8K разрешение: Стандарт, устройства, видео

8K — это разрешение цифрового изображения или видео шириной около 8000 пикселей. Обозначение 8K UHD на телевизоре или видео аппаратуре означает поддержку этим устройством записи, обработки или воспроизведения изображений наиболее высокого на данный момент разрешения 7680×4320 пикселей в соответствии со стандартом UHDTV (BT.2020 или Rec.2020).

Оценить полноту картинки этого разрешения можно в этом двухчасовом 8K видео о дикой природе в Трансграничном парке Кгалагади в Южной Африке:

Что означает 8K на видеотехнике

Развитие современных цифровых технологий происходит настолько стремительными темпами, что за ним не всегда успевают в корпоративной и тем более частных средах. Новая концепция производителей по увеличению диагонали телевизоров показала явные недостатки имеющихся технологий разрешения. На больших экранах не доставала ожидаемой глубины цвета, детализации изображения и других параметров выдаваемого контента.

С выходом нового стандарта 8K на начальный промышленный поток пользователи смогли опробовать новые достижения разработчиков в компьютерной графике и цифровом кинематографе. Анонсирована и официальная дата выхода устройств следующего поколения. Телевизоры, проекторы и другая техника, поддерживающая разрешение 8K начнут продаваться на рынке уже с 1 января 2020 года.

На сегодня устройства 8K находятся в презентационном статусе. Это объясняется как минимум тремя причинами:

1. Первая состоит в том, что стоимость новой мультимедийной техники практически неприемлема для отечественных пользователей. Аналогичные трудности испытывают и сами производители, которым необходимы для переоснащения серьезные инвестиции.
2. Вторая проблема индустрии заключается в большом разрыве в пользовательской среде. Пока одни владельцы техники с поддержкой разрешения 4K обдумывают новую покупку мультимедиа в разрешении 8K, другие владельцы телевизоров только пытаются подстроиться под новые стандарты вещания. Именно так происходило в 2019 году, когда Россия фактически на директивном уровне переходила на цифровой формат приема телесигнала, что для многих стало неприятным сюрпризом.
3. Третья, и не менее веская причина невозможности полного освоения новой технологии, состоит в отсутствии инфраструктуры. Для выдачи контента необходимы устройства трансляции, каналы передачи данных и средства компрессии (декомпрессии) эфирного содержимого. В этом плане свою готовность перехода на новый формат вещания показала прогрессивная Япония. В этой стране 1 декабря 2019 года состоялся запуск постоянной трансляции в разрешении 7680*4320 пикселей. Для просмотра контента сверхвысокой четкости необходимы декодер сигнала и телевизор 8K. В качестве канала для передачи данных используется спутниковый трафик. Тем самым японцы подтвердили свое право на организацию трансляций Олимпийских игр 2020 в формате вещания нового поколения.

Особенности разрешения 8K UHD

Во время презентации 4 поколения iPhone создатель всемирно известного бренда Стив Джобс заявил, что значение 300 PPI для плотности изображения является пределом человеческих возможностей восприятия. На расстоянии в диапазоне от 12 до 14 дюймов (31-35 сантиметров) сетчатка глаза просто не позволит различать более мелкие частицы в секторе обзора. На этом факте основывается большинство исследований в индустрии цифровой техники. Если учитывать перманентное увеличение диагонали средств вещания соответствующего контента, необходимо придерживаться и плотности самой картинки, то есть PPI. Превышение расчетного значения на практике попросту не имеет смысла. Тестировать такие технологии придется на людях, имеющих особенно острое зрение.

Приобретая новый телевизор, пользователь рассчитывает смотреть эфир на расстоянии до 10 метров. Учитывая результаты расчетов для смартфона, следует отметить, что разрешающая способность 8K UHD подходит по своим параметрам для использования в кинотеатрах. По подсчетам на формуле окружности получится, что для различения соседних пикселей на матрице нового поколения будет необходим экран размерами 12 на 9 метров. Для частного помещения такие габариты не допустимы. В таком случае проще приобрести проектор.

