Фундаментальний будівельний блок цифрових зображень

Кожне цифрове зображення — це сітка пікселів, розташованих у рядках і стовпцях. Один піксель відображає один колір з палітри мільйонів можливих кольорів (зазвичай 16,7 мільйона у стандартних дисплеях). Людське око сприймає ці крихітні кольорові квадрати як безперервні зображення.

Приклад: дисплей 1920×1080 має 1,920 пікселів по горизонталі та 1,080 пікселів по вертикалі, що загалом становить 2,073,600 окремих пікселів.

Один мільйон пікселів, стандартна одиниця для вимірювання роздільної здатності камери

Мегапікселі вказують на загальну кількість пікселів у сенсорі зображення або фотографії. Більша кількість мегапікселів дозволяє робити більші відбитки, мати більшу гнучкість кадрування та фіксувати дрібніші деталі. Однак мегапікселі — це не все; розмір пікселя, якість об'єктива та обробка зображення також мають значення.

Приклад: 12-мегапіксельна камера знімає зображення з 12 мільйонами пікселів, зазвичай з роздільною здатністю 4000×3000 (4,000 × 3,000 = 12,000,000).

Пропорційне відношення між шириною та висотою

Співвідношення сторін визначає форму вашого зображення або дисплея. Різні співвідношення сторін служать різним цілям, від традиційної фотографії до ультраширокого кінематографа.

• 16:9 — Стандарт для HD/4K відео, більшості сучасних дисплеїв, YouTube
• 4:3 — Класичний формат телебачення, багато старих камер, дисплеї iPad
• 3:2 — Традиційна 35-мм плівка, більшість DSLR-камер, відбитки
• 1:1 — Квадратний формат, пости в Instagram, середньоформатна плівка
• 21:9 — Ультраширокий кінематограф, преміум-монітори, смартфони
• 17:9 (256:135) — Стандарт кінопроекції DCI

1975–1995

Народження цифрової обробки зображень ознаменувало перехід від плівки до електронних сенсорів, хоча роздільна здатність була сильно обмежена через обмеження зберігання та обробки.

• 1975: Перший прототип цифрової камери від Kodak — 100×100 пікселів (0,01 Мп), запис на касетну стрічку
• 1981: Sony Mavica — 570×490 пікселів, зберігання на дискетах
• 1987: QuickTake 100 — 640×480 (0,3 Мп), перша споживча цифрова камера
• 1991: Kodak DCS-100 — 1,3 Мп, $13,000, орієнтована на фотожурналістів
• 1995: Перша споживча мегапіксельна камера — Casio QV-10 з роздільною здатністю 320×240

2000–2010

Виробники камер жорстко конкурували за кількість мегапікселів, швидко зростаючи від 2 Мп до 10 Мп+ у міру дозрівання технології сенсорів та здешевлення пам'яті.

• 2000: Canon PowerShot S10 — 2 Мп стає масовим споживчим стандартом
• 2002: З'являються перші 5-мегапіксельні камери, що відповідають якості 35-мм плівки для відбитків 4×6
• 2005: Canon EOS 5D — 12,8-мегапіксельна повнокадрова DSLR-камера революціонізує професійну фотографію
• 2007: iPhone випускається з 2-мегапіксельною камерою, розпочинаючи революцію у фотографії на смартфонах
• 2009: Середньоформатні камери досягають 80 Мп — Leaf Aptus-II 12
• 2010: Камери смартфонів досягають 8 Мп, конкуруючи з компактними камерами

2010–дотепер

Роздільна здатність відео вибухнула від стандартної чіткості до 4K і далі, тоді як камери смартфонів зрівнялися з професійним обладнанням. Фокус змістився з чистої кількості мегапікселів на обчислювальну фотографію.

• 2012: Випущено перші 4K-телевізори — 3840×2160 (8,3 Мп) стає новим стандартом
• 2013: Камери смартфонів досягають 13 Мп з передовою обробкою зображень
• 2015: YouTube підтримує завантаження 8K-відео (7680×4320)
• 2017: Кінокамери знімають 8K RAW — RED Weapon 8K
• 2019: Samsung Galaxy S20 Ultra — 108-мегапіксельний сенсор камери смартфона
• 2020: 8K-телевізори стають доступними для споживачів, 12K-кінокамери у виробництві
• 2023: iPhone 14 Pro Max — 48 Мп з обчислювальною фотографією

2024 і далі

Зростання роздільної здатності триває для спеціалізованих застосувань, але споживчий фокус зміщується на HDR, динамічний діапазон, продуктивність при слабкому освітленні та зображення, покращені за допомогою ШІ.

