Состояние 4К-видео на 2018 год.

Дорогой HDMI-кабель — миф или реальная необходимость?

Под каждой темой с HDMI стабильно появляется холивар между владельцами дешёвых и дорогих кабелей. Истина, как всегда, где-то рядом, и я её нашёл.

Начнём с видеосигнала.
Я встречал в интернете целую кучу тестов безымянных китайских кабелей, которые успешно показывали тестовый видеоряд. Есть только одна проблема — все эти кабели показывали видео 1920x1080, а если 4К, то 30fps, 4:2:0, 8bit.
Если вам это ни о чём не говорит, то раскрою военную тайну. Видеосигнал обладает рядом характеристик, которые непосредственно влияют на качество видеоряда.

Обсудим «стандартные» мифы.

Как вы знаете, у интерфейса HDMI есть версии, например 1.4, 2.0 и т.д. Они обозначают те или иные типы данных, одновременно передаваемых по кабелю. Многие производители пишут версию протокола на самом кабеле, например «Кабель HDMI 2.0». Это, конечно, полный бред, так как кабелю без разницы, какие данные по нём идут. Всё равно, что кабель к принтеру назвать «Кабель Windows 7». У кабеля есть одна-единственная характеристика — обеспечиваемая скорость передачи данных. Именно поэтому консорциум HDMI официально называет кабеля по поддерживаемым скоростям. Иными словами, на нормальном кабеле должно быть написано, например, «High Speed HDMI Cable». Кабель  «Ultra High Speed HDMI Cable» — напомню — должен обеспечить скорость передачи данных в 120Gbps.

К слову, даже на алиэкспрессе кабелей с такой надписью нет. Некоторые китайцы, которые похитрее, пишут в название что-то типа «Ultra Quality And High Speed HDMI» или «Ultra HDTV High Speed HDMI». Могут написать и заветную фразу «Ultra High Speed HDMI», но уже в описании будет указано «HDMI 1.4, 10Gbps, 1920x1080» и так далее.

Таким образом, версии кабелей — чистой воды маркетинг. Впрочем, на данный момент True4K не сильно актуально, так как подобные скорости нам выдаёт только HDMI 2.1, а оборудование с ним пока стоит весьма и весьма дорого.

Доступное 4K на максимуме возможностей выглядит следующим образом:
4k@30 4:4:4 10bit (11.14Gbps)
4k@30 4:4:4 12bit (13.37Gbps)
4k@60 4:2:0 10bit (11.14Gbps)
4k@60 4:4:4   8bit (17.82Gbps)

Более слабые режимы рассматривать не будем.

Тест двух кабелей.
 
Подарочный (к телику) безымянный китайский кабель изначально показывал как положено 3840x2160@60 4:2:0 10bit.
Однако пару дней спустя начал сбоить. Периодически пропадали настройки в телике (становились «серыми»). Например, нельзя было включить HDMI UHD Color, регулировку баланса белого и прочее. Падала яркость, как при подключении на другой источник с другими настройками. Переключение битности или субдискретизации вызывало выключение экрана на 2-3 секунды. Всё это говорит о том, что кабель работал нестабильно. Адекватно работал лишь на пониженной частоте или на 8-битном цвете. Длина кабеля — 1,5 метра.

Я посмотрел в интернете, нашёл разборку этого кабеля. Итоги не впечатляющие, хотя и ожидаемые:
1) Ферритовые кольца — пластиковые пустышки (в некоторых экземплярах этих кабелей ферритовые кольца всё же были обнаружены).
2) Три внутренних экрана (из 16, или сколько их там всего) — не распаяны на пины.
3) Половина толщины кабеля — изоляция, оплётка и полимерные нити.
4) Калибр проводов AWG30 вместо AWG24.
5) Экран алюминиевый (медный лучше, но дороже).

Что мы видим? Обычная китайская лотерея. Провода — рандомные, пайка и её качество — рандомные, комплектация — рандомная. Становится ясно, что фраза «любой китайский кабель тянет 4К» на данный момент является ещё одним  мифом. Не любой, и не любое 4К.

