреть на этих ТВ и проекторах?
Сейчас – только то, что было впопыхах масштабировано в новый формат. Даже Blu-ray-диски в 1080p требуют мощной обработки для перевода в 4K2K (хотя масштабирующий процессор Marvell QDEO, которым оснащаются новейшие AV-ресиверы Onkyo, наверняка способен справиться с этой задачей).
Но телетрансляции в 4K2K начнутся не скоро, если до этого вообще дойдет: даже через шесть лет после запуска HD-телевидения большинство передач идут в стандартном разрешении 720×576 (это 414 720 пикселов – меньше одной двадцатой от 4K2K).
Три 4K2K-дисплея, доступные уже сегодня
Sony VPL-VW1000ES
Panasonic TH-152UX1
Toshiba 55ZL2
Матрица у этого 3D-телевизора, для которого не нужны очки, имеет 3840×2160 пикселов. Это не совсем настоящий 4K2K, а увеличенный в четыре раза стандарт 1920×1080 Full HD (иногда называемый «Quad HD»).
Время, вперед! Или как работает SMPTE
Одним из важных направлений деятельности компании gst.moscow является обучение. Множество пользователей светового и сценического оборудования уже неоднократно посетили семинары и мастер-классы в шоу-руме компании. Совместно с журналом «Шоу-Мастер» запускается серия обучающих статей по теме «синхронизация» — «Sync New Level of Show». Автор статей — художник по свету Роман Вакулюк, у которого за плечами большое количество проектов с использованием различных технологий синхронизации систем управления шоу.
В каждой статье будет рассмотрен один из проектов, где была применена та или иная технология синхронизации. Главная задача этих публикаций — дать теоретическую базу и понимание идей и принципов, которые существуют на данный момент. Данные материалы не сделают из вас инженера или специалиста по этому направлению. Чтобы научиться разбираться в этом, знания необходимо подкреплять практикой и опытом.
С чего все началось
Современное техническое обеспечение шоу включает в себя довольно сложный комплекс оборудования: звук, свет, видео, механика сцены, пиротехника, спецэффекты. Всем этим управляют контроллеры, пульты, а самое главное, люди.
Технология ручного управления шоу возникла в 1960-е годы. В те времена еще не существовало сложных систем управления, почти на каждом приборе, на каждом узле сидел отдельный человек, который отвечал за его функционирование, а главный стейдж-менеджер давал им голосовые команды. Один из американских стейдж-менеджеров вспоминает, как ставились мюзиклы на Бродвее: «В шоу было занято от 40 до 50 техников, бегающих за сценой, как сумасшедшие. Я использовал вспышки света, чтобы дать команду на запуск определенной сцены, давал команды операторам через головные гарнитуры и работал по сценарию, записанному на листке бумаги».
В настоящее время технология управления шоу — это целая индустрия со своими стандартами и протоколами. Приборы одного типа объединены в системы. Каждая система состоит из контроллера и конечных приборов. Эти системы сами по себе лишь отдельные составляющие шоу. Но только когда все звенья системы объединены в одну цепь, возникает полноценная система управления шоу.
Время, вперед! Или как работает SMPTE
Любое шоу или представление можно поделить на составные части, из которого оно состоит. На концерте это номера представления, в театре — эпизоды и акты. В любом случае каждая такая часть имеет начало и конец и длится определенное время. Внутри каждой части происходит ряд изменений со светом, звуком, механикой сцены и т.п. Один из вариантов синхронизации всех систем — это синхронизирование по времени.
К примеру, в световом пульте создают Cue и в его настройках прописывают конкретное время его старта. Как только на световой пульт приходит время, совпадающее со временем, которое содержит ключевое Cue, световая программа запускается. Чтобы все устройства «понимали», в каком моменте времени находится шоу, они принимают специальный адресно-временной код, или Time Code.
Time Code в шоу-индустрию пришел с телевидения. И называется он SMPTE. Аббревиатура расшифровывается как Society of Motion Picture and Television Engineer. Это ассоциация, которая приняла единый стандарт кодирования времени в 1971 г. Чуть позже к ним присоединился EBU (European Broadcasting Union).
