تکنولوژی 4K چیست ؟

نوشته شده توسط:مدیریت مدیر سایت در نرم افزار-سخت افزار » آشنایی با فرمت ها | ۰۳ اردیبهشت ۱۳۹۵ - ۱۸:۵۷ | ۰ دیدگاه

رزولوشن 4k یک اصطلاح عمومی برای دستگاه های است که صفحه نمایشی با رزولوشن افقی 4،000 پیکسل دارند .
و یا به عبارتی 4k یک وضوح تصویر استاندارد در فیلمبرداری و کارت گرافیک رایانه است که وضوح این فرمت ۴۰۰۰ پیکسل در هر خط تصویر است. یوتیوب جزء سرویسهایی است که این فرمت در آن استفاده می‌شود.( در یوتیوب میتوان ویدئو هایی با وضوح حداکثر 4096 × 3072 (12.6 مگاپیکسل، نسبت معیار جنبه 4:3) آپلود کرد)

چندین استاندارد مختلف رزولوشن 4kدر زمینه تلویزیون های دیجیتال و فیلمبرداری دیجیتال وجود دارد.

در سال 2013، قیمت برخی از مدل های UHDTV زیر 1000 دلار در دسترس مصرف کنندگان قرار گرفته است . به هر حال به دلیل برخی محدودیت ها ، تلویزیون های 4k هنوز به تولید انبوه نرسیده است.

رزولوشن افقی یک جهش از نسل قبل محسوب میشود که بر اساس رزولوشن عمودی (مانند 1080i ,720p، 480p و غیره) کار میکردند. از لحاظ کیفیت رزولوشن 1080p را میتوان با 2k مقایسه کرد ( 2k یک زرولوشنافقی با 1920 پیکسل می باشد)

برخی از اسمارت فون های جدید نیز از فرمت فیلم برداری با کیفیت رزولوشن 4k پشتیبانی میکنند .

4K Ultra HD

UHD 4K با وضوح 3840 پیکسل × 2160 Line(8.3 مگاپیکسل، به نسبت تصویر 16:9) است و یکی از دو رزولوشن ultra high definition television میباشد که مصرف کننده های تلوزیون را هدف قرار داده است، دیگری UHD 8K است که 7680 پیکسل × 4320 Line (33.2 مگاپیکسل) میباشد . UHD 4K دو برابر رزولوشن افقی و عمودی از فرمت HDTV 1080P بیشتر دارد ( و در کل چهار برابر پیکسل بیشتر )

سینمای دیجیتال

کنسرسیوم سینمایی دیجیتال (Digital Cinema Initiatives ) وضوح استاندارد 4096 × 2160 (8.8 مگاپیکسل، نسبت ابعاد ~ 17:09) را برای سیستم فیلمبردارری 4k ابداع کرده است. این توافق داخلی برای DCI سازگار با پروژکتور و مانیتورهای دیجیتال 4K است. استاندارد 4K DCI دو برابر رزولوشن افقی و عمودی از DCI 2K بیشتر است ( و در کل چهار برابر پیکسل بیشتر ).

فیلم های دیجیتال 4K به رزولوشن های دیگر تولید ، اسکن ، و یا ذخیره میشوند و این بسته به اینکه چه نسبت تصویری مورد نیاز است، متفاوت خواهد بود.

در حال حاضر بسیاری از دوربین های فیلمبرداری با رزولوشن بیشتر از 4K کار میکنند ، برای مثال RED Epic است که می تواند با رزولوشن 5K 5120 * 2700 کار کند و حتی سونی F65 است که کیفیت رزولوشن 8192 * 4320 (8K) دارد .

