Введение
Видеорежим 1080p (1920 × 1080 прогрессивно отображаемых пикселей; также известен как Full HD или FHD, и BT.709) — это набор видеорежимов высокой четкости HDTV, характеризующийся отображением 1920 пикселей по горизонтали и 1080 пикселей по вертикали. Буква «p» обозначает прогрессивную развертку, то есть нечередующуюся. Этот термин обычно подразумевает широкоэкранное соотношение сторон 16:9, что соответствует разрешению 2,1 мегапикселя. Часто используется маркетинговое название Full HD или FHD для отличия 1080p от экранов с разрешением 720p. Хотя 1080p иногда называют разрешением 2K (обозначающим приблизительно 2000 пикселей по горизонтали), некоторые источники проводят различие между 1080p и истинным разрешением 2K. Видеосигналы 1080p поддерживаются стандартами ATSC в США и стандартами DVB в Европе. Стандарт 1080p применяется в телевизионном вещании, Blu-ray дисках, смартфонах, интернет-контенте, таком как видео на YouTube и фильмы и сериалы Netflix, телевизорах и проекторах, компьютерных мониторах и игровых консолях. Компактные видеокамеры, смартфоны и цифровые камеры способны записывать как неподвижные, так и движущиеся изображения в разрешении 1080p.
1080p (1920 × 1080 progressively displayed pixels; also known as Full HD or FHD, and BT.709) is a set of HDTV high definition video modes characterized by 1,920 pixels displayed across the screen horizontally and 1,080 pixels down the screen vertically; the p stands for progressive scan, i. e. non interlaced. The term usually assumes a widescreen aspect ratio of 16:9, implying a resolution of 2.1 megapixels. It is often marketed as Full HD or FHD, to contrast 1080p with 720p resolution screens. Although 1080p is sometimes referred to as 2K resolution (meaning having a horizontal resolution of approximately 2,000 pixels), other sources differentiate between 1080p and (true) 2K resolution. 1080p video signals are supported by ATSC standards in the United States and DVB standards in Europe. Applications of the 1080p standard include television broadcasts, Blu ray Discs, smartphones, Internet content such as YouTube videos and Netflix TV shows and movies, consumer grade televisions and projectors, computer monitors and video game consoles. Small camcorders, smartphones and digital cameras can capture still and moving images in 1080p resolution.
Стандарты вещания
Любое экранное устройство, рекламирующее 1080p, как правило, подразумевает возможность приема сигналов 1080p в родном разрешении, то есть наличие истинных 1920 пикселей в ширину и 1080 пикселей в высоту, при этом дисплей не подвергается избыточному, недостаточному сканированию или преобразованию сигнала в более низкое разрешение. Программа логотипа HD ready 1080p от DigitalEurope требует, чтобы сертифицированные телевизоры поддерживали форматы 1080p 24 кадра/с, 1080p 25 кадров/с, 1080p 50 кадров/с и 1080p 60 кадров/с, среди прочих требований, где кадр/с означает кадры в секунду. Для приложений прямой трансляции в настоящее время оценивается формат прогрессивного сканирования высокой четкости с частотой 50 или 60 кадров в секунду при разрешении 1080p как будущий стандарт для захвата движущегося изображения. Хотя для киносъемки используется 24 кадра в секунду. EBU поддерживает 1080p50 как перспективный формат производства, поскольку он улучшает разрешение и не требует деинтерляции, позволяет транслировать стандартные сигналы 1080i50 и 720p50 наряду с 1080p50 даже в существующей инфраструктуре и совместим с форматами распространения DCI. Производство в формате 1080p50/p60 требует совершенно нового набора студийного оборудования, включая камеры, системы хранения и редактирования, а также каналы передачи (например, Dual link HD SDI и 3G SDI), поскольку оно удваивает скорость передачи данных по сравнению с текущими 50 или 60 полями с разверткой 1920 × 1080 с 1,485 Гбит/с до номинальных 3 Гбит/с при использовании несжатого RGB-кодирования. Большинство текущих редакций SMPTE 372M, SMPTE 424M и EBU Tech 3299 требуют цветового пространства YCbCr и субдискретизации цветности 4:2:2 для передачи сигналов 1080p50 (номинально 2,08 Гбит/с) и 1080p60. Исследования 2009 года показывают, что для цифрового вещания, сжатого с использованием H.264/AVC, экономия полосы пропускания при использовании переплетенного видео по сравнению с полностью прогрессивным видео минимальна, даже при удвоении частоты кадров; то есть сигнал 1080p50 (50 прогрессивных кадров в секунду) фактически обеспечивает ту же скорость передачи, что и сигнал 1080i50 (25 переплетенных кадров или 50 полукадров в секунду).