Много лет назад звук на телевидении писался на магнитную ленту с несколькими звуковыми дорожками. Одну из этих аудиодорожек занимал Time Code, где в аналоговом формате был записан временной код. Это было необходимо, чтобы при монтаже синхронно сводить аудио и видео. Такой способ записи SMPTE называется Longitudinal Time Code (LTC), или линейный Time Code. Называется он так потому, что информация пишется в этом формате бит за битом последовательно.
SMPTE — это время, которое начинается с нуля. Так же как и в обычной жизни, в SMPTE есть часы, минуты и секунды. Максимальное значение SMPTE — 24 часа, как и в сутках. Но есть и отличие от привычного для нас измерения времени — это кадры. Терминология пришла с телевидения. Так как в одной секунде видео есть определенное количество кадров, то и временной код определяется видеокадрами.
Но количество кадров может быть разное в зависимости от формата видео. Все эти различия также применимы для SMPTE, поэтому он может быть разным. Есть несколько форматов SMPTE: 24fps (frames per second – кадров в секунду), 25 fps, 30 fps, 29.9 fps (он же 30 fps drop). Все эти значения были обусловлены форматом телевещания в конкретной стране: PAL, SECAM, NTSC, которые, в свою очередь, были обусловлены частотой электросети 50 Гц и 60 Гц.
Простейшей единицей информации в LTC является блок данных, передающей каждый кадр реального времени, поэтому он так и называется — кадр SMPTE. Для кодирования битов в LTC сигнале используется схема под названием Bi-Phase Mark: нули кодируются одиночным переворотом фазы на границе периода, единицы — двумя переворотами (один на границе периода, другой в половине периода). LTC-кадр имеет длину 80 бит. Структура кадра показана на рисунке.
Время SMPTE кодируется методом BCD (Binary Coded Decimal). В этом методе под каждую десятичную цифру отводятся четыре бита. В кадре на запись времени отводятся 26 бит, между ними присутствуют дополнительные данные, а завершается все синхрословом (последние 16 бит). Синхрослово используется для определения границы кадра, значение которого фиксировано: 0011 1111 1111 1101.
Время прошло, и на телевидение SMPTE стали писать уже в других форматах: VITC, CTL, BITC, Keykode. Но аналоговый формат по-прежнему остался.
Поговорим теперь о другом формате работы с SMPTE, следующий интерфейс пришел из мира музыки. Мы говорим о MIDI (Musical Instrument Digital Interface), используемом для работы с разными форматами данных. Но сейчас мы затронем только формат работы со временем. И называется он MTC (MIDI Time Code).
Первое отличие его от LTC в том, что этот формат полностью цифровой и кодируется в шестнадцатеричной системе исчисления.
Второе — этот формат нельзя записать на носитель как LTС, этот формат генерируется программно или аппаратно.
И третье — формат MTC отличается от формата LTC тем, что один кадр SMPTE поделен на восемь частей и в одном сообщении MTC передается, только четверть кадра(Quarter Frame).
Теперь подробнее затронем последнее отличие. Не будем углубляться в обширную теорию MIDI, рассмотрим лишь основы работы MTC.
Длина MIDI time codec составляет 32 бит, из которых используются только 24, а 8 оставшихся не используются или всегда равняются нулю. Каждый компонент Time Code кодируется одним байтом.
Byte 0
0rrhhhhh: Rate (0–3) and hour (0–23).
rr = 00: 24 fps
rr = 01: 25 fps
rr = 10: 29.99 fps
rr = 11: 30 fps
Byte 1
00mmmmmm: Minute (0–59)
Byte 2
00ssssss: Second (0–59)
Byte 3
000fffff: Frame (0–30)
Когда Time Code воспроизводится непрерывно, 32 бит временного кода делится на восемь четырехбитных частей, и одна часть передается каждую «четверть кадра» (Quarter Frame). Каждый Quarter Frame содержит статус байт 0xF1, за ним следует 7 бит информации, из которых 3 бит идентифицируют Quarter Frame и 4 бит кодируют часть сообщения времени.