Я купил на алике метр нормального китайского кабеля за $15. Хотя и дорого (на амазонах такие по $3), зато работает отлично.

Отличия от предыдущего:
1. Толще, и без ссаной оплётки.
2. Нет ферритовых пустышек — для такой длины не нужны даже настоящие кольца.
2. На кабеле есть надписи и ТТХ.
3. Никаких модных цветных вставок и «красивостей».
4. Литые штекеры без заусенцев и технических швов.
5. Есть поддержка Ethernet. Также в панели больше нельзя выбрать не поддерживаемые режимы типа 60\4:4:4\10.
6. Переключение режимов (битнось, субдискретизация) теперь практически мгновенное, никакого чёрного экрана.

Выводы:
1. Не любой кабель будет тянуть 4К на максимуме возможностей.
2. Цена кабеля никак не привязана к 4К.
3. Дешёвые кабеля могут плохо работать с 4К по причине исключительно некачественного изготовления, а не по причине отсутствия золота в жилах.
4. Дорогой брендовый кабель лишь гарантирует качество сборки, но больше никаких технических отличий от дешёвых нет.
5. Дорогой кабель стоит брать только срочно и на президентские конференции, чтобы точно не подвёл.
6. Ваш старый HDMI-кабель скорее всего потянет все режимы 4К стандарта HDMI 2.0.

Встроенная видеокарта и выделение памяти.

При разрешении 4К, понятное дело, игры требуют больше памяти. Отмечу один нюанс.

Для AMD Ryzen 2200G системная плата выделяет по умолчанию 1 гигабайт оперативной памяти. Многим владельцам, особенно школьникам, кажется это недостаточным количеством, они выделяют 2 гигабайта, и грустят, что нельзя выделить больше. Но на самом деле это и не нужно.

Дело в том, что у встроенной видеокарты своей памяти нет, и она использует исключительно медленную системную. Это значит, что, при наличии 16 гигабайт, нам остаётся для прочих нужд всего 15 гигабайт. Если же мы выделим 2 гигабайта для нужд видеокарты, то нам останется лишь 14 гигабайт оперативной памяти. К счастью, нам не нужно заниматься ручным выделением памяти вообще, так как Windows 10 при необходимости выделяет необходимую память сама и автоматически. Самое важное: памятью, которая выделена в БИОСе для видеокарты, может пользоваться только видеокарта, оставшейся же системной памятью могут пользоваться все программы и игры в том числе.
Как видно, выделять видеокарте много памяти наоборот — вредно. Это фактически выведенная из эксплуатации память, используемая только в играх. На заграничных железячных порталах хорошо протестировали быстродействие игр с видеопамятью, выделяемой БИОСом и выделяемой виндой. Разницы не оказалось никакой. Я и сам запустил игру, требующую 2 гигабайта видеопамяти (Far Cry 5). Всё прекрасно запустилось, а в настройках было отображено примерно следующее: «Используется 2048 Мб из 1024 МБ видеопамяти.»

Вывод: никаких увеличений видеопамяти для встроенных адаптеров производить не стоит, возможно, есть смысл даже уменьшить.

(Кто вообще будет играть на встройке в 4К? Но на всякий случай написал)

Программы 4К и DPI.

На данный момент привычного софта, заточенного под 4К* я обнаружил мало. По крайней мере того, что мне нужен.
*Под поддержкой 4К будем иметь в виду встроенное масштабирование интерфейса под мониторы и телевизоры 4К.

Что же поддерживает 4К?
Очевидно Windows 10 и браузер Edge.
Также Firefox, который после версии 57 — там интерфейс другой. Но в той лисе не ставятся старые и не подписанные плагины. Так что переезд может быть болезненным.
Один из скинов Aimp 4 — который векторный. Причём такой — большой, некомпактный, непривычный.
Другие новые программы и новые версии старых.

