كيف تعمل شاشات العرض فائق الدقة 4K

436462-should-i-buy-a-4k-tv-now

كيف تعمل شاشات العرض فائق الدقة 4K

دكتور حازم فلاح سكيك – جامعة الأزهر – غزة

عندما تقرر شراء جهاز تلفزيون جديد فانك قد تصاب بالحيرة من ما تسمعه من مواصفات وانواع فمنها اجهزة تعمل بتقنية البلورات السائلة Liduid Crystal ومنها ما يعمل بتقنية الليد LED ومنها ما يعمل بتقنية الليد العضوي OLED ومنها ما يعمل بالبلازما Plasma TV وسبق وان قمنا بتخصيص موضوع يشرح كل نوع وكيف يعمل في سلسلة مقالات كيف تعمل الاشياء. في هذا الموضوع سوف نركز على موضوع غاية في الاهمية وهو اجهزة العرض فائقة الدقة والتي تعرف بـ UHDTV والتي انتشرت باسم 4K وهي تعتبر من اكثر المصطلحات التقنية الرائجة في العام ٢٠١٥. في هذا المقال من كيف تعمل الاشياء سوف نلقي الضوء على ماذا يعني مصطلح 4K؟ وهل يناسبنا اقتناء احد هذه الاجهزة في الوقت الحالي؟ وما هو الفرق بينه وبين انظمة العرض التي تعمل بتقنية HD؟

youtube-4k

ربما لاحظت في بعض مقاطع الفيديو على موقع اليوتيوب عندما تحدد دقة العرض وجود خيار للدقة 4K وقبلها ثلاثة خيارات للدقة HD، في الحقيقة هذه المصطلحات تشير لارقام تحدد دقة المادة المعروضة وهي جاءت مع التلفزيونات الرقمية وشاشات الكمبيوتر حيث ان الشاشة تقسم لمجموعة من الاعمدة والصفوف ينتج عنها خلية تعرف بعنصر الصورة picture element والاسم التقني لها بكسل pixel. كلما زادت عدد بكسلات الشاشة كلما كانت الدقة اعلى. ونحن حين نتحدث عن تقنية 4K فاننا نتحدث عن عدد 4000 بكسل في كل صف وهذا عدد هائل من البكسلات التي سوف تغير عالم التلفزيون والسينما، ليس هذا فحسب بل ايضا الكاميرات التي سوف تلتقط الصور واجهزة الهواتف الذكية والاجهزة اللوحية وكذلك شاشات الكمبيوتر واجهزة الالعاب. انها تقنية سوف تغير كل شيء يعرض على شاشة او يسجل فيديو.

اجهزة تلفزيون 4K متوفرة الان من اشهر مصنعي الاجهزة مثل سوني وسامسونج، لكن قبل نقرر اذا كان اليوم هو الوقت المناسب للحصول على احد هذه الاجهزة ام لا. وهل سوف نلاحظ فرق كبير في وضوح الصورة دعونا نشرح تقنية الـ 4K بمزيد من التفصيل.

قبل ان نتوسع في الموضوع دعنا عزيزي القارئ نوضح ان التلفزيون الرقمي DTV يختلف عن HDTV مع انه في كثير من الاحيان يتم استخدام كلا المصطلحين على انهما نفس الامر. في الحقيقة يشير التلفزيون الرقمي DTV إلى طريقة البث التلفزيوني هل هي تناظرية analoge ام رقمية digital (اقرأ هذا الموضوع لمعرفة الفرق بينهما)، ويشير مصطلح HDTV إلى نسق عملية البث التلفزيوني. يمكن للتلفزيون الرقمي ان يبث من خلال اشارات رقمية بانساق مختلفة مثل الدقة القياسية SDTV وهي اختصار لـ standard definition (اقرأ موضوع كيف يعمل التلفزيون) وبنسق HDTV او UHDTV.

