HD-качество: что это означает и как работает

Наверняка вы не раз слышали фразы «HD-качество», «HD-каналы», видели обозначения HD и Full HD на наклейке на телевизоре, в описании телеканала, на кнопке видеоплеера. Что они значат и не очередная ли это маркетинговая уловка — давайте разбираться!

Что такое HD-качество простыми словами

HD (от английского High Definition — «высокая чёткость») — это общее обозначение картинки высокой чёткости, заметно более детальной, чем в стандартном формате (SD, Standard Definition).

Принцип довольно простой. Любой экран состоит из пикселей — крошечных точек (квадратиков), каждый из которых в конкретный момент светится своим цветом. Из них собирается всё, что мы видим: текст, фото, видео. Чем больше пикселей находится на экране, тем выше разрешение, а значит — выше детализация изображения.

Разрешение записывают двумя числами, например 1280×720. Первое число — количество точек по горизонтали, второе — по вертикали. То есть кадр HD состоит из 1280 столбцов и 720 строк, а всего в нём набирается почти миллион пикселей. И HD — это только первая ступенька высокой чёткости. Дальше идут Full HD, Ultra HD и другие форматы, каждый со своим числом точек.

Чем HD отличается от SD, Full HD, 2K, 4K и 8K

Все эти названия описывают одно и то же — количество точек в кадре, только на разных уровнях. Чем выше разрешение, тем больше деталей вмещает картинка при том же размере экрана.

У SD (Standard Definition, «стандартная чёткость») нет одного жёстко закреплённого числа пикселей — в разных стандартах и контекстах встречаются варианты: 720×576, 640×480, 640×360.

HD и Full HD. Базовый HD — это 1280×720. Full HD — разрешение 1920×1080.

2K и 4K. Строго «2K» относится к цифровому кино и означает 2048 точек по горизонтали, но в быту так почти всегда называют QHD, разрешение 2560×1440. С 4K похожая история: у телевизоров и мониторов это 3840×2160, а в кинопроизводстве под 4K понимают чуть более широкий кадр 4096×2160.

8K. Верхний на сегодня уровень — 7680×4320, вчетверо больше точек, чем в 4K. Телевизоры с таким разрешением уже продаются, но контента под них выпущено совсем мало.

Откуда столько названий: HD Ready, Full HD, Ultra HD

Разнобой в названиях вокруг HD — это наследие маркетинга. Названия вводили производители, чтобы отделить свои новинки от предыдущего поколения, и некоторые ярлыки прижились.

• HD Ready означает, что телевизор принимает HD-сигнал и имеет разрешение 1280×720.
• Full HD — это вариант HD-телевидения с ещё большим разрешением. Этот термин был введён для того, чтобы отличить разрешение 1920×1080 точек от разрешения HD 1280×720 точек.
• Ultra HD — обозначение разрешения 3840×2160 (4K).

Что означают буквы p и i рядом с числом

Рядом с разрешением часто стоит буква: 720p, 1080p, 1080i. Речь не о качестве, а о типе развёртки — способе, которым кадр выводится на экран. На движении это заметно.

При прогрессивной развёртке (буква p, от «progressive» — прогрессивный) экран рисует каждый кадр целиком, строку за строкой. При чересстрочной (буква i, от «interlaced» — переплетённый) кадр делится на два полукадра: сначала показываются нечётные строки, следом чётные, и они сменяют друг друга так быстро, что глаз видит цельную картинку. Чересстрочная развёртка экономит поток данных, но у неё есть слабое место — на быстром движении края движущихся предметов становятся зубчатыми, и изображение теряет часть чёткости. Поэтому при прочих равных прогрессивная развёртка предпочтительнее. Традиционное спутниковое и кабельное телевидение часто использует 1080i, чтобы уместиться в отведённую полосу, а вот онлайн-сервисы и часть IPTV всё чаще переходят на прогрессивный 1080p.