Что же делать со старыми нужными программами?
Я в панели винды устанавливаю значение 300% DPI и всё. Этот момент, однако, стоит обговорить более детально.

Как Windows занимается масштабированием? Если в программе заложены возможности масштабирования, то программа занимается масштабирование сама. Но таких программ не много. С остальными происходит следующий невероятно хитрый ход конём: винда сообщает программе, что та работает в экране 1280x720 (HD), а потом просто растягивает получившийся результат до 3840x2160 (4К) — шах и мат, атеисты! В результате такого финта мы имеем идеально отмасштабированные все элементы интерфейса, просто от и до — никаких глюков и багов. Но, естественно, всё замылено апскейлом.

И это здорово, пока дело не доходит до главного достоинства 4К дисплея — отображения картинок, видео и текста. Если под раздачу псевдомасштабирования попали соответствующие программы, то… наша любимая фотка с зеркалки тоже показывается просто апскейлом с HD. Фильмы все тоже превращаются в мыльное HD.

Чтобы всё вернуть на свои места, в свойствах просмотрщика картинок и видеоплеера нужно выбрать соответствующую настройку совместимости, а именно — дать программе самой решать вопросы с DPI. Однако, так как таких программ пока весьма мало — получается банальное отключение масштабировани. Интерфейс программы получается микроскопическим, зато содержимое мы видим в 4К. Я даже пробовал сделать 4K-скин для KMPlаyer — но засада в том, что всё меню и настройки, переключения языка и все места, которые используют свои старые библиотеки, не управляются никак. Мы видим узкую строчку ниспадающего списка, текст в которой вписан шрифтом, которые в неё не умещается. И это в лучшем случае.

Настройки KMPlayer.
LAV-ускорение:
DXVA (Copy-Back)
Hardware Acceleration — AMD Radeon Vega 8*

*Для Ryzen 2200G

Выводы: софт 4К неспешно, но внедряется. Старые версии софта обречены работать через апскейл.

Контент 4К.

Вопреки заявлениям староверов, контента в 4К теперь предостаточно. Все новые фильмы и мультики уже выходят в 4K UHD — смотри не хочу. Студии даже апскейлят старые, но это не про нас. Я смотрел «Bladerunner 2049» и Дискавери «Планета Земля 2». Что до Ютуба, то топовые обзорщики железа уже давно перешли на 4К — обзоры своего процессора и системника я смотрел в 4К. Так же в 4К выходят некоторые юмористические блоги. И это не апскейл, бюджет им позволяет. Всё ярко и чётко. В добавок ко всему изменилась политика Ютуба по поводу сжатия видео (уже который раз) — теперь до не приличия сжимается даже FullHD (1920x1080), и всё в угоду 4К. В поиске ютуба задайте фильтр 4К и исследуйте новые миры.

Касаемо домашнего контента — 4К снимают смартфоны, экшн-камеры и видеорегистраторы, ряд компакт-камер и зеркалки.

Выводы: 640К 4К хватит всем и каждому.


Накопители и передача контента 4К.

С передачей контента 4К на телевизор картина следующая.

1) Внутренний накопитель самый стабильный и быстрый.
Недостатки: актуально только для компьютера. У телевизоров его нет, у дешёвых приставок тоже.

2) Гигабитная сеть так же обеспечивает отличную скорость.
Недостатки: не все телевизоры и приставки поддерживают непосредственное получение данных, например по SMB. В Tizen, например, такого нет. Нужно использовать DLNA со всеми вытекающими. У меня Samsung по DLNA часть файлов не увидел (ошибка «плохой формат»), хотя с флешки их читает на ура. Если вы варитесь в этой теме — хорошо, нет — танцы с бубном.

3) Порт USB 3.0 обеспечивает достаточную скорость для любого современного 4К видео.
Недостатки: даже новые телевизоры часто комплектуются портами 2.0, малейшие ошибки на диске\флешке приводят к остановке фильма.