ATSC
В Соединенных Штатах оригинальные стандарты ATSC для HDTV поддерживали видео в разрешении 1080p, но только при частоте кадров 23,976, 24, 25, 29,97 и 30 кадров в секунду (обычно называемых 1080p24, 1080p25 и 1080p30). В июле 2008 года стандарты ATSC были дополнены поддержкой сжатия H.264/MPEG 4 AVC и 1080p при 50, 59,94 и 60 кадрах в секунду (1080p50 и 1080p60). Для таких частот кадров требуется H.264/AVC High Profile Level 4.2, в то время как для стандартных частот кадров HDTV достаточно Level 4.0. Не ожидается, что это обновление приведет к широкому распространению контента 1080p60, поскольку большинство используемых цифровых приемников смогут декодировать только более старый и менее эффективный кодек MPEG 2, а также из-за ограниченной пропускной способности для дополнительных каналов.
DVB
В Европе сигналы 1080p25 поддерживаются набором стандартов вещания DVB. Формат 1080p50 рассматривается как перспективный производственный формат и, в конечном итоге, как будущий формат вещания. В сентябре 2009 года ETSI и EBU, организации, поддерживающие стандарты DVB, добавили поддержку сигналов 1080p50, кодированных с использованием MPEG 4 AVC High Profile Level 4.2 с расширениями Scalable Video Coding или сжатия VC 1 Advanced Profile; DVB также поддерживает 1080p, кодированный с частотой кадров ATSC 23.976, 24, 29.97, 30, 59.94 и 60. EBU требует, чтобы устаревшие декодеры MPEG 4 AVC не выходили из строя при наличии пакетов SVC или 1080p50 (и более высокого разрешения). Это будет включать в себя функции UHD Phase A, такие как видео с высоким динамическим диапазоном (с использованием PQ и HLG) с 10- и 12-битной глубиной цвета и цветовой гаммой BT.2020, а также дополнительные частоты кадров HFR 100, 120/1.001 и 120 Гц; усовершенствованный видеопоток 1080p может быть закодирован вместе с базовым HDTV или UHDTV сигналом с использованием масштабируемого HEVC. Стандарт ITU-T BT.2100, включающий видео Advanced 1080p, был опубликован в июле 2016 года.
