تاريخچه و پيش‌درآمدی بر 4K

این مطلب یکی از مقالات پرونده ویژه «4K» است. برای دانلود کل این پرونده ویژه اینجا کلیک کنید. 

ردپای سينما...
پيدايش مجموعه استانداردهای اچ‌دی‌تی‌وی (HDTV)م¹ نمايش خانگی را برای هميشه دگرگون کرد و به‌ويژه بر تجربه تماشای فيلم‌ روی صفحه‌های بزرگ اثری ژرف برجای نهاد. اهالی صنعت‌ فيلم‌سازی، با کيف‌پول‌های پر مایه و اشتياق مهارناشدنی‌شان به اکتشاف‌های نو، پيش‌تر نيز به‌چشم خود ديده‌ بودند که حتی خواندن تصاوير قديمی 480 خطی² از روی ديسک‌های ليزری و تاباندن‌شان به‌روی پرده با استفاده از پروژکتورهای زمخت CRTم³ نيز چه نمايش خيره‌‌کننده‌ای را می‌تواند به‌پا ‌کند. اما آن روزها حتی بهترين سامانه‌های دابلر (doubler)م⁴ نيز نمی‌توانستند نرمی تصوير (در مقابل شارپ‌نس و وضوح آن) و خطوط ناشی از فرآيند اسکن ویدیو را به‌طور کامل پنهان کنند. اما با پيدايش فناوری اچ‌دی (HD)، بی‌آن‌که تصاوير جلوه فيلم‌گونه (film-like)م⁵خود را از دست بدهند، تماشای فيلم به تجربه‌ای شگفت‌آور تبدیل شد. با گسترش تصويرافکنی ديجيتال (digital projection) اين روند حتی صورت بهتر (يا دست‌کم مقرون‌ به‌صرفه‌تری) به‌خود گرفت. هنگامی‌که دست‌اندرکاران صنعت فيلم توانستند محتوای اچ‌دی را روی ديسک‌های بلوری پياده‌ کنند، دست‌آورد بزرگی برای اين صنعت حاصل شد. اما در واقع اين تازه جرقه‌ای بود که صحنه را برای وقوع انقلابی بزرگ در صنعت فيلم و ويدیو روشن‌ ‌کرد؛ انقلابی که می‌رفت تا فيلم-‌ نگاتيوهای شيميایی صد ساله را با فايل‌های حجيمی از داده‌ای ديجيتال جايگزين کند. ارتش ديجيتال همزمان در دو حيطه به‌پيش می‌رفت و همان هنگام ‌که اچ‌دی‌تی‌وی خانه‌ها را درمی‌نوريد، ويدیوی ديجيتال آرام‌آرام ‌راه خود را درون قلمرو هاليوود باز می‌کرد. اما خيلی زود، پژوهشگران و فيلم‌پردازان که اينک راه را برای پيشرفت‌های آینده باز می‌ديدند، دريافتند حتی اچ‌دی نيز پاسخ‌گوی اشتهای سيری‌ناپذيرشان نيست و چنين شد که تنها چند سال بعد، پرچم سينمای نوين ديجيتال اين‌بار به‌دست 4K برافراشته ‌شد؛ فناوری جديدی که آمده ‌بود تا دقت تصاوير منقش بر پرده‌ها و پنل‌ها را در مقايسه با رقيب قديمی خود چهار برابر افزايش دهد. 

آغاز سينمای ديجيتال و 4K
در اواخر دهه 1990، زمانی‌که جورج لوکاس خودش را برای ساخت دنباله‌ای جديد از مجموعه فيلم‌های «جنگ‌های ستاره‌ای» آماده می‌کرد، انديشه استفاده از فرمت‌های جديد ويدیوی ديجيتال به‌‌جای فيلم‌های شيميایی را هم در سر می‌پروراند. توليد، جابه‌جایی و ذخيره فيلم‌‌‌‌نوارهای شيميایی بسيار هزينه‌بر بود (و هست) و اگر سالن‌های نمايش می‌توانستند به‌سادگی هر فيلم را به‌صورت يک فايل ديجيتال دانلود کنند و آن‌ را با يک پروژکتور ديجيتال روی پرده بتابانند، در هزينه‌های صنعت فيلم صرفه‌جویی کلانی صورت می‌پذيرفت. ايده‌ لوکاس اين بود که بتواند هم ضبط و هم نمايش فيلم را به‌صورت ديجيتال انجام دهد. از اين‌رو، او با سونی و پاناويژن روی پارامترهای نخستين دوربين ديجيتال 1080p که می‌توانست در هر ثانيه 24 فريم بگيرد، کار کرد و سرانجام با عملی کردن آن‌چه که در سر داشت بخش‌هایی از «جنگ‌های ستاره‌ای: اپيزود یک، تهديد شبح» را به‌صورت ديجيتال فيلم‌برداری کرد. مهم‌تر اين‌که، او يک نمونه عالی از نسخه نهایی فيلم را به‌صورت ديجيتال اچ‌دی تهيه‌کرد و آن‌ را با استفاده از نخستين پروژکتورهای سينمایی ديجيتال به‌صورت محدود و تنها در چهار سينما به‌نمايش گذاشت؛ دو سالن در نيويورک و دو سالن ديگر در لس‌آنجلس. در هر دو شهر، يکی از سالن‌ها برای پخش فيلم‌ از پروژکتور DLPم⁶ تگزاس اينسترومنتس و ديگری از پروژکتور Image Light Amplifier جِی‌وی‌‌سی با تيوب‌های سی‌آرتی اچ‌دیاستفاده‌کرد.