Однако при приближении к самой матрице на расстояние в 2 метра получается так, что человек со стандартным зрением находит ту самую разницу между форматами четкости 4K и 8K. В продолжение наблюдения за экраном и реалистичностью контента под углом опять же можно найти разницу между форматами различных поколений. Видимые для стандартного зрения отличия проявляются на расстоянии в 1 метр. Вряд ли найдется человек, который смотрит телевизор на таком удалении. Совсем другое дело, когда речь идет о компьютерных мультимедиа – игровом контенте или просмотре иных продуктов цифровой индустрии.

В этом случае снова подтверждается практика Стива Джобса. Новая разрешающая способность в 8K, которая так явно проявляется в магазинах, является одним из направлений современного маркетинга. Покупать телевизоры малого формата в таком разрешении попросту не имеет смысла. Сама технология предназначена прежде всего для крупноформатных устройств трансляции (проекторов) и телевизоров с большой диагональю экрана.

Новый уровень разрешающей способности ложится в основу последующих разработок. Производители по всему миру работают над улучшением четкости, цветности и других характеристик современных средств воспроизведения мультимедиа. В научной литературе критический диапазон приближения к источнику изображения называется расстоянием Лехнера.

Для раскрытия всего потенциала возможностей разрешения 8K требуется достаточный по объему трафика канал передачи данных. Хорошую, но не достаточную пропускную способность показывают беспроводные и локальные интернет сети. По этой причине разработки и практическое внедрение стандарта опираются на спутниковые каналы передачи данных. При передаче 8K видео через Сеть скорость интернета должна быть на уровне 96-128 Мб/с. Минимальная скорость потока для разрешения 8K соответствует 76 Мб/с и требует подключения по кабельной сети. Однако, всё может измениться с распространением беспроводных сетей нового поколения Wi-Fi 6 и 5G.

Особенности стандарта 8K UHDTV

Последнее слово техники с возможностью расширения 8K это новый стандарт качества. Как и в отношении других форматов, ассоциацией потребительских технологий установлены определенные технические требования для обозначения техники, соответствующей стандартам 8K UHD:

• Минимальное разрешение – 7680*4320 или минимум 331776 миллиона пикселей на экран
• Должно выдерживаться соотношение сторон при выдаче контента 16:9
• Частоты обновления трансляции 24, 30 или 60 кадров ежесекундно. В технологии UHDTV произошел революционный прорыв в цветопередаче. Произошли улучшения в передаче оттенков серого, а также бликов всего динамического диапазона
• Минимальная глубина цвета 10 бит

В числе дополнительных свойств, сопутствующих 8K, указывается наличие в устройствах интерфейса HDMI, а также инновационное 22-канальное аудио. В числе стандартных требований к 8K устройствам – возможность масштабирования трансляции до контента в формате 4K.

В числе полезных практических свойств стандарта не только высокая плотность экранных пикселей. Технология также обеспечивает улучшенные характеристики изображения, такие как диапазон передачи и глубина цвета. Благодаря вышедшим на рынок моделям телевизоров 8K уже можно наблюдать четкие различия между результатами построения картинки на устройствах разных поколений. Разработчики, в частности, анонсируют именно новую цветовую гамму. В качестве примера приводятся возможности инновационных устройств, которые охватывают 75.8 процентов диапазона. Для сравнения в цифровых проекторах DCI-P3 это значение не превышает 35.9 процента, а цветовой ряд в режиме Adobe RGB достигает лишь 35.9 процентов от максимума.

История создания разрешения 8K UHD

Первый прототип изображения в формате ультравысокой четкости был анонсирован еще в 2003 году. На базе 16 самых современных рекордеров HDTV был создан массив для захвата 18-минуного эфира. Для записи на камеру потребовался накопитель емкостью 3.5 терабайт. Для успешного решения по достижению заданной четкости использовалась технология смещения пикселей до значения разрешения 7680*4320. На базе этого массива впоследствии строились все дальнейшие разработки.

Первым улучшением технологии стала более компактная система на основе датчиков CMOS. Теперь уже разработчикам из концерна NHK было что представить широкой общественности. Презентация ультравысокого разрешения стала знаковым событием выставки Экспо 2005 года. Годом позже было опубликовано подробное описание технологии в электронном бюллетене Broadcast Engineering. В издании анонсировался выход устройств в формате 8K на рынок на горизонте 2015-2020 годов. Однако японские технологические компании преодолели это рубеж раньше всех, в 2016 году.