Восемь MIDI time code сообщений одного кадра
Таким образом, на передачу информации об одном кадре SMPTE затрачивается время, равное двум кадрам (8 х 1/4). А значит, при преобразовании SMPTE в MTC только каждый второй кадр попадает в MIDI-таймкод. Это несколько снижает скорость реакции ведомого устройства — для того, чтобы среагировать, ему нужно «прочитать» восемь сообщений Quarter Frame. В реальном времени это может занять от двух до четырех кадров в зависимости от момента начала считывания. Теперь пара тонкостей. В SMPTE (в варианте LTC) приемник считает за начало кадра момент получения первого бит 80-битного пакета.
В MTC за начало кадра считается момент прихода первого и пятого сообщения Quarter Frame в серии, то есть 0xF1 0x0n и 0xF1 0x4n. Но время можно прочитать только после того, как будут получены все восемь сообщений серии. К этому моменту полученное значение времени устареет на два кадра. Для отображения на дисплее правильного времени приемное устройство прибавляет к считанному значению поправку в эти самые два кадра. И помимо этого принимающее устройство само генерирует недостающие кадры.
LTC и MTC – это основные форматы при работе с синхронизацией по времени. Time Code также можно передавать через ArtNet, MSC. Но на сегодняшней день практически нет устройств, которые работают с Time Code по этим протоколам.
Вышеизложенной информации вполне достаточно, чтобы грамотно разбираться в форматах и особенностях SMPTE.
В следующих главах мы более подробно расскажем о практических особенностях, проблемах и способах решения при работе с Time Code.
Как пример простейшей схемы синхронизации по времени можно рассмотреть проект gst.moscow Word of Drum & Basse 2016 в RayJustArena.
Все шоу проходило в Live режиме, но на первый трек каждого диджея было записано шоу. Когда начинал играть новый диджей, мы запускали его стартовый трек на QLab, который транслировал Time Code через внешнюю звуковую карту на световой пульт, на котором уже, в свою очередь, был написан CueList c привязкой к Time Code.
Разрешение экрана — что это такое и какое лучше
Содержание
Содержание
Смартфоны, ноутбуки, телевизоры: при покупке этой техники важно обращать внимание на одну из ключевых характеристик — разрешение экрана. Что это такое, какие форматы существуют и как этот параметр соотносится с диагональю экрана?
Разрешение экрана — это размер дисплея в пикселях. Указывается двумя числами — количество пикселей по горизонтали и по вертикали. Практически все современные экраны состоят из матрицы пикселей — маленьких элементов, каждый из которых способен изменять свой цвет, яркость, а в некоторых дисплеях еще и прозрачность.
Как правило, один пиксель состоит из триады субпикселей — красного, зеленого и синего. Комбинацией этих цветов получаются все остальные оттенки.
Разрешение экрана напрямую влияет на качество изображения. Однако этот параметр не соотносится с физическими размерами экрана. Например, есть два монитора разрешением 1920х1080, но один из них имеет диагональ 24 дюйма, а второй — 27. Несмотря на одинаковое разрешение, детализация будет разной.
Все дело в еще одном важном параметре — плотность пикселей на дюйм (PPI – pixel per inch). Чем выше этот параметр, тем выше будет детализация картинки.
Однако PPI существенно различается для разных классов устройств. На плотность влияет точность метода ввода (сенсор или курсор), физические размеры экрана и расстояние пользователя от дисплея. Если телефон мы используем на расстоянии 10–20 сантиметров от глаз, то для телевизора это несколько метров. В связи с этим, и плотность пикселей будет существенно отличаться.
Делать выводы о качестве картинки по PPI для разных классов устройств будет не совсем корректно. В сети также можно встретить утверждение, что человеческий глаз не способен распознать плотность пикселей выше 300 ppi. Различия между 500 ppi и 300 ppi на самом деле заметить смогут только люди с высокой остротой зрения, да и отличия будут настолько несущественные, что в повсеместном использовании разница просто незаметна.
