Характеристики Ultra HD
Казалось бы, если увеличили разрешение в 4-16 раз, то что еще можно наращивать? Оказывается, можно. Параметров здесь полный комплект: частота кадров, цветовой охват, глубина цвета, канальность звука и так далее. И действительно, почему бы не просто повысить разрешение, но улучшить картинку другими способами?
Цветовой охват Rec. 2020
Если говорить более конкретно, то стандарт предусматривает частоту кадров для Ultra HD от 23,976 до 120 к/с, 12-битный цвет и цветовой охват Rec. 2020, закрывающий 75,8% цветового пространства CIE 1931.
Цветовой охват Rec. 709
Для сравнения: Rec. 709, применяемый для сегодняшнего Full HD, довольствуется 8-битным цветом, максимум 60 кадрами в секунду и покрытием 35,9% цветового пространства CIE 1931. На самом деле спецификация Rec. 2020 впечатляет – даже цветовой охват AdobeRGB закрывает не более 52,1% от CIE 1931. А ведь монитор, с цветовым охватом AdobeRGB, считается весьма продвинутым и стоит немалых денег! А тут нам предлагают в полтора раза больше и по сути на обычном телевизоре!
Расширение цветового охвата связано напрямую с поддержкой 12-битного цвета (по 12 бит на красный, зеленый и синий каналы). По сути это означает возможность отображения почти 69 миллиардов (!) цветов. Сравните с текущими 16,7 миллионами, которые выводят 8-битные экраны. Конечно, это оценят в первую очередь фотографы и другие дизайнеры, но в принципе реалистичность картинки повысится.
И еще остается 24-канальный звук. Это, конечно, по максимуму и заготовлено преимущественно к 8K-видео, но, тем не менее, такая «озвучка» потребует обвешать всю комнату колонками. Такую точно можно будет назвать «домашним кинотеатром».
Тем не менее, есть и другие препятствия к распространению 4K и 8K. Мало сделать новые дисплеи, надо еще передать на них видео и аудио. И вот тут есть свои проблемы, связанные с недостаточной пропускной способностью современных интерфейсов, в частности HDMI и DisplayPort.
На текущий момент их приходится использовать с некоторыми ограничениями, либо применять два канала (читай разъема) для подключения телевизора или монитора. Более того, на компьютере драйверы пока толком не способны нормально работать с 4K-устройством, воспринимая такой монитор как пару, объединенных в один. Но об этом мы расскажем ниже. Главное препятствие заключается в том, что ни HDMI, ни DisplayPort в своих актуальных версиях неспособны передать достаточно данных, чтобы обеспечить максимум даже для 4K.
«Максимумом» мы называем видео разрешением 3840х2160 (как самое распространенное) при 12-битной глубине цвета и 120 к/с. Звуковой канал пока опустим. Подобное «счастье» требует пропускной способности в 33,4 Гбит/с. Для 8K (7680х4320) с такими же параметрами потребуется заметно больше - 133,5 Гбит/с. На что же способны HDMI и DisplayPort сегодня и что они смогут предложить в будущем?
HDMI и Ultra HD (4K)
В мае 2009 года с достаточно большой помпой был представлен стандарт HDMI 1.4. Еще бы – его главной особенностью стала поддержка 3D-видео. Сегодня он эволюционировал до версии 1.4b, которая помимо всего прочего может выводить видео Full HD в 3D-формате с частотой кадров 120 в секунду (по 60 кадров на глаз). А что же с Ultra HD?
Максимальная пропускная способность HDMI 1.4 составляет 10,2 Гбит/с. При определенных усилиях в этот канал было «втиснуто» разрешение Ultra HD. Но в каком виде! Речь идет о 8-битном цвете при частоте кадров 30 в секунду и разрешении 3840х2160. Либо, как вариант, возможно довести последнее до 4096х2160 пикселей, но только при 24 к/с. Согласитесь, это все далеко от «полноценного» стандарта Ultra HD. По сути это просто новое разрешение, которое совместили с существующими технологиями.