Вторым этапом прогресса в исследованиях стала трансляция данных, имеющих очень высокую степень сжатия. Если на первых порах у разработчиков стояла задача захватить эфир в суперкачестве, то теперь предстояло организовать передачу трансляции. Вслед за публикацией в Broadcast Engineering было решено провести демонстрацию технологии. В качестве канала для передачи данных было решено использовать оптоволоконную сеть, обеспечивающую скорость трафика 24 гигабит в секунду. Опыт разработчиков оказался успешным. Прием сигнала осуществлялся уверенно, без искажений и помех по проводам общей протяженностью 260 километров.

Самой первой трансляцией официального эфира в разрешении 8K стало вещание kōhaku Uta Gassen накануне 2007 года. Для показа программы из Токио была применена технология кодирования видео. При помощи специального кодека данные были сжаты до 180 Мбит/с (начальное значение было 24 Гбит/с). На 20 минут эфира потребовалось 4 ГБ памяти на жестком диске.

Переход на беспроводные технологии

После успешных опытов транслирования будущий формат 8K приобрел вполне конкретное обозначение второго уровня. Разрешающая способность 7680*4320 стали называть UHDTV2. За технологией окончательно закрепилось телетрансляционное назначение и уже в мае 2007 года на своей фирменной выставке NHK провели показательный эфир с передачей 8K видео по беспроводной сети. Условиями показа стали сжатие видео до формата MPEG2. Попытка была удачной, но показала низкую пропускную способность сети Wi-Fi для передачи эфира в разрешении 8K. Это дало разработчикам повод для перехода на спутниковый трафик.

Начиная с 2008 года компания NHK стала не одинока в своих разработках. К исследованиям присоединились всемирно известные бренды. В качестве серьезности своих намерений Sony, RAI, Sharp и Panasonic технически обеспечили очередную трансляцию международной конференции, проходившей в Амстердаме. Рабочее заседание IBC 2008 транслировалось из Лондона, эфир в формате UHDTV смогли посмотреть по всему миру. Для презентации своей технологии в качестве готового коммерческого продукта компания решила использовать английский живой эфир в 2010 году. Правда, для устранения возможных неполадок было принято решение записать данные для последующих передачи и декодирования.

И так, право первенства в разработке и освоении технологии высокого разрешения как минимум двух последних технологий остается за NHK. На сегодня большое количество компании индустрии проявляют интерес к новому формату вещания. Активность производителей пока что проявляется в рамках конференций и поддержке коммерческих проектов. В любом случае производители надеются на хорошее расположение от NHK в виде льгот на приобретение права создания концептуальных решений. Внедрение 8K в домашний обиход затрудняется высокой стоимостью устройств, пока что слабыми инфраструктурой и объемами контента.

Устройства, поддерживающие 8K

Считается, что даже при такой яркой истории формат 8K пока не представлен рынку. Наблюдать единичные модели можно в магазинах или торговых центрах. При желании и наличии средств на модернизацию домашнего комфорта можно заказать телевизор, проектор или приставку у одного из профильных производителей. Официально старт продаж по предварительным заказам начнется 1 января 2020 года.

Видеокамеры 8K

Устройства видео захвата были выпущены на рынок еще в 2013 году. Первопроходцами стали модели Astro Design и Hi-Vision от Hitachi продемонстрировали возможности камер широкой общественности. Сегодня в мировом сегменте рынка появилось техническое чудо от ZTE – Nubia Red Magic 3. Если стоимость смартфона не превышает 700 долларов (в России пока не продается), то за полноценные камеры придется раскошелиться в 10 раз больше. Так, компания Sharp предлагает профессиональное устройство видео захвата за 77000 $.

Возможности 8K камер следующие:

• Основное предназначение – съемка кино или организация телевизионных трансляций в высоком качестве вещания. Применение устройств определяет их конструктивное исполнение. Камеры носят на плече или устанавливают на штатив (байонет) типа PL
• Запись до 60 8K-кадров в секунду (8K 60p) в качестве 10 бит
• Для обработки (сжатия) трансляции применяется кодек Grass Valley HQX
• Камера имеет встроенную память с возможностью расширения за счет съемного накопителя SSD типа. Чипсет устройства поддерживает карточки емкостью до 2 терабайт. При полном оснащении видеокамеры могут вести запись непрерывно на протяжении полутора часов
• Разъемы HDMI позволят вести транслирование эфира

Видеокамеры 8K пока что имеют только промышленное применение. Есть и презентационные модели, например, в смартфонах.