آشنایی با 4K، فناوری‌ها و ابزارهای مرتبط با آن (هرچه که باید در مورد 4K بدانید)

شاید اصطلاح 4K یکی از داغ‌ترین اصطلاحات این روزهای دنیای فناوری باشد و هر وقت حرف از کیفیت تصویر به میان آید، از آن به‌عنوان یک معیار سنجش استفاده می‌شود. این قابلیت فقط دنیای تلویزیون‌ها و سینما را تحت‌تأثیر خود قرار نداده، بلکه دوربین‌ها و ضبط تصاویر، تلفن‌های هوشمند و تبلتها، نمایشگرهای کامپیوتر و بازی‌های کامپیوتری و عملاً هر آن چیزی که با نمایش تصویر و ثبت و ضبط ویدئو مرتبط باشد را پوشش می‌دهد. در‌حال‌حاضر شاهد حضور دستگاه‌های تلویزیون با دقت تصویر 4K و از برندهای معتبر تولیدکننده در بازار هستیم که در تشبیه آن از اصطلاح نوک قله یک کوه یخی استفاده‌شده است! در این مقاله سعی شده از نحوه پیدایش این فناوری تا استفاده از آن در پلتفرم PC و سخت‌افزارها صحبت شود و هرچه بیشتر با 4K آشنا شویم؛ زیرا قرار است سیل 4K ما را با خود ببرد و ما را در تصاویر باکیفیت غرق کند!

ه‌طورکلی هر تحولی که در بحث تصویر روی می‌دهد، به نحوی منشأ آن را باید در صنعت سینما جستجو کنیم و فناوری 4K هم از این قاعده مستثنا نیست. اواخر دهه 90 میلادی بود که سازندگان فیلم جنگ ستارگان تصمیم به استفاده از دقت تصاویر جدید دیجیتال گرفتند و قسمت اول این فیلم را باکیفیت(HD(720×1280 پیکسل به روی پرده بردند. در ادامه این گروه برای قسمت دوم از کیفیت (Full HD(1080×1920 پیکسل استفاده کرد که نتیجه بسیار رضایت‌بخش بود؛ اما همچنان یک مشکل دراین‌باره وجود داشت و آن‌هم تار دیده شدن تصویر در پرده‌های بزرگ سینما مخصوصاً برای افراد حاضر در ردیف‌های جلویی بود. به همین خاطر انجمنی تحت عنوان ابتکارات سینمای دیجیتال یا DCI شکل گرفت تا استانداردهای جدیدی را در این حوزه با توجه به نیازهای موجود تدوین کنند. نتیجه کار معرفی استاندارد 2K در سال 2002 میلادی و به دنبال آن استاندارد 4K در سال 2005 میلادی بود. یکی از نمونه‌های مشهور تولیدات سینمایی دنیا که با استاندارد 4K همراه بود، فیلم آواتار ساخته جمیز کامرون است که به موفقیت‌های چشمگیری دست‌یافت (تصویر 1).

فناوری 4k

حقیقت این موضوع بسیار ساده ولی چشمگیر است. دستگاه‌ها و یا بهتر است بگوییم صفحه‌ نمایش‌ها و تلویزیون‌هایی که به قابلیت 4K مجهزند و از طرفی با عنوان UHD هم خوانده می‌شوند، چهار برابر وضوح و جزئیات بیشتری را نسبت به‌دقت تصویر 1080p که به آنهاFull HDگفته می‌شود، ارائه می‌کنند که اگر بخواهیم ازلحاظ تعداد پیکسل مقایسه‌ای را انجام دهیم، در دقت تصویر 4K تقریباً 8 میلیون پیکسل نمایش داده می‌شود که 4 برابر بیشتر از مقدار 2 میلیون پیکسل موجود در حالت Full HD است. این اعداد و ارقام از دیدگاه علم تصویر به معنی جزئیات دقیق‌تر، بافت‌های بیشتر و همچنین امولسیونی تقریباً صاف از عکس است. در‌حال‌حاضر سرویس‌های تلویزیونی و سیستم‌های پخش تصویر مطرح در سراسر دنیا در حال ارتقاء خدمات خود و حرکت به سمت این فناوری هستند.