Число рядом с буквой (24, 25, 30, 50, 60) — это кадры в секунду. Чем оно больше, тем плавнее движение. Кино традиционно снимают в 24 кадрах, привычное телевидение идёт в 25 или 50, а игры и спортивные трансляции выигрывают от 60, где каждое быстрое движение видно чётче.

Что такое битрейд и почему он влияет на качество

Бывает так, что даже при просмотре видео в HD-качестве картинка всё равно выглядит мутной, замыленной, на резких движениях рассыпается на квадратики.

Дело в том, что высокое разрешение само по себе ещё не означает хорошую картинку. Оно говорит лишь о том, сколько пикселей содержит кадр. За заполнение отвечает битрейт — то, сколько данных тратится на каждую секунду видео. Представьте таблицу с большим числом ячеек. Ячеек может быть очень много, но если заполнять их наспех, картинка в итоге всё равно получится грубой.

Уменьшают битрейт с помощью сжатия. Видео сжимают, чтобы оно уместилось в канал связи и не весило слишком много, и при сильном сжатии часть деталей просто отбрасывается. Сильнее всего это заметно на сложных сценах, спортивных трансляциях: быстрое движение, плавные переходы цвета в небе или на воде, мелкая фактура.

Поэтому один и тот же фильм в одном и том же разрешении может выглядеть по-разному в зависимости от источника. На диске Blu-ray на картинку тратятся десятки мегабит в секунду, и она получается насыщенной и детальной. А вот у фильма в бесплатном онлайн-плеере битрейт может быть в разы ниже, и при формально одинаковом разрешении разница в чёткости будет видна невооружённым глазом.

Когда разница заметна: размер экрана и расстояние

Ещё одно частое заблуждение — что больше пикселей всегда лучше. Но разницу между разрешениями видно не в любых условиях, она зависит от размера экрана и расстояния, с которого вы смотрите.

Чем меньше экран и чем дальше вы от него сидите, тем труднее глазу различить отдельные точки, а с ними и разницу между разрешениями. На экране смартфона HD и Full HD вблизи ещё можно отличить, а вот Full HD и 4K там почти сливаются — точки и так слишком мелкие. На большом же телевизоре, к которому вы подходите близко, разница будет хорошо видна.

Есть и точные ориентиры от инженеров Общества специалистов кино и телевидения (SMPTE). На популярной диагонали в 50 дюймов картинку в Full HD комфортно смотреть примерно с двух метров. Чтобы увидеть всю разницу, которую даёт 4K на той же диагонали, придётся подойти уже метра на полтора ближе, к отметке около 90 см. А для 8K на бытовых экранах порог различимости становится таким близким, что в обычной гостиной глаз преимущества над 4K почти не замечает.

Где и как смотреть в HD

Получить HD-картинку на экране можно несколькими способами.

Спутниковое телевидение. Каналы приходят к вам уже в готовом виде, и качество задаёт вещатель. То есть какое бы высокое разрешение ни поддерживал телевизор, канал вы увидите в том стандарте, в котором он вещает. Если канал идёт в SD, телевизор с поддержкой 4K не превратит его в 4K.

Кабельное телевидение и IPTV. Здесь та же логика. Разрешение зависит от того, в каком виде оператор отдаёт канал.

Онлайн-сервисы. Видеосервисы и онлайн-кинотеатры сегодня предлагают Full HD и 4K, а качество вы часто можете выбрать вручную в настройках плеера. Главное условие для них — скорость интернета.

Диски. Blu-ray остаётся одним из лучших бытовых источников картинки, без сильного сжатия: обычный Blu-ray несёт Full HD, а Ultra HD Blu-ray — 4K с высоким битрейтом. Для дисков нужен соответствующий проигрыватель.

Файлы. Скачанный ролик или фильм воспроизводится с любого устройства, лишь бы оно поддерживало разрешение и формат файла.

Почему часть каналов до сих пор идёт в SD

Даже теперь, когда HD давно стал нормой, немало каналов по-прежнему вещает в обычном SD. Причина у всех видов ТВ одна — HD-картинка занимает в разы больше места в эфире или в кабеле, а место это стоит денег. К тому же не всякий канал снимает и хранит вещание в высокой чёткости. У регионального или архивного контента исходник нередко просто SD.