• 16K-дисплеї розробляються для VR/AR та медичної візуалізації
• Кінокамери досліджують 16K і вище для гнучкості у VFX
• Обчислювальна фотографія замінює чистий приріст роздільної здатності
• Апскейлінг за допомогою ШІ робить зйомку з нижчою роздільною здатністю життєздатною
• Створення гігапіксельних панорам для наукових та художніх застосувань
• Світлові поля та голографічні зображення можуть переосмислити 'роздільну здатність'

1280×720 пікселів

0,92 Мп (921,600 загальних пікселів)

Перший поширений стандарт HD, який досі часто використовується для стрімінгу, ігор з високою частотою кадрів та бюджетних дисплеїв.

Поширені застосування:

• Стрімінг YouTube 720p
• Монітори початкового рівня
• Ігри з високою частотою кадрів (120 Гц+)
• Відеоконференції

1920×1080 пікселів

2,07 Мп (2,073,600 загальних пікселів)

Основний стандарт HD з 2010 року. Відмінна чіткість для екранів до 50 дюймів. Найкращий баланс між якістю та розміром файлу.

Промисловий стандарт для:

• Диски Blu-ray
• Більшість моніторів (13–27 дюймів)
• PlayStation 4/Xbox One
• Професійне відеовиробництво
• Стрімінгові сервіси

2560×1440 пікселів

3,69 Мп (3,686,400 загальних пікселів)

Золота середина між 1080p та 4K, що пропонує на 78% більше пікселів, ніж Full HD, без вимог до продуктивності 4K.

Переважно для:

• Ігрові монітори (27-дюймові, 144 Гц+)
• Редагування фотографій
• Висококласні смартфони
• Стрімінг YouTube 1440p

3840×2160 пікселів

8,29 Мп (8,294,400 загальних пікселів)

Поточний преміум-стандарт, що пропонує в 4 рази більше пікселів, ніж 1080p. Вражаюча чіткість на великих екранах, дозволяє гнучке кадрування в пост-продакшні.

Преміум-стандарт для:

• Сучасні телевізори (43+ дюймів)
• PS5/Xbox Series X
• Netflix 4K
• Професійне відео
• Висококласні монітори (32+ дюймів)

7680×4320 пікселів

33,18 Мп (33,177,600 загальних пікселів)

Стандарт наступного покоління, що пропонує в 4 рази більшу роздільну здатність, ніж 4K. Неймовірна деталізація для величезних екранів, надзвичайна гнучкість кадрування.

Нові застосування:

• Преміум-телевізори (65+ дюймів)
• Кінокамери
• YouTube 8K
• VR-гарнітури
• Підготовка контенту до майбутнього

12288×6912 пікселів

84,93 Мп (84,934,656 загальних пікселів)

Передовий край кінокамер. Виняткова гнучкість для рефреймінгу, VFX та підготовки висококласних продуктів до майбутнього.

Ультрапрофесійні застосування:

• Blackmagic URSA Mini Pro 12K
• Голлівудські VFX
• Кінотеатри IMAX
• Друк білбордів з відео

Digital Cinema Initiatives — технічні специфікації Голлівуду для цифрового кіно

Заснований у 2002 році великими студіями для заміни 35-мм плівки цифровою проекцією, зберігаючи або перевищуючи якість плівки.

• Ширші співвідношення сторін, ніж споживче 16:9 (приблизно 17:9)
• Оптимізовано для розмірів екранів кінотеатрів (до 60+ футів у ширину)
• Професійний колірний простір DCI-P3 (ширший діапазон, ніж споживчий Rec. 709)
• Вищі бітрейти та глибина кольору, ніж у споживчих форматах
• Вбудований захист та шифрування контенту

Кінематографічні та споживчі стандарти розійшлися з технічних та практичних причин:

• DCI 4K - це 4096×2160, а UHD 4K - 3840×2160 — у DCI на 6,5% більше пікселів
• Співвідношення сторін: DCI - 1,9:1 (кінематографічне), а UHD - 1,78:1 (16:9 телевізійне)
• Колірний простір: DCI-P3 (кіно) проти Rec. 709/2020 (споживче)
• Частота кадрів: DCI орієнтується на 24 кадри/с, UHD підтримує 24/30/60 кадрів/с

Потреби в роздільній здатності залежать від розміру вихідного зображення та гнучкості кадрування.