تفاوت Ultra HD و 4K

اگر دقت کرده باشید اخیراً این دو اصطلاح یعنی 4K و Ultra HD یا به‌ اختصار UHD را خیلی درکنار هم می‌بینیم و شاید خیلی‌ها فکر کنند که معنی آنها یکی است و هیچ تفاوتی بین آنها وجود ندارد؛ اما لازم است بگوییم این دو باهم فرق دارند و به‌طور کامل شبیه یکدیگر نیستند. به‌عنوان یک تفاوت ساده می‌توان گفت که 4K یک استاندارد تولید در سینما است، ولی UHD بیشتر اشاره به ارائه تصویر و خدمات برودکستها دارد. اصطلاح 4K از مشتقات سینمای دیجیتال (DCI) است وبنابر تعریف کنسرسیوم DCI، استاندارد 4K دارای دقت تصویر 2160×4096 پیکسل است که دو برابر استاندارد نسل قبلی (یعنی 2K)، محسوب می‌شود؛ اما استاندارد UHD دارای دقت تصویر 2160×3840 پیکسل است که اشاره به مرحله بعدی استاندارد Full HD پیکسل دارد. درحال حاضر تلویزیون‌ها و نمایشگرهای موجود در بازار با پانل اصلی 4K با نسبت تصویر 1.9:1 محدود هستند و اکثر صفحه‌ نمایش‌های دارای استاندارد UHD از نسبت تصویر 1.78:1 پیروی می‌کنند. به کاربردن اصطلاح 4K شاید بیشتر یک بازی تبلیغاتی باشد اما حتما ًتا الان متوجه شده‌اید که همراه اصطلاح 4K بسیاری از برندها از UHD هم به‌صورت عبارت 4K UHD استفاده می‌کنند. روی ‌هم‌رفته باید به این موضوع اشاره‌کنیم که تفاوت خیلی کمی بین این دو استاندارد وجود دارد و خیلی مهم نیست که 4K به‌کار رفته شده به استاندارد سینمای دیجیتال اشاره می‌کند یا به استاندارد UHD، ولی به یاد داشته باشید اکثر موارد موجود در بازار که عنوان 4K را با خود یدک می‌کشند به ‌دقت تصویر 2160×3840 پیکسل مجهز شده‌اند (برای مقایسه بهتر تصویر 2 را ببینید).

فناوری 4k

HDMI 2.0

HDMI 2.0 آخرین نسخه ارتقایافته استاندارد HDMI است. اگرچه HDMI نسخه 1,4 برای ارائه ویدئو 4K کافی است، اما نرخ فریم انتقال تصویر در این حالت بر روی سی فریم بر ثانیه محدود می‌شود. این میزان برای اکثر فیلم‌ها کفایت می‌کند، اما پخش‌کننده‌های تلویزیونی به دنبال نرخ فریم‌های بالاتر برای ارائه خدمات خود هستند. استفاده از HDMI 2.0 میزان پهنای باند تبادل داده را تا 18 گیگابیت بر ثانیه افزایش می‌دهد و از ویدئو 4K تا نرخ 60 فریم بر ثانیه پشتیبانی می‌کند. البته در‌حال‌حاضر تعداد محصولاتی که به این قابلیت مجهز باشند بسیار محدود است و تنها برخی محصولات همچون تلویزیون 65 اینچی پاناسونیک TX-L65WT600 دارای پورت HDMI 2.0 است. البته این به معنی نادیده گرفتن دیگر تلویزیون‌های بازار فاقد این پورت نیست. برای مثال مدل‌هایی از فیلیپس و سامسونگ وجود دارند که با استفاده از تیونرهای مخصوصی قابلیت بهره‌مندی از این ویژگی را به خود اختصاص می‌دهند. برخی شرکت‌ها مثل سونی نیز برای مدل‌های اولیه خود از پیاده‌سازی و اجرای یک Firmware جدید خبر داده‌اند که به‌واسطه آن تزریق رنگ بیشتری به پیکسل‌های تصویر انجام می‌شود و این‌کار نرخ فریم بهبودیافته‌ای را از همان پورت HDMI 1.4 ارائه می‌دهد.

