Что такое видео 8К — исчерпывающая энциклопедия формата

Все говорят про видео 8К – новый стандарт отрасли, обновление телевизоров, высочайшее разрешение и исключительная резкость. Стоит ли игра свеч, ведь недавно мы еще удивлялись возможностям 2К, потом 4К – а тут и апгрейд пожаловал? Обо всем этом читайте в нашей статье, расставляющей все точки над «i» в вопросах о 8К.

1. Что такое видео 8 K?

8 К видео – это недавно появившийся стандарт видео (съемки, кодирования и отображения сигнала). Прежде всего, и это отражено в его названии, речь идет о разрешении изображения. 8K – примерное количество точек по горизонтали картинки (на самом деле их 7 680). При стандартном для современного телевизора соотношении сторон 16:9 разрешение 8K составляет 7 680 × 4 320 пикселей. Но разрешением особенности формата не ограничиваются. Видео в 8 к относится к классу Ultra HD, к которому принадлежит и 4K-видео, а значит на него в полной мере распространяются требования и возможности этого формата – расширенный динамический диапазон HDR, повышенная частота смены кадров и широкий цветовой охват.

2. Что такое разрешение изображения?

Видео представляет собой последовательность кадров (статичных картинок), меняющихся с определенной скоростью. Цифровая картинка состоит из множества точек (пикселей), каждая из которых характеризуется цветом и яркостью. Количество этих точек в каждом кадре определяет разрешение видео. Началось всё со стандартного разрешения (SD), которое составляет 720 x 576 пикселей для телевизионного стандарта вещания PAL и 720 x 480 для NTSC. Именно в таком разрешении кодировался материал на дисках DVD. Позже появился стандарт HD (HD Ready) с разрешением 1 280 x 720, а также Full HD с параметрами 1 920 x 1 080, который стал настоящей вехой в развитии видеотехники. Этот стандарт лег в основу оптических дисков Blu-ray и получил широкое распространение в телевизионном вещании, а впоследствии и в видеостриминге. Кроме того, довольно продолжительное время Full HD был стандартом де-факто для устройств отображения – телевизоров и кинотеатральных проекторов.

Но прогресс не стоит на месте, и по прошествии некоторого времени появляется стандарт видео 4K или Ultra HD, который предлагает разрешение картинки уже 3 840 × 2 160 точек. Именно этот стандарт сегодня является базовым как для производителей контента и вещателей, так и для производителей устройств отображения и средств для воспроизведения контента. Некоторое время назад стартовал стандарт 8K-видео с разрешением кадра 7 680 × 4 320 пикселей. По традиции началось всё с устройств отображения. Именно телевизоры всегда были локомотивом технического прогресса в области разрешения картинки, поскольку могли предложить более качественное изображение даже при отображении контента с меньшим разрешением, чем параметры экрана.

3. Что такое видео с расширенным динамическим диапазоном HDR?

Наряду с разрешением, в стандарт видео Ultra HD, к которому относится как 4K-видео, так и видео 8K, был включен формат видео с расширенным динамическим диапазоном HDR (High Dynamic Range), обеспечивающим больший диапазон яркостей между самым темным и самым ярким участком кадра. Изображение HDR воспринимается как более яркое и контрастное и отличается более насыщенными цветами. Более подробно о формате HDR, проблемах и решениях по его реализации можно почитать здесь.

4. Что такое кадровая частота (FPS)?

Чтобы отобразить движение на экране необходимо выводить на него последовательность кадров с определенной постоянной скоростью. За счет присущей человеческому зрению инерции, движение на экране представляется слитным и плавным – мозг воспринимает последовательность картинок не дискретно, а как непрерывный поток. Но, конечно, определяющим здесь является скорость, с которой происходит смена кадров на экране. Сегодня большинство фильмов снимается со скоростью 24 кадра в секунду, что обусловлено параметрами ещё пленочных кинокамер. Для съемки телевизионных программ используется скорость 25 кадров в секунду для стандарта PAL или 30 кадров в секунду для NTSC. С переходом на «цифру» появилась возможность увеличения кадровой частоты. Более того, в цифровом мире эта частота не обязательно должна быть постоянной. Так в видеоиграх этот параметр может меняться в достаточно широких пределах и достигать в современных реализациях 120 Гц. Понятно, что с ростом частоты увеличивается плавность и слитность движений. Кинематограф тоже начинает экспериментировать с этим параметром. Так, доступна версия трилогии Питера Джексона «Хоббит» в формате HFR с частотой 48 кадров в секунду. По слухам, Джеймс Кэмерон снимает два сиквела «Аватар» в формате 60 кадров в секунду. Стандарт видео Ultra HD, в том числе видео 8K, поддерживает весь спектр частот – 24, 25, 30, 48, 50, 60 и 120 кадров в секунду.

5. Что такое цветовой охват и глубина цвета?

Традиционно способность видеотехники фиксировать, обрабатывать и отображать цвета оценивается на диаграмме цветности (цветовом локусе). Эта диаграмма представляет собой фигуру, названную локусом, которая расположена вдоль двух осей с координатной сеткой. В пространство, охваченное контуром локуса, вписаны все различимые человеческим глазом цвета. По горизонтали изменяется насыщенность цвета, а по вертикали – его тон. То есть, любой цвет может быть определен с помощью двух координат. По периметру локуса расположены цвета с максимальной насыщенностью, а в центре – наименее насыщенные и белый.