Однако для одной категории товаров с идентичным разрешением плотность будет напрямую влиять на качество картинки.
Большинство производителей указывают PPI в характеристиках экрана. Но вы можете высчитать показатель и самостоятельно. Для этого вам понадобится знать разрешение и диагональ экрана в дюймах. Используйте формулу:
Wp — количество пикселей по горизонтали, Hp — количество пикселей по вертикали, а dp — разрешение по диагонали. Остается только поделить полученное значение на диагональ в дюймах:
Например, у нас есть монитор разрешением 1920х1080 и диагональю 24 дюйма. Тогда по формуле определим dp:
dp = √(1920^2+1080^2) = 2203. Далее делим полученное разрешение на диагональ: PPI = 2203/23,8 = 93.
Представленные характеристики соответствуют монитору Acer KA242Ybi, и, если вы изучите его параметры, то обнаружите, что PPI действительно составляет 93 пикселя на дюйм.
Откуда взялись 2К, 4К, 8К
Существуют больше 30 разнообразных форматов разрешений, начиная от QVGA 240х320 px и заканчивая ошеломляющим 10K с разрешением 10240×5760 px. Самые распространенные разрешения экрана вы можете изучить ниже.
| Наименование | Разрешение | Соотношение сторон |
| HDTV (Full HD) (FHD) 1080p | 1920×1080 | 16:9 |
| WUXGA | 1920×1200 | 16:10 |
| 2K DCI (Cinema 2K) | 2048×1080 | 19:10 |
| QWXGA | 2048×1152 | 16:9 |
| QXGA | 2048×1536 | 4:3 |
| UWHD | 2560×1080 | 64:27 |
| WQXGA (WQHD) (QHD 2K) | 2560×1440 | 16:9 |
| WQXGA | 2560×1600 | 16:10 |
| QSXGA | 2560×2048 | 5:4 |
| WQXGA+ | 3200×1800 | 16:9 |
| WQSXGA | 3200×2048 | 25:16 |
| QUXGA | 3200×2400 | 4:3 |
| Ultra WQHD | 3440×1440 | 21:9 |
| 4K UHD (Ultra HD) | 3840×2160 | 16:9 |
| WQUXGA | 3840×2400 | 16:10 |
| 4K DCI (Cinema 4K) | 4096×2160 | 19:10 |
| 5K / UHD + | 5120×2880 | 16:9 |
| HSXGA | 5120×4096 | 5:4 |
| WHSXGA | 6400 × 4096 | 25:16 |
| HUGA | 6400 × 4800 | 4:3 |
| 8K UHD (UHDTV-2X) | 7680 × 4320 | 16:9 |
| WHUXGA | 7680 × 4800 | 16:10 |
| 10K | 10240 × 5760 | 16:9 |
| 12K | 11520 × 6480 | 16:9 |
Внимательные читатели заметили, что в таблице есть пара разных строк с обозначениями 2К. Аналогичная ситуация и с разрешением 4К. На самом деле под формат 4К существуют сразу несколько разных разрешений:
| Академический 4K | 3656 × 2664 | 1,37:1 |
| Кашетированный 4K | 3996 × 2160 | 1,85:1 (Flat) |
| Полнокадровый 4K | 4096 × 3072 | 1,33:1 (4:3, 12:9) |
| Широкоэкранный 4K | 4096 × 1716 | 2,39:1 (Scope) |
| DCI 4K | 4096 x 2160 | 1,89:1 (256:135) |
| Ultra HD 4K | 3840 × 2160 | 1,78:1 (16:9) |
По горизонтали практически все они приближены к четырем тысячам пикселей, а вот разрешение по вертикали напрямую зависит от соотношения сторон. Истинным 4К в данном случае называют DCI 4К, используемый в кинематографе. Однако соотношение сторон такого формата не подходило для мониторов и телевизоров. Именно поэтому Ассоциация потребительской электроники (CEA) в 2012 году утвердила единый 4К формат для цифровой электроники, который и получил название Ultra HD 4K.