فناوری 8K

اگر دقت تصویر 4K‌ چهار برابر وضوح بالاتری نسبت به‌دقت Full HD داشته باشد، پس دقت تصویر 8K شانزده برابر آن وضوح را به شما ارائه می‌کند. درواقع صفحه‌ نمایش‌های 8K شامل 33 میلیون پیکسل هستند. این دقت تصویر فراتر از هر فناوری موجود به‌کار رفته شده در صفحه‌نمایش‌ها است. در‌حال‌حاضر فقط یک کمپانی پخش تصویر ژاپنی با نام NHK از این فناوری استفاده کرده و گفته قصد دارد تا آن را تجاری‌سازی کند. این فناوری که با عنوان Super Hi-Vision هم شناخته می‌شود، در مراسم المپیک سال 2012 لندن مورداستفاده قرار گرفته است. همچنین NHK متعهد شده تا بازی‌های المپیک 2020 توکیو را با این وضوح تصویر منتقل کند؛ اما آوردن فناوری 8K به بازار امروز یک چالش بسیار بزرگ را در‌بر‌دارد و شاید شدنی نباشد چون هنوز زیرساخت‌های لازم و همین‌طور نیاز استفاده از فناوری 4K به اندازه کافی نهادینه نشده و کشش برای مقادیر بالاتر از آن امری نشدنی محسوب شود. موضوع دیگر اینکه به دلیل کیفیت تصویر و مقادیر پیکسل بسیار بالا، برای بهره‌مندی از فناوری 8K به حداقل ابعاد صفحه نمایش 84 اینچ نیاز است که همین امر هم نشان از عدم‌توانایی برخی از تولیدکنندگان تلویزیون و همینطور شبکه‌های تلویزیونی در ارائه محصول و خدمات دارد. پس سعی کنید پله‌ها را پشت سرهم طی کنید و هوس پرش نداشته باشید. اگر از تلویزیون‌هایی با دقت Full HD استفاده می‌کنید، در مرحله بعد باید به دنبال یک محصول مناسب با شرایط خود در رده 4K باشید و صبور باشید تا گذشت زمان و پیشرفت‌های حاصل شده، فناوری 8K را برای استفاده فراهم کند (تصویر 9).

فناوری 4k

استاندارد تصویر H.265 و کدک تصویر HEVC

کیفیت تصاویر با دقت تصویر 4K‌ تقریباً چهار برابر بیشتر از تصاویر Full HD است و همین امر باعث شده هر فریم ویدئو در حالت 4K چهار برابر بزرگ‌تر از فریم‌های ویدئو در حالت Full HD باشد و این به معنی حجم بالاتر برای این ویدئوها محسوب می‌شود. در سال 2013 گروه‌های مختلف فعال در صنعت رسانه تصمیم به معرفی فرمت‌های فشرده‌سازی جدیدی نمودند تا کیفیت تصاویر بالاتر ولی درعین‌حال با پهنای باند کمتر ارائه کنند. به همین منظور H.265 و HEVC معرفی شدند (تصویر 10).

فناوری 4k

این دو کدک ویدئویی تقریباً مشابه هم هستند و با همکاری نزدیک گروه‌های استاندارد سازی تصویب شده‌اند. HEVC مخففHigh Efficiency Video Coding است و به معنی کد کردن ویدئو با بازدهی بالا است. این استاندارد جدید جایگزین استاندارد AVC شده که نام دیگر آن MPEG-4 Part 10 است. AVC بسیار موفق عمل کرده، اما هدف از معرفی HEVC کاهش حجم ویدئو با حفظ کیفیت آنها است. H.265 هم جایگزین H.264 شده که از لحاظ استانداردها خیلی به AVC نزدیک بود. با به میدان آمدن تلویزیون‌ها و نمایشگرهای 4K و UHD استفاده از H.265 و HEVC به یک امر ضروری تبدیل شده است. استاندارد H.265 همچنین قابلیت پشتیبانی از دقت تصویر 8K را دارا است. این استاندارد برای افزایش کارایی و بهره‌وری کد‌گذاری H.264 مطرح شد تا با کاهش میزان بیت ریت، کیفیت تصویری بهتر ارائه شود. H.264 پیچیدگی بسیار زیادی را با خود به همراه داشت ولی H.265 پیچیدگی‌های محاسباتی را کاهش و میزان فشرده‌سازی را تقویت ساخته و تأخیر در کدگذاری را کم کند. درحالی‌که H.264 تنها قادر به انتقال دقت تصویر SD با پهنای باند یک مگابیت بر ثانیه است، H.265 با همین پهنای باند قادر است دقت تصویر HD را منتقل کند. این استاندارد جدید با گسترش سریع می‌تواند تا 50 درصد بازدهی بیشتری را نسبت به نسل قبلی داشته باشد و حداقل تا 20 درصد از هزینه‌های تحمیلی را کاهش دهد و علاوه بر آن پهنای باند کمتر و کیفیت تصویر بالاتری را ارائه کند.