اطلق مصطلح 4K على النسق UHDTV لمزيد من التشويق والاثارة وفي الحقيقة فان كل ما يهمنا في الامر هو ان 4K يعني ببساطة بكسلات اكثر. نحن نتحدث هنا عن 8 مليون بكسل اي اكثر باربعة مرات من شاشات العرض الحالية التي تعرض بدقة تصل إلى 1080 بكسل. لنوضح هذا اكثر تخيل عزيزي القارئ ان شاشة التلفزيون مثل شبكة مكونة من صفوف واعمدة. شاشة العرض الحالية تمتلك 1080 صف مزوعة على ارتفاع الشاشة و1920 عمود موزعة على عرض الشاشة. الان شاشات 4K تضاعف هذه الاعداد اي يصبح لدينا 2160 صف موزعة على ارتفاع الشاشة و3840 عمود موزعة على عرض الشاشة، مما ينتج عنها زيادة في عدد البكسلات حوالي 4 مرات (تذكر ان عدد البكسلات هو حاصل ضرب عدد الصفوف في عدد الاعمدة). بمعنى اننا نستطيع وضع بكسل من شاشات 1080 في ربع بكسل في شاشات 4K. لاحظ ان تسمية التقنية الحالية كانت 1080 وهي تشير إلى ارتفاع الصورة في حين ان تسمية الـ 4K اصبحت تعتمد على عرض الشاشة هذا في رأي للتشويق ويمكن ان نسمع عن شاشة بدقة 2160 بكسل لنفس شاشات الـ 4K ولكن التسمية هنا تعود إلى ارتفاع الصورة.

4kultrahdlogos

ماذا يعني لنا زيادة عدد بكسلات شاشة العرض؟

كلما زادت عدد البكسلات كلما زادت كمية المعلومات في الصورة وكلما كانت الصورة ادق واوضح. قارن ذلك مع الشاشات القديمة التي كان عدد بكسلاتها لا يتجاوز 262 الف بكسل (شاشات انبوبة اشعة المهبط). بالمقارنة مع ما نتحدث عنه الان والذي يصل إلى 8 مليون بكسيل!

هل سالاحظ فرق واضح؟

هنا يبدأ الامر محيرا نحن الان لا نتحدث عن نقلة شاسعة كما كنا في الماضي عندما انتقلنا من شاشات العرض القياسية SD إلى شاشات العرض عالية الدقة HD حيث كانت النقلة من 480 صف على ارتفاع الشاشة إلى 1080 صف على ارتفاع الشاشة. ومع ان الانتقال من 1080 في HD إلى 2160 في 4K يبدو كبيرا الا انه لربما لن تلاحظ فرق كبير!

اليك السبب في ذلك… عندما انتقلنا من 480 إلى 1080 ازداد حجم شاشة العرض ايضا وهنا لاحظنا الفرق كان كبيرا اما عند الانتقال من شاشات 1080 بحجم 42 بوصة إلى شاشات 2160 بنفس الحجم 42 بوصة لن نلاحظ فرق كبير ولكن بالتأكيد سوف نلاحظ الفرق عندما ننتقل لشاشات بحجم 70 بوصة … وهذا هو اقل حجم شاشة لشاشات الـ 4K حيث يتحدث البعض عن شاشات تصل حجمها في حدود 100 بوصة إلى 250 بوصة.

365098-hdmi-4k-comparison-ultra-hd

مقارنة بين احجام تقنيات العرض المختلفة

ما الفرق بين HDTV وUHDTV او 4K

لتوضيح مفهوم UHDTV دعونا نركز على المصطلحات الاساسية الثلاثة التي تحدد خواص شاشة العرض.

(١) الدقة التحليلية resolution وهي تحدد بعدد البكسلات المرتبة افقيا ورأسيا على شاشة العرض. يعد البكسل اصغر وحدة من مكونات الصورة. وكلما زادت كثافة البكسلات (اي عدد البكسلات لكل بوصة او dot per inch وتختصر بـ dpi) تكون الصورة اكثر وضوحا. الرقم الاول وليكن 1920 على سبيل المثال يمثل عدد البكسلات في كل صف افقي من الشاشة. العدد الثاني 1080 يمثل عدد البكسلات في العمود الرأسي للشاشة وهو الذي يحدد على الخطوط او الاسطر التي تمتلكها الشاشة على سبيل المثال يوجد في شاشات UHDTV عدد 4000 خط ومن هنا جاءت التسمية 4K.

(٢) نسبة العرض إلى الطول aspect ratio وهي تحدد ابعاد الشاشة. تخيل الشاشات القديمة التي كانت تأتي في شكل مربع بالمقارنة مع الشاشات الحديثة المستطيلة الشكل. تمتلك الشاشات القديمة نسبة عرض إلى طول 4:3. في حين ان الشاشات الحديثة تأتي بنسبة عرض إلى طول 16:9 وهي تشبه بدرجة كبيرة الشاشات السينمائية الكبيرة.