Эфирное ТВ. Бесплатные федеральные каналы собраны в мультиплексы — пакеты, которые целиком умещаются в одну частоту. Чтобы вписать в такой пакет сразу десяток каналов, их вещают в SD. В HD столько каналов в одну полосу не поместилось бы. Поэтому бесплатное цифровое эфирное ТВ в России пока остаётся стандартной чёткости, а HD в эфире идёт лишь в тестовом режиме.

Спутник. Места на спутнике мало, и стоит оно дорого, поэтому оператору выгоднее раздать его под большее число каналов. Популярные каналы получают отдельную HD-версию, а нишевые остаются в SD. Заодно SD-дубль выручает тех, у кого стоит старый ресивер без поддержки HD.

Кабель и IPTV. Здесь ёмкости больше, но SD-версии часто держат ради совместимости со старыми приставками и потому, что переводить в HD весь пакет, вплоть до мелких каналов, оператору невыгодно.

Что нужно, чтобы смотреть видео в HD

Это зависит от того, как именно вы смотрите видео.

Для спутникового и кабельного ТВ главное — чтобы телевизор и приставка поддерживали нужный стандарт вещания. Тогда HD-канал вы получите таким, каким его передают.

Для онлайн-просмотра решает скорость интернета. Причём для картинки важна не столько максимальная скорость по тарифу, сколько стабильность соединения. Вот ориентиры, на которые опираются сами видеосервисы.

Цифры при современных скоростях интернета кажутся подозрительно маленькими, но нужно понимать, что это скорость на один экран и при условии, что интернет в этот момент ничем больше не занят. Если дома параллельно смотрят видео на другом устройстве, идёт загрузка или созвон, запас нужен больше. И скорость, и расход к тому же зависят от кодека: современные вроде HEVC и AV1 умещают ту же картинку в меньший поток, так что числа в таблице стоит считать ориентировочными.

Для дисков нужен проигрыватель, который умеет читать нужный формат: обычный Blu-ray-плеер для Full HD и плеер с поддержкой Ultra HD Blu-ray для 4K.

Для файлов с высоким разрешением, особенно тяжёлых 4K-роликов, иногда всплывают свои сложности. Чаще всего причины две.

Первая — файл не открывается или тормозит. Обычно дело в кодеке: это программа, которая умеет распаковывать конкретный формат видео, и если нужного нет, картинка не проигрывается. Помогает установка свежего проигрывателя или другого, с поддержкой нужных форматов. Реже виновата сама техника — старому или слабому устройству может не хватать мощности на 4K.

Вторая всплывает при просмотре 4K с телевизора или компьютера через кабель. Часто виноват сам HDMI-кабель. Старые его версии не пропускают весь поток 4K сразу, и система молча жертвует то плавностью движения, то яркими цветами (HDR), лишь бы уместиться. Картинка вроде бы 4K, а детали и плавность теряются. Проще всего сразу заменить его на кабель поновее — на коробке таких стоит пометка Ultra High Speed, они рассчитаны как раз на 4K.

Почему качество может падать во время просмотра

Случается, что вы включаете ролик в интернете, он идёт чётко, а через минуту сам собой становится мыльным, потом снова выправляется. Это не поломка, а, наоборот, задумка.

Онлайн-сервисы используют адаптивный поток. Плеер постоянно следит за тем, какую скорость реально выдаёт ваше соединение прямо сейчас, и на ходу подстраивает качество под неё. Скорость просела — картинка тихо переключилась на разрешение пониже, чтобы видео не встало на паузу и не начало подгружаться. Скорость восстановилась — качество вернулось. Часто плеер меняет качество без предупреждения, и человек может весь вечер смотреть на 4K-телевизоре контент, который сервис незаметно отдаёт в Full HD или ниже.