Это означает, если на коробке монитора или телевизора указано 4К, то согласно принятой спецификации он будет иметь разрешение именно 3840х2160.
Аналогичная ситуация и с 2К — истинным считается DCI 2K 2048×1080, однако среди мониторов и телевизоров под 2К понимают форматы UWHD (2560×1080) или QHD (2560×1440).
По аналогии с уже установившимися 2К и 4К, формату 8К соответствует разрешение 7680×4320 пикселей.
Соотношение сторон экрана
Соотношение сторон показывает отношение горизонтальной и вертикальной стороны экрана друг к другу. Например, формат 1:1 — квадратное изображение. Как правило, конкретным разрешениям соответствуют определенные соотношения сторон.
| Соотношение сторон | Типичные разрешения | Применение |
| 1,25:1 (5:4) | 1280×1024 | Устаревшие мониторы |
| 1,33:1 (4:3) | Широкоформатные 2К, 4К и FullHD мониторы и ТВ, некоторые ноутбуки | |
| 2,3:1 (21:9) | Некоторые мониторы и LCD телевизоры |
Какое соотношение лучше — зависит непосредственно от формата фильма или игры. С играми обычно проблем не бывает, поскольку они легко адаптируются под разные форматы, а вот при просмотре кино неподходящего разрешения по краям экрана могут появиться черные линии.
Самые популярные соотношения сторон, под которые адаптирована большая часть мультимедийного контента — 16:10 и 16:9.
Про разрешения экрана смартфонов
С мобильной электроникой все намного сложнее, поскольку разнообразия форм-факторов куда больше. Если рассмотреть линейку смартфонов от Apple, то здесь ситуация следующая:
| Модель | Диагональ, дюймы | Разрешение экрана |
| 4, 4S | 3,5 | 640 х 960 |
| 5, 5C, 5S | 4 | 640 х 1136 |
| 6, 6S | 4,7 | 750 х 1334 |
| 6+, 6S+ | 5,5 | 1080 х 1920 |
| 7, 8 | 4,7 | 750 х 1334 |
| 7+, 8+ | 5,5 | 1080 х 1920 |
| X, XS, 11 Pro | 5,8 | 1125 х 2436 |
| XS Max, 11 Pro Max | 6,5 | 2688×1242 |
Разрешения FullHD 1920х1080 разработчикам удалось добиться при диагонали 5,5 дюйма, а максимальное 2688х1242 доступно на смартфонах диагональю 6,5 дюйма. Условно его можно назвать приближенным к 2К.
Для Android-гаджетов все еще сложнее, поскольку рынок представляют сотни разнообразных моделей. Условно можно выделить общую классификацию из пяти категорий:
Выпускаются и смартфоны с 4К дисплеем. Например, Xperia XZ2 Premium оснащен IPS-дисплеем с диагональю 5,8 дюйма и разрешением 3840×2160. Фактически, это «классический телевизионный» стандарт Ultra HD 4K, а плотность пикселей доходит до впечатляющих 765 ppi. Если вы ожидаете беспрецедентной четкости, то вас может ждать разочарование. Проблема в том, что увидеть разницу между FHD+ и 4К практически невозможно, особенно, в рамках дисплеев на 5-6 дюймов.
При подборе монитора для гейминга согласовывайте разрешение с железом. Не стоит гнаться за 2К и 4К мониторами, если у вас слабая видеокарта и процессор. Телевизоры для просмотра кино лучше брать с разрешением от 2К и соотношением сторон 16:9 или 16:10, чтобы в полной мере наслаждаться детализированной картинкой.
При покупке смартфона определяющим является плотность пикселей на дюйм, поскольку дисплей всегда находится перед глазами и «зернистость» увидеть проще всего. Ищите смартфоны с 300-450 ppi. Большую плотность ваш глаз уже не различит.