И большего для HDMI 1.4 добиться не получится. Для видеопотока с обозначенными характеристиками требуется канал в 5,56 Гбит/с. Да, теоретически стандарт позволяет передавать вдвое больше данных, но не стоит забывать остальную информацию. Это и аудио, и Ethernet, и технические сведения для проверки целостности, и тому подобное. На деле для «контента» остается не более 8,16 Гбит/с. Так что видео разрешением 3840х2160 при 60 к/с уже не передать. Для обычного кино это не так страшно, а вот 3D уже не заработает – там минимум 60 кадров в секунду надо, если говорить об активных очках! Да и для монитора это не вариант – там работа с частотой дискретизации 60 Гц является нормой. Не зря первые Ultra HD мониторы оснащаются сразу двумя входами HDMI – для компьютера один экран работает как два логических, на которые выводится картинка разрешением 1920х2160@60 Гц.
В целом с самым распространенным на начало 2014 года стандартом HDMI 1.4 все ясно – Ultra HD там работает, но с большими ограничениями. Выход, разумеется, уже есть и имя ему – HDMI 2.0. Стандарт этот был принят 4 сентября 2013 года и уже даже анонсированы первые продукты с его поддержкой.
Разумеется, главное изменение в HDMI 2.0 – это поддержка разрешения 4K. Как на 3D был сделан упор в версии 1.4, так во второй сосредоточились на Ultra HD. Для улучшения его работы была повышена пропускная способность с 10,2 до 18,0 Гбит/с или с 8,16 до 14,4 Гбит/с не учитывая корректирующих данных. Для этого была поднята частота работы интерфейса с 340 до 600 МГц. В итоге эти меры дали возможность заявить о поддержке разрешения 3840х2160 или 4096х2160 при 60 к/с. Само собой, это обеспечит и 3D-режим с активными очками.
Есть и другие нововведения в HDMI 2.0. Например, добавили поддержку функции Dual View, которая позволяет выводить на один экран сразу два разных видеопотока. Появилась поддержка еще одного типа цветовой субдискретизации - 4:2:0, новых режимов 3D, а также 32-канального аудио. Вообще канал данных для аудио был расширен с 36,86 до 49,15 Мбит/с. Число каналов аудио доведено до четырех штук, поддерживаются стандарты HE-AAC и DRA. Кстати, не забыли и о набирающем популярность соотношении сторон 21:9 – оно теперь тоже официально поддерживается HDMI.
Очевидно, что второе поколение 4K-мониторов и телевизоров выйдет с поддержкой HDMI 2.0. Явно 2014-й станет их годом. Впрочем, есть у бытового HDMI и профессиональный конкурент в лице DisplayPort. Что он может предложить?
DisplayPort и Ultra HD (4K)
DisplayPort – стандарт довольно новый. Его разработка началась в 2006 году, а приняли его в 2008. На текущий момент актуальная версия достигла индекса 1.2. При этом пропускная способность выросла с 8,64 Гбит/с (1.0 и 1.1) до 17,28 (1.2) Гбит/с. Кроме того версия 1.2 поддерживает большое число разрешений, вариантов кадровой развертки, различную глубину цвета. Есть совместимость со стереоскопическим изображением, ширина аудио канала достигает 720 Мбит/с, поддерживается множество других профессиональных стандартов.
Стоит ли удивляться, что DisplayPort 1.2 без особых сложностей справляется с 4K? Уже сейчас он способен тягаться на равных даже с HDMI 2.0, позволяя выводить картинку разрешением до 4096х2160 при 60 к/с. Формально даже 3D в Ultra HD ему доступно – тут весь вопрос в поддержке драйверов. Собственно, с ними сегодня проблем более всего, но об этом поговорим чуть ниже.
Самое интересно, что на достигнутом никто не останавливается и уже ведется разработка DisplayPort 1.3, который примут во втором квартале 2014 года. Конечно, там упор также сделан на увеличении пропускной способности. Ее поднимут аж до 32,4 Гбит/с, чего будет достаточно на несколько лет вперед. С такими цифрами уже можно говорить о 120 кадрах в секунду и 12-битной глубине цвета.
Вообще для DisplayPort 1.3 обещают поддержку разрешения вплоть до 8192х4320. О частоте кадров ничего не говорится, но не сложно подсчитать, что 32 Гбит/с хватит максимум на 30 к/с при 8-битном цвете. Что до 4K, то здесь нам обещают до двух независимых 4K-потоков, либо полноценное 3D в таком разрешении. Надо полагать, по 60 кадров на глаз вполне заработает. Так что ждем новых мониторов и здесь.