Тот же принцип объясняет, почему видео иногда сначала грузится в низком качестве, а хорошая картинка появляется через несколько секунд. Плеер заранее накапливает небольшой запас видео вперёд (буфер), чтобы сгладить неровности скорости. Пока буфер набирается, качество занижено, а потом подтягивается. Если же соединение нестабильное и запаса не хватает, начинаются подвисания и те самые скачки качества.

На спутниковом, кабельном и обычном IPTV так не бывает. Там канал идёт ко всем сразу в постоянном качестве и под скорость конкретного зрителя не подстраивается — снижать разрешение, лишь бы не подвисало, тут просто некому. Если сигнал слабеет (скажем, на спутнике в сильный дождь или снег), картинка не теряет чёткость плавно, а рассыпается на квадраты, замирает или пропадает совсем. А вот приложения онлайн-кинотеатров работают по правилам стриминга даже на телевизоре, так что там адаптивный поток даёт о себе знать.

Апскейлинг: как из низкого разрешения делают высокое

Если на 4K-телевизор подать картинку в Full HD, экран не оставит её маленькой в углу. Он растянет изображение на все свои точки, а недостающие пиксели дорисует сам, ориентируясь на соседние. Это и есть апскейлинг — программное повышение разрешения.

На современных телевизорах и приставках он работает автоматически. Устройство сглаживает края и достраивает детали, чтобы старое видео не выглядело грубым на большом экране. Результат отличается от настоящего 4K, но с расстояния в пару метров разница часто не бросается в глаза. В играх апскейлинг устроен похоже, а в новых телевизорах его всё чаще берёт на себя специальный процессор обработки изображения, который дорисовывает картинку точнее и без заметной нагрузки.

Апскейлинг тоже не всесилен. Он умно достраивает недостающее, но не может вернуть детали, которых в исходнике никогда не было. Из низкокачественного видео полноценное 4K он не сделает.

Немного истории

Само выражение «высокая чёткость» появилось задолго до знакомых нам цифр и всегда было относительным. Высокой называли ту чёткость, что заметно превосходила предыдущее поколение. Ещё в первой половине XX века на смену механическому телевидению с несколькими десятками строк (горизонтальных линий, из которых складывалась картинка) пришли электронные системы на несколько сотен строк, и уже их для своего времени считали телевидением высокой чёткости.

Ближе к современному пониманию HD подобрались во второй половине века. В 1958 году в Советском Союзе разработали систему «Трансформатор» с разрешением 1125 строк — её создавали для военно-штабной видеосвязи, а не для зрителей. А систематическую работу над телевидением высокой чёткости для широкой публики начали в Японии. После Олимпиады 1964 года в Токио исследования запустила государственная телекомпания NHK. К 1972 году японцы описали аналоговую систему на те же 1125 строк, которая позже стала известна как Hi-Vision.

Первые пробные HD-трансляции через спутник NHK провела в 1989 году, а до полноценного коммерческого вещания дело дошло к 1991 году. В Европе тем временем развивали свой аналоговый стандарт HD-MAC в рамках проекта Eureka. Первый крупный европейский показ HD прошёл на зимней Олимпиаде 1992 года в Альбервиле и летней в Барселоне, но до массового зрителя этот стандарт так и не добрался и к середине 1990-х был свёрнут.

Настоящий прорыв случился с переходом на цифру. Аналоговое HD требовало слишком широкой полосы, и всё изменили методы цифрового сжатия видео, которые позволили упаковать картинку высокой чёткости в разумный поток данных. В 1990-е на этой основе сформировались цифровые стандарты вещания (ATSC в Северной Америке и DVB в Европе), и в начале 2000-х привычное нам цифровое HD-телевидение вышло в мир.

В России опытная эксплуатация ТВ высокой чёткости началась в 2006 году, а 27 апреля 2007 года компания «НТВ-Плюс» запустила первый российский пакет HD-каналов собственного производства: HD Кино, HD Спорт и HD Life. К концу 2013 года абонентская база операторов платных HDTV-каналов в России составила более 7,1 млн домохозяйств. На сегодняшний день HD-телеканалы есть в сетке вещания большинства провайдеров кабельного и IP-телевидения, а также всех спутниковых операторов России.