همیشه استفاده از یک فناوری جدید جذابیت‌های خاص خودش را دارد. یکی دو سال پیش بود که تب استفاده از فناوری نمایشگرهای سه‌بعدی (3D) بسیار داغ بود و هنگام گذشتن از فروشگاه‌های صوتی و تصویری، این عنوان بیشترین تبلیغات را به خودش اختصاص داده بود. به نظر خیلی‌ها فناوری سه‌بعدی بیشتر یک شعار تبلیغاتی بود و کاربرد زیادی در بین افرادی که از این نوع محصولات استفاده می‌کردند نداشت و شاید کاربرد آن توسط بیشتر کاربران، به تعداد انگشتان دست هم نرسد؛ اما بعد از گذر از این فناوری شاهد حضور عنوانی تحت 4K و Ultra HD هستیم که شاید گاهی عنوان 4K Ultra HD را با هم ببینیم. مطمئناً این فناوری را نمی‌توان یک اصطلاح تبلیغاتی دانست چون در اینجا بحث وضوح تصویر مطرح است و حتماً یک پیشرفت در زمینه کیفیت تصویر اتفاق افتاده است. امروزه تولیدکنندگان مطرحی همچون سونی، سامسونگ، ال‌جی، پاناسونیک، شارپ، توشیبا و کمپانی‌های دیگر محصولات متعددی را با مشخصات و قیمت‌های متنوع معرفی و روانه بازار نموده‌اند که به‌واسطه آن رقابت خوبی در این حوزه شروع شده است؛ اما با تمام ویژگی‌هایی که برای این فناوری برشمردیم، بعضی موارد منفی در مورد تلویزیون‌های پشتیبانی‌کننده از 4K یا UHD وجود دارد که در ادامه به آنها اشاره می‌کنیم. مورد اول که شاید مهم‌ترین ضعف باشد، قیمت محصولات عرضه شده با این قابلیت است. همانطور که در بالا اشاره شد، شرکت‌های زیادی اقدام به تولید و عرضه محصولات مبتنی با این فناوری نموده اما این محصولات به دلیل قیمت بالا از استقبال خوبی برخوردار نشده‌اند. مورد بعدی بحث درباره ابعاد تلویزیون‌ها است. همانطورکه در تاریخچه فناوری 4K هم اشاره شد، ظهور و بروز این فناوری از دل سینما و ابعاد بزرگ پرده نمایش بود. در واقع مزیت اصلی منتقل شده از طریق این فناوری بواسطه یک صفحه نمایش بزرگ ایجاد می‌شود و به همین دلیل شاهد حضور ابعاد بالای تلویزیون‌های 4K در بازار هستیم. شاید محدودیت فضا مخصوصاً در زندگی آپارتمان‌نشینی امروزی، یک مانع بزرگ در استقبال از این محصولات بعد از قیمت باشد. البته اخیراً شاهد معرفی و تولید مدل‌های 40 اینج مجهز به این فناوری بودیم که همانطور که گفته شده، در ابعاد کوچک تمام مزایای این فناوری آن طورکه باید، به بیننده منتقل نمی‌شود. مورد آخر هم به محتوای قابل نمایش بر می‌گردد. با توجه به حضور تلویزیون‌های Full HD، هنوز خیلی از دارندگان تصویر به منبع مناسب و یا محتوایی با این حد کیفیت دسترسی ندارند چه برسد به محتوایی با 4 برابر وضوح بالاتر که یافتن آن برای بسیاری واقعاً مشکل است.