Проекторы 8K

Опять же промышленное применение устройств этого типа обусловлено высокой разрешающей способностью. Проекторы 8K сегодня можно наблюдать в действии в планетариях кинотеатрах. В конце 2018 года российским представительством компании JVC были анонсированы устройства для организации домашнего просмотра. Параметры таких устройств следующие:

• Угол выдачи до 360 градусов – полнокупольные;
• Разрешение картинки до 8192*8192, соотношение сторон 16 на 16 соответственно;
• Матрицы типа RGB, обеспечивающие необходимое масштабирование изображения с качества 4K до 8K;
• Оптический объектив. Представители компаний разработчиков утверждают, что это пока единственная концепция выдачи высококачественной трансляции.

Если телевизоры выходят на рынок повсеместно, то альтернативное мультимедиа в разрешении 8K уже можно опробовать в магазинах и на телевизорах премиум-сегмента. Есть техника для домашнего использования. Стоимость оборудования для организации просмотра картинок высоко четкости начинается от полутора миллионов рублей.

Мониторы 8K

В этом сегменте производства средств мультимедиа состоялась самая поздняя презентация. Сегодня 8K мониторы можно встретить в оснащении рабочих мест профессиональных дизайнеров, архитекторов и инженеров различных отраслей. В качестве флагманского решения выступают модели все того же Sharp. На практике одного монитора оказывается мало, необходима серьезная hard soft поддержка.

Что примечательно, при скромном 32-дюймовом экране устройства 8K показывают впечатляющие результаты. Пользователи могут насладиться максимальной глубиной цвета. По показателям Adobe RGB, sRGB и Rec мониторы нередко выдают по показателям до 100 процентов.

Телевизоры 8K

Каждая уважающая себя компания производитель электроники уже выпустила на рынок флагманские модели телевизоров 8K. Насладиться прогрессивным разрешением 8K можно на витрина крупных магазинов и даже заказать на международном китайском рынке экспресс покупок. Первая 85-дюймовая модель, созданная при поддержке компании Sharp, на долгое время оставила поклонников прогрессивных технологий. После самой первой презентации были озвучены перспективы и возможности техники. Было принято решение отложить анонсирование до 2018 года.

На сегодня производители 8K телевизоров предлагают обещанные параметры стандартов, невероятные диагонали экранов (в диапазоне от 75 до 85 дюймов). В возможностях техники быстрое и эффективное масштабирование контента, показ максимально реалистичной картинки и мощный 22-канальный звук в формате 22.1.

В 2019 году Samsung представили свою линейку массовых 8K телевизоров под обозначением модели Q900R.

Медиаплееры 8K

Этот вид техники входит в неотъемлемую часть сопровождения процесса трансляции. Первое в истории цифровой индустрии решение датируется 2016 годом. Компания Spin Digital из Германии представила на выставке свой новый кодек VC/H.265. Благодаря фирменному немецкому софту представленный на обозрение медиаплеер мог обрабатывать потоковое видео в разрешении 8K при частоте 60 кадров в секунду. Управление процессом кодирования строилось на базе архитектур ARM и Intel.

Благодаря наработкам немецкого концерна, сегодня на рынке доступны промышленные решения. В числе таких продуктов мультимедиа для поддержки трансляций в торговых центрах, площадях и вокзалах. Не обошли разработчики стороной и частный потребительский сектор. В специализированных магазинах можно приобрести медиа плеер, который будет работать в качестве приставки (тюнера) для воспроизведения высококачественного контента на компьютерах. В офисной среде такое решение также находит отклик, в частности при организации просмотров презентаций и коммерческих предложений.

8K ТВ-приставки и игровые консоли

В гонке за высокими технологиями успевает далеко не каждый пользователь. Приобрести телевизор последнего поколения бывает проблематично из-за стоимости. С появлением на рынке альтернативных решений – приставок, у пользователей появилась возможность при умеренном бюджете решить вопросы освоения продуктов прогресса. В России именно так решалась проблема перехода на новое цифровое вещание. Техническая готовность населения к приему потокового сигнала оказалась на уровне 60-70 процентов. Благодаря продажам специальных и удобных в использовании приставок вся страна официально перешла на цифровой формат вещания.