• 12–24 Мп: Ідеально для вебу, соціальних мереж, відбитків до 11×14 дюймів
• 24–36 Мп: Професійний стандарт, помірна гнучкість кадрування
• 36–60 Мп: Мода, пейзаж, мистецтво — великі відбитки, значна постобробка
• 60 Мп+: Середній формат, архітектура, предметна фотографія з максимальною деталізацією

Роздільна здатність відео впливає на зберігання, продуктивність редагування та якість доставки.

• 1080p: YouTube, соціальні мережі, телебачення, веб-контент
• 1440p: Преміум YouTube, ігрові стріми з високою деталізацією
• 4K: Професійні виробництва, кіно, стрімінгові сервіси
• 6K/8K: Висококласне кіно, робота з VFX, підготовка до майбутнього, екстремальний рефреймінг

Підбирайте роздільну здатність до розміру екрана та відстані перегляду для оптимального досвіду.

• 24-дюймовий монітор: 1080p ідеально, 1440p для продуктивності
• 27-дюймовий монітор: 1440p — золота середина, 4K для професійної роботи
• 32-дюймовий+ монітор: мінімум 4K, 5K/6K для редагування фото/відео
• Телевізор 43–55 дюймів: стандарт 4K
• Телевізор 65+ дюймів: мінімум 4K, 8K корисний при близькому перегляді

Роздільна здатність друку залежить від розміру та відстані перегляду.

• 4×6 дюймів при 300 DPI: 2,16 Мп (будь-яка сучасна камера)
• 8×10 дюймів при 300 DPI: 7,2 Мп
• 11×14 дюймів при 300 DPI: 13,9 Мп
• 16×20 дюймів при 300 DPI: 28,8 Мп (потрібна камера з високою роздільною здатністю)
• Білборд: 150 DPI достатньо (переглядається з відстані)

1080×1080 до 1920×1080 (1–2 Мп)

Соціальні платформи сильно стискають зображення. Вища роздільна здатність дає мінімальну користь і уповільнює завантаження.

• Instagram макс: 1080×1080
• YouTube: 1080p достатньо для більшості
• TikTok: 1080×1920 оптимально

Мінімум 24–45 Мп

Доставка клієнтам, великі відбитки та гнучкість кадрування вимагають високої роздільної здатності.

• Комерційна робота: 24 Мп+
• Редакційна: 36 Мп+
• Художні відбитки: 45 Мп+

Максимум 1920×1080 (оптимізовано)

Збалансуйте якість зі швидкістю завантаження сторінки. Надавайте 2× версії для дисплеїв Retina.

• Головні зображення: <200 КБ стиснуті
• Фотографії продуктів: 1200×1200
• Retina: ресурси з 2× роздільною здатністю

1440p при 144 Гц або 4K при 60 Гц

Збалансуйте візуальну якість з частотою кадрів залежно від типу гри.

• Змагальні: 1080p/144 Гц+
• Казуальні: 1440p/60-144 Гц
• Кінематографічні: 4K/60 Гц

• Знімайте з вищою роздільною здатністю, ніж формат доставки, для гнучкості
• Більше мегапікселів ≠ краща якість — розмір сенсора та об'єктив мають більше значення
• Підбирайте співвідношення сторін до призначеного виходу (16:9 відео, 3:2 фото)
• Зйомка в RAW зберігає максимальну деталізацію для постобробки

• 8K відео: ~400 ГБ на годину (RAW), плануйте зберігання відповідно
• Використовуйте проксі для редагування 4K+, щоб підтримувати плавний робочий процес
• Стискайте веб-зображення — 1080p JPEG при 80% якості є непомітним
• Архівуйте оригінали, доставляйте стиснені версії