(٣) معدل الاطار frame rate وهو مصطلح يصف عدد مرات تحديث الصورة على الشاشة في الثانية الواحدة. وادنى عدد مرات مسح للشاشة هو 24 اطار في الثانية حتى نتمكن من مشاهدة الحركة بانسيابية والشاشات الحديثة يصل عدد مرات تحديث الصورة إلى 30 اطار في الثانية وشاشات 4K يصل إلى 60 اطار في الثانية. مع العلم ان هناك طريقتين يتم من خلالها مسح الصورة في كل اطار وهي طريقة التداخل interlaced وهي نمط قديم استخدم في اجهزة العرض التي تعمل بتقنية انبوبة اشعة المهبط. والطريقة الثانية هي التتابع progressive وهي الطريقة المستخدمة في شاشات العرض الحديثة والتي تعمل بتقنية البلورات السائلة او LED او البلازما.

ultra-high-definition-3

بالرغم من الفرق بين موضوع الدقة التحليلية ومعدل الاطار الا ان المصنعين لشاشات العرض عازمين على ابقاء نبسبة العرض إلى الطول كما هي على 16:9 حتى لا يؤثر تغيرها على اجهزة بث قنوات الـ HDTV.

 

ماذا عن حجم التخزين فيديو بدقة 4K؟

لو اردنا ان نقوم بتخزين فيلم فيديو بدقة 4K كم سيكون حجم الملف الناتج. بصفة عامة تقدم تقنية 4K دقة تحليلية تصل إلى اربعة مرات دقة الفيديو العالي الدقة 1080، وبالتالي يصل حجم ملف فيديو 4K مدته ساعتين بمعدل اطار 30 اطار في الثانية إلى 55TB وهو ملف يحتاج إلى 55 هارد ديسك سعة كل واحد 1TB.

كما ان فيلم 4K يتطلب اقراص صلبة سريعة جدا وتوصيلات انترنت سريعة حيث يعتقد الفنيون ان اشتراك انترنت بسرعة 25Mbps هو اقل سرعة لاستقبال بث فيديو 4K. ووصلات HDMI العالية الدقة لنقل اشارات فيديو عالية الدقة يجب ان تتطور لتواكب الكمية الهائلة من البيانات التي سوف تنقلها بين جهاز الفيديو وشاشة العرض او جهاز الرسيفر وشاشة العرض وتستخدم لشاشات 4K كوابل HDMI 2.0 وهي الاكثر ملائمة الان في السوق.

Samsung-UHDماذا عن اسعار اجهزة شاشات 4K؟

تتوفر شاشات عرض 4K بسعر 2000$ بحجم 42 بوصة وعرضت شركة سامسونج جهاز بحجم 72 بوصة بسعر 3500$. علما بان الشاشات المتوفرة بهذه التقنية تصنع على اساس البلورات السائلة وهناك ايضا شاشات تعمل بتقنية النقاط الكمومية اي Quantum Dots وتختصر شاشات QD وهي باختصار ليدات LED ولكن عبارة عن شبكة من بلورات نانوية في صورة افلام رقيقة.

اما بالنسبة للمحتوى هل تتوفر مادة مسجلة بتقنية 4K فهناك بعض قنوات اليوتيوب تبث افلام مسجلة بدقة تصل إلى 4K وتستعد ايضا اليوتيوب لتسجيل مواد بدقة 8K للمستقبل. كما ان هناك كاميرات فيديو واجهزة جوال ذكية تدعم التصوير بدقة 4K.

فيديو بدقة 4K يمكن تحديد الدقة من خلال الزر على شكل ترس

في النهاية وبعد هذا العرض لموضوع 4K لا انصح بتغير جهازك الحالي اذا كان بمواصفات HDTV بدقة 1080 بكسل وبحجم 42 بوصة لعدم توفر مواد تعرضها بدقة 4K وهذا ما حدث مع من امتلك اجهزة 3D ثلاثبة الابعاد ولم تتوفر قنوات فضائية تبث برامجها ثلاثية الابعاد. كما ان الكثير من القنوات الفضائية في الوقت الحالي تبث بدقة HD ان لم تكن بدقة SD هذا بالاضافة إلى ان تقنية 4K لازالت في مراحلها الاولية ومكلفة جدا امتلاكها في الوقت الحالي والتكنولوجيا تتطور بسرعة كبيرة من حيث الامكانيات بالمقارنة مع المادة المعروضة عليها.

اتمنى في هذا الموضوع قد قدمت شرحا مبسطا عن تقنية 4K وماذا تعني وكيف تعمل والفرق بينها وبين التقنيات الاخرى لدقة العرض والوضوح.

مجلة الفيزياء العصرية العدد السابع عشر

للتحميل من ميديا فاير من هنا

التحميل من الموقع مباشرة

اشترك في بريد المجلة

تعليقات

تعليقات