Приставки с разрешающей способностью 8K безусловно не выдадут соответствующее качество на любом телевизоре или мониторе. Эта техника предназначается для работы в составе с устройствами аналогичного разрешения.

Игровые приставки продолжают пользоваться спросом в среде геймеров, которые вот-вот перейдут границу между реальностью и трехмерным виртуальным миром. Пользователям техники обеспечены все тонкости цвета, мельчайшие детали графики и непревзойденный уровень сглаживания, в том числе при работе модуля анизотропной фильтрации. Для новых консолей PlayStation 5 и Xbox Series X уже заявлена поддержка графики в разрешении 8K

Соискателям на приобретение ТВ-приставок c 8K следует приготовиться к серьезным расходам и на телевизор, поддерживающий такое разрешение графики. Стоимость аппарата в флагманской линейке одного из производителей начинается от суммы 120000 рублей. Само собой, в возможностях инновационных плееров встроенна поддержка 4K. Пользователи смогут без труда просматривать контент предыдущего поколения, в том числе использовать технику в качестве декодера в составе интерфейсов VGA, AV, HDMI и LAN.

Аксессуары для 8K

Для поддержки работы систем визуализации контента в максимально высоком разрешении потребуются специальные аксессуары. В первую очередь это кабели с поддержкой HDMI, LAN и технологию многоканального распределения звука. На сегодня уже популярны универсальные средства обеспечения прогрессивной аппаратуры. С их помощью можно покрыть целый спектр задач, в том числе с перспективой. Примером таких решений являются системы типа all-in-one, при помощи которых можно обеспечить канал данных между устройствами 8K и питание.

Стриминг и телевещание в 8K

Вслед за Японией к индустрии международного вещания в цифровом формате присоединился Израиль. Разработчикам компании Beamr удалось создать систему потокового кодирования эфира в один из популярных стандартов HEVC. Поддержка процесса осуществляется на базе архитектуры AMD EPYC 7742. Израильтянам удалось превзойти действующие стандарты для 8K. Производительность оборудования Beamr достигла обработки потока на скорости 79 кадров в секунду. Именно на технологии одного небольшого сервера строится поддержка телевещания в цифровом формате 8K. На базе технически решений ожидается оснащение трансляции олимпиады, запланированной на 2020 году в Токио.

Сегодня на альтернативном потоке можно посмотреть некоторое количество каналов, которые относятся к новой эре вещания. Первое потоковое видео от NHK доступно на спутнике BSAT 3A. Работа в тестовом режиме пока что не отличается стабильным эфиром, но при этом сохраняются и поддерживаются стандарты запатентованного 8K.

К глобальной компании по переходу на новый формат цифрового вещания не так давно присоединился VoD провайдер YouTube, первое видео в разрешении 8K на котором появилось еще в июне 2015 года. Сегодня на сайте всемирно известного поставщика видео контента тысячи таких роликов различной тематики. При желании можно найти фильмы, которые были любезно перекодированы и терпеливо залиты авторами энтузиастами. Для просмотра роликов в высоком разрешении необходимо иметь соответствующие устройства для приема и обработки потока. Требования будут касаться скорости подключения к сети интернет. В этом плане не стоит надеяться на двухканальный домашний Wi-Fi или ADSL. Для просмотра контента 8K необходим широкополосный интернет, на скорости до 1 Гигабита в секунду.

Если позволяют системные требования, но не дают внешние условия (например, скорость загрузки), можно рассмотреть вариант с обменными хранилищами файлов. После скачивания контента в ультрасовременном формате его можно будет посмотреть за чашечкой кофе, приостановить по мере необходимости.

Российские пользователи будут приятно удивлены, узнав о работе сервиса TVKLIK. Не так давно ассортимент видео фильмов пополнился трансляциями в формате нового поколения. В меню слева уже создан специальный раздел с фильмами в разрешении 8K Ultra HD Video. В этой категории проката представлено свыше 30 материалов. По большей части это короткометражные видео географической тематики, но и есть пара мультфильмов.