• 27-дюймовий монітор: 1440p ідеально, 4K — надлишково на звичайній відстані
• Правило розміру телевізора: сидіть на відстані 1,5× діагоналі екрана для 4K, 3× для 1080p
• Ігри: надавайте перевагу частоті оновлення над роздільною здатністю для змагальних ігор
• Професійна робота: точність кольору > роздільна здатність для редагування фото/відео

• Зменшуйте масштаб 4K до 1080p для доставки в Інтернет — виглядає чіткіше, ніж нативне 1080p
• Використовуйте прискорення GPU для редагування відео 4K+
• Стрімте в 1440p, якщо пропускна здатність обмежена — краще, ніж ривками 4K
• Апскейлінг за допомогою ШІ (DLSS, FSR) дозволяє грати з вищою роздільною здатністю

Людське око має роздільну здатність приблизно 576 мегапікселів. Однак лише центральні 2° (центральна ямка) наближаються до цієї щільності — периферичний зір має значно нижчу роздільну здатність.

Найбільша фотографія, коли-небудь створена, має 365 гігапікселів — це панорама Монблану. У повній роздільній здатності для її відображення в натуральну величину знадобилася б стіна з 4K-телевізорів шириною 44 фути.

Ширококутна камера 3 телескопа Габбл знімає 16-мегапіксельні зображення. Хоча це скромно за сучасними стандартами, відсутність атмосферних спотворень та спеціалізовані сенсори створюють неперевершену астрономічну деталізацію.

35-мм плівка має приблизно 24 Мп еквівалентної роздільної здатності при оптимальному скануванні. Цифрові технології перевершили якість плівки близько 2005 року з доступними камерами на 12 Мп+.

Перший телефон з камерою (J-SH04, 2000) мав роздільну здатність 0,11 Мп — 110 000 пікселів. Сучасні флагмани мають у 400 разів більше пікселів — 48–108 Мп.

На типових відстанях перегляду 8K не дає видимих переваг над 4K на екранах менше 80 дюймів. Маркетинг часто перевищує можливості людського зору.

Так, якщо ви сидите на відстані до 5 футів. На більшій відстані більшість людей не зможуть відрізнити 4K від 1080p. Однак контент 4K, HDR та краща обробка в 4K-телевізорах все ще надають цінність.

Ймовірно, через недостатній бітрейт або освітлення. 4K з низьким бітрейтом (менше 50 Мбіт/с) показує більше артефактів стиснення, ніж 1080p з високим бітрейтом. Крім того, 4K виявляє тремтіння камери та проблеми з фокусуванням, які 1080p маскує.

При 300 DPI: 4×6 потребує 2 Мп, 8×10 — 7 Мп, 11×14 — 14 Мп, 16×20 — 29 Мп. На відстані перегляду понад 2 фути достатньо 150-200 DPI, що зменшує вимоги вдвічі.

Ні, вища роздільна здатність знижує продуктивність. 4K вимагає в 4 рази більше потужності GPU, ніж 1080p, для тієї ж частоти кадрів. Для змагальних ігор 1080p/1440p з високою частотою оновлення краще, ніж 4K з низькою.

Крихітні сенсори смартфонів жертвують якістю пікселів заради їх кількості. 12-мегапіксельна повнокадрова камера перевершує 108-мегапіксельні смартфони завдяки більшому розміру пікселів, кращим об'єктивам та вищій якості обробки. Телефони використовують об'єднання пікселів (комбінування 9 пікселів в 1) для кращих 12-мегапіксельних зображень.

4K (DCI) — це 4096×2160 (співвідношення сторін 17:9) для кіно. UHD — це 3840×2160 (16:9) для споживчих телевізорів. Маркетинг часто називає UHD '4K' взаємозамінно, хоча технічно UHD має на 6,5% менше пікселів.

Тільки якщо екран величезний (80+ дюймів) і ви сидите дуже близько (менше 4 футів). Для типових 55-65-дюймових телевізорів на відстані 8-10 футів людський зір не може розрізнити різницю між 4K та 8K.

Бітрейт. 1080p Blu-ray в середньому має 30-40 Мбіт/с, тоді як Netflix 1080p використовує 5-8 Мбіт/с. Вище стиснення створює артефакти. 4K Blu-ray (80-100 Мбіт/с) значно перевершує стрімінг 4K (15-25 Мбіт/с).