Различные стандарты видео характеризуются в том числе цветовым охватом, определенным частью цветового локуса – внутри этой области расположены оттенки, доступные в данном стандарте видео. Стандарт Full HD в качестве базы использовал цветовую гамму Rec.709. Для стандарта Ultra HD, в том числе видео 8K, определена цветовая гамма Rec.2020, которая предоставляет намного более богатую цветовую палитру. Кроме того, стандарт Ultra HD предлагает увеличение глубины цвета (разрядности кодирования цветовых оттенков). Обычно для кодирования каждого из трех базовых цветов (RGB) используется 8 бит данных. То есть, можно для каждого цвета определить 256 оттенков. Таким образом, палитра при 8-битном кодировании составляет 16,8 миллионов цветов. Стандарт Ultra HD допускает 10-ти и 12-ти битное кодирование цвета, то есть, палитра расширяется до 1 и 68,7 миллиардов оттенков соответственно!

6. Заметна ли разница между видео 4K и видео 8K?

Поскольку расширенный динамический диапазон HDR, повышенная частота смены кадров и широкий цветовой охват относятся в равной степени к видео 4K и 8K, то разница между этими стандартами определяется разрешением картинки. В кадре 8K-видео используется в четыре раза больше пикселей, чем в кадре видео 4K. Насколько эта четырехкратная разница будет видна зрителю зависит от двух факторов – размера экрана и параметров исходного материала. Размер экрана определяет «размер» каждого пикселя – при одинаковой диагонали экрана чем выше разрешение, тем меньше пиксель, а значит картинка воспринимается более гладкой и слитной. Таким образом, существует некое пороговое значение диагонали экрана, при превышении которого разница в разрешении будет заметна. Конечно, этот порог во многом субъективен и зависит от индивидуальных особенностей зрения, но в среднем по нашему опыту разница в качестве картинки между 4K и 8K видна уже на 65-дюймовом экране. Второй фактор – качество исходного материала. Понятно, что этот фактор вступает в силу только если сравнивать картинку на 4K-телевизоре при воспроизведении 4K-видео и, соответственно, на 8K-телевизоре при воспроизведении видео 8K. В этом случае разница будет максимальной. Но проблема в том, что контента 8K пока ничтожно мало, и, скорее всего, вы на телевизоре с разрешением 8K будете смотреть видео 4K, а то и Full HD. И в этом случае разница будет менее очевидна.

7. Зачем нужно сжимать видео?

Как видно из сказанного выше, стандарт видео 8K требует обработки и передачи существенно большего объема данных. Рост разрешения вчетверо относительно стандарта 4K, увеличение частоты смены кадров и глубины кодировки цвета приводит к драматическому росту объемов. Цифровое видео, в отличие от аудио, никогда не использовалось без сжатия, и чтобы удовлетворить технические ограничения средств хранения, транспортировки и обработки постоянно растущих объемов данных необходимо совершенствовать алгоритмы сжатия видео. Стандарт Full HD использовал кодек H.264 или AVC (Advanced Video Coding). При разработке стандарта 4K применили кодек H.265 или HEVC (High Efficiency Video Coding). По оценке участников 8K Video Summit при использовании HEVC для видео 8K требуется обеспечить средний битрейт потока при трансляции 84 Мбит/сек., а общепринятая рекомендация для успешной декомпрессии требует обеспечить 120 Мбит/сек., что при нынешнем развитии технологий является трудноразрешимой задачей. По этой причине для стандарта 8K в прошлом году приняли новый кодек – H.266 или Versatile Video Coding (VCC). Важный момент состоит в том, что более эффективный кодек требует более высокой вычислительной мощности как от кодирующих устройств (видеокамер), так и декодирующих (проигрывателей, телевизоров, проекторов).

8. Есть ли сейчас контент с реальным разрешением 8K?

Сейчас ролики с разрешением 8K можно найти на YouTube, а также некоторые стриминговые сервисы предлагают единичные релизы в этом разрешении. При этом, зачастую, эти позиции представляют собой результат апскейла с исходника 4K. Таким образом, можно сказать, что видеоконтента с реальным разрешением 8K сегодня практически нет. По крайней мере, говорить о возможности смотреть 8K на более-менее постоянной основе сейчас не приходится. 9. Тогда что сегодня смотреть на 8K-телевизоре? Ровно то же самое, что вы смотрите на 4K-телевизоре или проекторе. Как было отмечено выше, на больших диагоналях преимущество разрешения 8K становится очевидным даже на материале 4K и Full HD. Современные видеопроцессоры и технологии повышения разрешения (скалирования) видео творят чудеса, и ваши знакомые до последнего кадра фильмы предстанут в новом виде.

10. А завтра? Какие перспективы у видео в 8 К?

Прогнозируя развитие формата видео 8K, можно предположить, что оптические диски с подобным видео мы увидим не скоро, если вообще когда-нибудь увидим, а распространение такого контента будет идти по стриминговым каналам и через игровые консоли. Серьезным сдерживающим фактором здесь выступают производители контента – киностудии даже на 4K как базовый стандарт до сих пор полностью не перешли и львиную долю продакшна ведут в 2K. Что уж говорить о 8K. Хотя, проблески и здесь имеются – к примеру, Джеймс Ганн при съемках второй части «Стражей Галактики» использовал новейшую камеру Red Dragon Weapon 8K VV. Правда, в итоге на этапе продакшна разрешение материала было снижено до 4К, но сам по себе факт вселяет надежду. Свою роль в продвижении видео 8K могут сыграть и сотовые сети пятого поколения (5G), предлагающие достаточные для трансляции такого видео скорости передачи данных, достигающие 1 Гбит/сек.

Редакция Hi-Fi.ru