Олимпийские игры 2020 в 8K

Примечание: планы по трансляции ОИ 2020 в 8K накрылись медным тазом из-за вспышки Covid-19 и последующими за ней ограничениями на массовые мероприятия и туризм.

От первого цифрового вещания сразу двух телевизионных цифровых каналов в Японии фактически ничего не изменилось. Две трансляции работают в режимах 4K и 8K соответственно. Пока что работа телеканалов ведется в течение 12 часов. Можно с уверенностью сказать, что японцы серьезно готовятся к проведению Олимпийских игр 2020.

Транслировать церемонию открытия и сами соревнования планирует все та же NHK. Международная телевизионная компания уже предлагает к просмотру большое количество передач, оцифрованных фильмов и другой интересный контент. Сайт контента доступен на более чем 30 языках, для перевода содержимого нужно выбрать свою страну на специально вкладке. Для трансляции из Токио уже закупается и настраивается соответствующее оборудование. Сам формат прямого эфира уже отработан и доступен на официальном сайте компании.

Развитие 8K в России

Еще не утихли споры в отношении технологии прошлого поколения 4K, как рынок уже привлекает российского потребителя новыми возможностями высокой четкости. Проблематика внедрения на отечественном пространстве строится на таких факторах как стоимость и отсутствие общедоступного контента. Стоит отметить, что к новым разработкам присматриваются представители бизнеса. Оснащение кинотеатров, планетариев и торговых центров новым оборудованием это всегда перспективно. Кроме того, появление устройств, работающих в 8K, существенно поднимет уровень деловой репутации компании в том числе позволит привлечь новые клиентские потоки.

Первая экспериментальная трансляция на разрешении 8K прошла в России на выставке компании «Орион». Презентация осуществлялась при поддержке концерна CSTB. В ходе трансляции оценивалось не только качество эфира, но и уровень технической оснащенности. Степень готовности к приему инновационных трансляций была подтверждена чисто российской разработкой от компании Elecard. Отечественный разработчик представил модульный кодек для сжатия видео до ранее популярного формата MPEG-4. Обработанный контент был успешно передан через спутник и раскодирован в точке приема сигнала.

На завершающей стадии конференции Николай Милованов (директор Elecard) еще раз подтвердил готовность инфраструктуры России для освоения трансляций в высоком качестве разрешения.

Инициативу и уверенность российских разработчиков поддержали крупные концерны цифрового мультимедиа. Так, компания Samsung включила в план производства выпуск телевизоров нового поколения. Изготавливать отдельные компоненты и осуществлять сборку экранов QLED будут на Калужском заводе.

Что касается контента, то в этом отношении Россия пока что отстает от единственной Японии. Достаточное оснащение для приема и декодирования эфира позволит уже в конце 2019 года насладиться первым в мире вещанием от компании Rakuten TV, которую, кстати выкупили те же японцы.

В планах российских поставщиков контента остается серьезная подготовка к Олимпийским играм. Уже многие столичные спорт бары обзавелись телевизорами нового поколения, которые пока транслируют короткие сюжеты с яркими моментами увлекательных игр. Не сдают позиций и кинотеатры. С учетом высокой конкуренции и плотности на российского жителя (залы сейчас есть практически в каждом торговом центре), кинокомпании уже включают в инвестиционные проекты закупку нового оборудования. Пока даже одного фильма в сезон обеспечит серьезный приток клиентов. Уже анонсированы мировые премьеры в 8K – это «Хроники хищных городов» и «Потерянные в космосе» от Netflix.

Перспективы формата 8K

Безусловно, переход между технологиями состоится в ближайшем будущем. Будучи запатентованной, методика выдачи высочайшего разрешения должна иметь технологичную поддержку. Задачей ведущих производителей отрасли остается не агрессивный маркетинг, а удешевление самого выпуска последних моделей. Доступность техники позволит ускорить переход на цифровой формат, сократить технологический разрыв между промышленными образцами и продуктами для домашнего пользования.

В перспективе 2020-2025 годов устройства с высокой разрешающей способностью 8K будут поддерживаться как достижение отрасли. Участие в выставках, крупных проектах и других мероприятий станет скорее обязанностью и жизненной необходимостью. На европейском континенте будут активно продвигаться проекты по выдаче контента, который и будет способствовать к внедрению технологий 8K в практику жизни и выходу устройств из рамок роскоши.