در اواخر دهه 1990، جورج لوکاس با سونی و پاناويژن روی پارامترهای نخستين دوربين ديجيتال 1080p که می‌توانست در هر ثانيه 24 فريم بگيرد، کار کرد و سرانجام با عملی کردن آن‌چه که در سر داشت بخش‌هایی از «جنگ‌های ستاره‌ای: اپيزود یک، تهديد شبح» را به‌صورت ديجيتال فيلم‌برداری کرد.

راب سابين (Rob Sabin)، از نويسندگان سايت hometheater.com، که هر دو پخش را از نزديک ديده‌ ‌بود، در بخشی از مقاله خود به‌اين نکته اشاره می‌کند که تشخيص ديجيتال از فيلم‌ چقدر سخت بود. او چند روز بعد، دوباره به‌تماشای فيلم نشست، اما اين‌بار فيلم از روی يک حلقه فيلم فرتوت و کثيف روی پرده می‌تابيد و در چنين شرايطی می‌شد مزيت پروژکتورهای اچ‌دی را در مقايسه با پروژکتورهای سنتی‌ مشاهده‌کرد. در‌واقع يکی از ضعف‌های فيلم‌نوارهای سينمایی آسيب‌پذيری‌شان در برابر شرايط محيطی و احتمال صدمه‌های فيزيکی به آن‌ها است. سابين می‌نويسد:
«البته پخش ديجيتال هم ضعف‌های جزئی خودش را داشت، اما هيچ‌‌کدام از تماشاگرانی که قيمت کامل بليت را پرداخته بودند تا فيلم را به‌صورت ديجيتال ببينند، ناراضی بيرون نيامدند و کسی نخواست پول بليت را پس بگيرد.» 
بنابراین، جورج لوکاس توانست نخستين‌بار در اوايل سال 1999 جلوه‌ای از سينمای ديجيتال را در برابر چشمان تماشاگران به‌وجد آمده از اين تجربه نو و شگفت‌آور به‌نمايش بگذارد و نشان دهد که اين فناوری تا چه ‌اندازه می‌تواند هم فرآيند ساخت و هم تماشای فيلم را بهبود بخشد. پس از اين آزمایش، در سال 2002، هفت استوديوی بزرگ فيلم‌سازی با همکاری هم DCI (سرنامDigital Cinema Initiative) را بنيان نهادند. هدف DCI اين بود که نقشه راه آينده را برای هاليوودی تعيين کند که به سمت دیجیتال شدن پیش می‌رفت. صنعت فيلم‌سازی که اميدوار بود استفاده از فناوری ديجيتال بتواند هزينه‌های هنگفت توليد و فروش فيلم‌نوارهای سينمایی را کاهش دهد، باید برای فرمت‌های تصويری، دستگاه‌های تابش‌گر و فناوری رمزنگاری ديجيتال، استانداردهای مشخصی را تبيين می‌کرد. پس از آن‌که بخشی از فيلم «تهديد شبح»،از مجموعه جنگ‌های ستاره‌ای، به‌صورت اچ‌دی فيلم‌برداری شد، جورج لوکاس فيلم بعدی خود با نام «حمله کلون‌ها» يا Attack of the Clone را کاملاً ديجيتال و با کيفيت 1080p فيلم‌برداری کرد. اين اقدام در موفقيت‌‌ آینده بلوری نقش بزرگی ايفا کرد. اما پژوهشگران به‌زودی دريافتند که وضوح 1080p هنوز برای تابيدن بر پرده‌های غول‌پيکر سالن‌های نمايش کافی نيست؛ زيرا اگر کسی در رديف‌های جلو می‌نشست و محتوای 1080p را روی پرده تماشا می‌کرد، شايد تصوير نرم‌تر به‌نظر می‌رسيد و تماشاگر حتی می‌توانست چينش پيکسل‌ها را روی تصوير تشخيص دهد. وضوح خوب برای صنعت فيلم‌سازی،  تصوری بود که حتی جلوتر از فاصله بهينه نيز واضح و شارپ باشد. فاصله بهينه، فاصله پيشنهادی تماشاگر از پرده نمايش است که در آن فاصله می‌شود جزئيات تصوير را بهتر تشخيص داد؛ این فاصله، يک و نيم برابر ارتفاع پرده نمايش است. برای مثال، اگر ارتفاع پرده نمايش پنج متر باشد، فاصله بهينه 7.5 متر خواهد بود.
برای دستيابی به چنين هدفی، بايد وضوح تصوير از 1080p نيز فراتر می‌رفت. در سال 2002 بود که بنياد ويژه‌ای با نام DCI (سرنام Digital Cinema Initiatives) شکل گرفت تا استانداردهای ديجيتال را تبيين کند و در پی همين اتفاق، دو وضوح جديد پديد آمد؛ 2K و مدتی پس از آن، در سال 2005 فرمت 4K. نخستين تعريف‌های استاندارد، در سال 2005 از سوی DCI ارائه‌ شد و کمينه وضوح اوليه فيلم‌های 2K را تعيين‌ کرد. در اين‌جا حرف K شمار پيکسل‌ها را که 1024 عدد است، نشان می‌دهد. فرمت 2K به‌معنی شبکه‌ای پيکسلی، شامل 2048 پيکسل افقی در 1080 پيکسل عمودی و اندکی بيش از وضوح تصویر تعريف‌شده (1920 در‌ 1080) برای استاندارد full HDTV است.