Резолюции
На практике 1080p обычно относится к растру 1920 × 1080 с соотношением сторон изображения 16:9. Ниже приведен список других разрешений с высотой изображения в 1080 линий, которые иногда также называют 1080p. Стандарт Разрешение Соотношение сторон изображения Full HD 1920 × 1080 16:9 Full HD+ 2160 × 1080 18:9 DCI 2K 2048 × 1080 1.90:1 (256:135, ≈17:9) Ультраширокий 2560 × 1080 ≈ 21:9 Вертикальный 1080 × 1920 9:16 YouTube 1080p 608 x 1080 9:16
Трансляции
В Соединенных Штатах вещание 1080p по эфиру в настоящее время доступно на отдельных станциях в некоторых городах США через мультиплексные станции ATSC 3.0, в то время как ATSC 3.0 разворачивается по всей территории США. Большинство станций, транслирующих в 1080p, – это станции и филиалы CBS и NBC. Все остальные станции не транслируют в 1080p и обычно вещают в 720p60 (включая при одновременном вещании в ATSC 3.0) или 1080i60 (вне ATSC 3.0) с кодировкой MPEG 2. Существуют также технические ограничения мультиплексных станций ATSC 3.0, препятствующие вещанию в разрешении 1080p. Переход на ATSC 3.0 является добровольным для телеканалов, и пока нет информации о том, когда какая-либо из крупных сетей рассмотрит возможность вещания в 1080p в национальном масштабе в обозримом будущем, хотя они обязаны транслировать сигналы ATSC не менее пяти лет после этого. Однако спутниковые сервисы (например, DirecTV, XstreamHD и Dish Network) используют формат 1080p/24 30 с кодировкой MPEG 4 AVC/H.264 для фильмов по запросу, которые предварительно загружаются через спутник или по запросу через широкополосное соединение. В настоящее время ни один платный канал, такой как USA, HDNET и т. д., ни один премиальный киноканал, такой как HBO и т. д., не транслируют свои услуги в прямом эфире своим дистрибьюторам (MVPD) в этом формате, поскольку многие MVPD, особенно DBS и кабельные, не имеют достаточной пропускной способности для обеспечения потокового вещания в прямом эфире своим подписчикам без негативного влияния на текущие услуги. Для материала, поступающего с прогрессивно сканированного источника 24 кадра/с (например, с пленки), MPEG 2 позволяет кодировать видео как 1080p24, независимо от конечного выходного формата. Эти прогрессивно кодируемые кадры снабжаются метаданными (фактически, полями заголовка PICTURE), инструктирующими декодер, как выполнить преобразование 3:2 pulldown для их разверстки. Хотя формальный результат декодирования MPEG 2 с таких станций – 1080i60, фактический контент кодируется как 1080p24 и может быть просмотрен как таковой (с использованием процесса, известного как обратное телесинхронизация), поскольку никакая информация не теряется даже при выполнении преобразования 3:2 pulldown вещателем. В июне 2016 года немецкие телеканалы начали вещание видео высокой четкости 1080p50 по восьми каналам через протокол DVB T2 с кодировкой HEVC. К марту 2017 года будет доступно в общей сложности 40 каналов.
Диск Blu-ray
Диски Blu-ray способны хранить контент в формате 1080p HD, и большинство фильмов, выпущенных на Blu-ray, обеспечивают полноформатное изображение в 1080p HD при подключении проигрывателя к HDTV 1080p через кабель HDMI. Видеоспецификация Blu-ray Disc допускает кодирование в форматах 1080p23.976, 1080p24, 1080i50 и 1080i59.94. Обычно скорость передачи данных для этого типа видео составляет от 30 до 40 мегабит в секунду, по сравнению с 3,5 мегабит в секунду для стандартного вещания.
Смартфоны
Смартфоны с 1080p Full HD дисплеями появились на рынке в 2012 году. К концу 2014 года это стало стандартом для смартфонов среднего и высокого ценового сегмента, а многие флагманские модели 2014 года использовали еще более высокие разрешения, такие как Quad HD (1440p) или Ultra HD (2160p).
Интернет-контент
Несколько веб-сайтов, включая YouTube, позволяют загружать видео в формате 1080p. YouTube транслирует контент в разрешении 1080p со скоростью примерно 4 мегабита в секунду, в то время как Blu-ray использует скорость от 30 до 40 мегабит в секунду. Сервисы цифрового распространения, такие как Hulu и HBO Max, также предоставляют контент в разрешении 1080p, например фильмы, доступные на Blu-ray Disc или получаемые из эфирных источников. Это может включать в себя и распространение через файлообменные сети, а также публичные и частные трекеры. Netflix предлагает высококачественный контент в разрешении 1080p в США и других странах через определенных интернет-провайдеров с 2013 года.