4) Порт USB 2.0 обеспечивает достаточную скорость для воспроизведения лёгких 4К видео.
Недостатки: тяжёлые 4К (UHD 10bit) играет с фризами. Перемотка может длиться десятками секунд.
Медленные флешки, адаптеры USB, кабеля внешних дисков, ошибки на дисках, фрагментированность — и всё, 4К-фильм просто останавливается и начинается сначала. Я не смог нормально посмотреть 80 гиговый фильм через этот порт, приходилось перематывать в местах фризов.

5) Wi-Fi. C 802.11n максимум можно рассчитывать на Ютуб, с 802.11ac быстродействие на уровне USB 2.0.
Недостатки: сильная зависимость от соседей, электроприборов и бурь на Солнце. Сильная зависимость от железа — чипы точек доступа от таких потоков могут перегреваться, телевизор воспринимает такие фризы как обрыв сигнала и перестаёт играть. Мой мини-NAS 802.11ас с DLNA не справился с задачей — связь оборвалась через 10 минут, хотя он стоял рядом с телевизором.

Выводы:

Самое простое.
1. Лучший вариант во все времена — это винда по HDMI. Все прелести цивилизации, никаких танцев с бубном и прочего.
2. Далее — порты USB. Для дефрагментированных носителей без бэдов, с надёжными короткими кабелями, высокой скоростью чтения.

Парилово.
3. Гигабитная сеть — это и провода, и DLNA. В общем, придётся постараться.
4. Wi-Fi не стабилен и в плане железа, и в плане волн. Чистая удача.

После покупки телика я перепробовал все варианты, нормально 100% времени работал только вариант на винде. Остальные: «Ура, работает! Ой, не работает...»

Железо.

На данный момент дёшево можно смотреть «правильное» 4К-видео двумя способами:
1. Установить видеокарту NVIDIA GeForce GT 1030 (например MSI PCI-Ex GeForce GT 1030 Low Profile OC 2GB GDDR5).
2. Установить процессор AMD Ryzen 2200G.

В этих устройствах есть аппаратная поддержка кодеков H.264 иH.265.

Касаемо приставок на Андроид — пока ни одна не сыграла все тестовые видео Jelly Fish (http://jell.yfish.us/) без лагов. А те, которые играют, обойдутся как комп на винде.


Режимы для Windows.

Домашний кинотеатр.
Всё телевидение и ютуб вещает в 4:2:0/8, фильмы и мультики на блюрэй могут быть 4:2:0/10.
То есть, для домашнего кинотеатра формат 4k@60Hz 4:2:0 10bit — за глаза. Лучшего качества в ближайшие 10-15 лет пока не предвидится.

Десктоп.
Для десктопа качество картинки есть смысл выставить на максимум, то есть 4:4:4. По-скольку в десктопе всё 8-битное — это все картинки и ютуб, режим 4k@60Hz 4:4:4 8bit выглядит самым подходящим.

Игры.
Это же касается и игр. 99% игр не имеют поддержки HDR и им хватает 4k@60Hz 4:4:4 8bit.

Работа с графикой.
Для работы в лайтруме\фотошопе частота кадров абсолютно не нужна, поэтому режима 4k@30Hz 4:4:4 12bit должно быть достаточно — был бы соответствующий дисплей.

Будущее не за горами.

Игры с HDR требуют и высокой частоты, и высокого качества изображения. То есть тут нужен режим 4k@60-120 4:4:4 10bit, который находится за пределами бюджетных решений. Всё это требует видеокарт класса  hi-end, SSD-накопителей, небюджетных процессоров, и выходит за рамки стандарта HDMI 2.0.
Но даже и с этим всем 10-битные игры не показывают какого-то графического «вау»-преимущества по сравнению с обычным 8-битным режимом. Основные отличия — это сцены с солнцем и прожекторами. Но задумайтесь — нужен ли вам такой «дискомфортный» реализм в играх?
3D-телевизоры общественность не приняла. Примут ли геймеры 10-битные игры — тоже вопрос.