Телевизоры и проекторы для потребителя
По состоянию на 2012 год большинство продаваемых потребительских телевизоров обеспечивают вход 1080p, преимущественно через HDMI, и поддерживают полное разрешение высокой четкости. Разрешение 1080p доступно во всех типах телевизоров, включая плазменные, ЖК-дисплеи, DLP с передней и задней проекцией, а также ЖК-проекционные телевизоры. Для отображения сигналов 1080i60, основанных на материале, снятом на пленку, в некоторых новых 1080p-дисплеях начинает применяться схема, называемая обратным 3:2 pulldown (обратное телекино), которая позволяет получить изображение в истинном качестве 1080p из программ 1080i60, снятых на пленку. Аналогично, контент с частотой 25 кадров в секунду, транслируемый в формате 1080i50, может быть деинтерлейсирован до 1080p без потери качества или разрешения. Производители AV-оборудования приняли термин Full HD для обозначения способности телевизора отображать все доступные HD-разрешения вплоть до 1080p. Однако этот термин может вводить в заблуждение, поскольку он не гарантирует, что телевизор способен воспроизводить цифровое видео со всеми частотами кадров, закодированными в исходных файлах с разрешением 1920 x 1080 пикселей. В частности, телевизор с маркировкой "Full HD" не обязательно поддерживает формат 1080p24, что может вызывать путаницу у потребителей. DigitalEurope (ранее EICTA) поддерживает программу сертификации HD Ready 1080p, которая требует от сертифицированных телевизоров поддержки форматов 1080p24, 1080p50 и 1080p60 без пере- и недосканирования, а также искажения изображения.
Компьютерные мониторы
Большинство широкоэкранных мониторов на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и жидкокристаллических дисплеев (ЖКД) могут изначально отображать контент в формате 1080p. Например, широкоэкранные мониторы WUXGA поддерживают разрешение 1920 × 1200, что позволяет отображать изображение в формате 1080p (1920 × 1080) пиксель в пиксель. Кроме того, многие 23-, 24- и широкоэкранные ЖК-мониторы используют 1920 × 1200 в качестве собственного разрешения; 30-дюймовые дисплеи могут отображать разрешение выше 1080p, вплоть до 2560 × 1600 (1600p). Многие 27-дюймовые мониторы имеют собственное разрешение 2560 × 1440 и, следовательно, работают в формате 1440p.
Ноутбуки
В 2011 году Sony выпустила свой первый ноутбук Vaio с разрешением 1080p, модель VPCCB17FG, а поскольку в 2017 году Asus также представила свой первый 4K ноутбук GL502, ранее выпускавшийся под брендом Republic of Gamers, разрешение 1080p стало сегодня минимальным стандартом для ноутбуков.
Консоли для видеоигр
В то время как оригинальный Xbox от Microsoft, выпущенный в 2001 году в рамках шестого поколения видеоигровых консолей, мог поддерживать выход 1080i лишь в ограниченных случаях, поддержка 1080p началась с выпуска седьмого поколения домашних видеоигровых консолей в 2005 году. И Xbox 360, и PlayStation 3 были способны выводить изображение в 1080p, в то время как Wii не поддерживала это разрешение. Все домашние видеоигровые консоли восьмого поколения, которое началось в 2012 году с выпуска Wii U, поддерживали выход 1080p. Аппаратные ревизии и новые модели, представленные Sony и Microsoft для своих консолей PlayStation 4 и Xbox One, добавили возможность вывода изображения в 4K UHD – разрешение значительно выше 1080p. Более того, это улучшение вычислительной мощности в середине жизненного цикла консолей также означало значительный скачок в способности игровых консолей рендерить игровой контент в разрешении 1080p или выше, без использования масштабирования. Nintendo Switch, при подключении к док-станции, способна выводить изображение в 1080p.
Камеры
Многие камеры – профессиональные и любительские, экшн-камеры и видеокамеры, включая зеркальные фотоаппараты и другие устройства со встроенными камерами, такие как ноутбуки, смартфоны и планшетные компьютеры, – могут записывать видео в разрешении 1080p24, 1080p25, 1080p30 или 1080p60, часто кодируя его в прогрессивном сегментированном формате кадров.