 شکل1. مقايسه اندازه تصوير در استانداردهای گوناگون ويدیوی ديجيتال (منبع: wiremosaic.com)

 اعضای DCI دريافتند حتی 2K نيز که آن زمان خود را به قالب استاندارد سينمای ديجيتال تبديل کرده‌‌ بود، مدت زيادی در صحنه باقی نخواهد ماند. آن‌ها برای آينده گزينه‌ ديگری را در نظر گرفتند؛ گزينه‌ای که شمار پيکسل‌هايش را هم در پهنا و هم در بلندای تصوير دو برابر می‌کرد و با ايجاد شبکه2160×4096 پيکسلی شمار کل پيکسل‌های تصوير را در مقايسه با استاندارد 2Kبه چهار برابر افزايش می‌داد. اين فرمت را 4K ناميدند. 
به زعم کريس کوک‌سان، رئيس وقت سونی پيکچرز، نخستین رديف‌هایی که در سالن‌های سينما پر می‌شوند، فاصله‌شان از پرده نمايش، يک‌ونيم تا دو برابر ارتفاع آن است. در چنين فاصله‌ای اگر طول تصوير 2000 پيکسل باشد، می‌توان کوچک‌ترين جزئيات را روی پرده تشيخص داد. در اين‌صورت تماشاگری که قدرت ديدش 20.20 باشد، می‌تواند ساختار پيکسلی تصاوير 2K را روی پرده ببيند؛ ‌چيزی که هيچ فيلم‌سازی دوست ندارد، اتفاق بيفتد. اين‌گونه بود که DCI دريافت آن‌چه را که به دنبالش است می‌تواند در فرمتی برتر از فرمت‌ آن سال‌ها جست‌وجو کند. هدف جديد آن‌ها 4K بود. 
نخستين محصول سينمایی با فرمت 4K که توانست نگاه مردم را به‌سوی خود جلب کند فيلم «Blade Runner: The Final Cut» بود که در سال 2007 منتشر شد و در واقع ويرايشی ويژه از نسخه اصلی فيلم موفق «Blade Runner» محصول سال 1982 بود. متأسفانه، در آن زمان سالن‌های نمايش بسيار کمی می‌توانستند نسخه 4K فيلم فوق را با وضوح کامل و واقعی‌اش نشان دهند. 

سپس در خانه
هر تصوير 4K می‌تواند چهار برابر تصاوير 2K و در مجموع 8.8 ميليون پيکسل را روی پرده نشان دهد. چهار برابر شدن شمار پيکسل‌ها به‌معنی چهار برابر شدن دقت تصاوير است. اما نکته اين‌جا است که مزيت واقعی فيلم‌های 4K را بايد روی پرده‌های بلند سينما مشاهده‌کرد، نه روی پنل‌های کوچک تلويزيون و اسمارت‌فون! هرچه ابعاد پرده بزرگ‌تر باشد دقت و تأثيرگذاری اين فرمت بيش‌تر آشکار می‌شود. اما با اين توضيح، چرا تب تلويزيون‌های 4K چنين بالا گرفته ‌است؟ کوک‌سان به‌ نکته جالبی اشاره می‌کند. او می‌گويد بسياری از فناوری‌های دنيای فيلم، نخست از سينما سر برآوردند و سپس به تلويزيون‌های خانگی راه يافتند. 

 شکل2. هرچه تلويزيون‌تان کوچک‌تر و فاصله شما از آن بيش‌تر باشد، پيکسل‌ها تشخيص‌ناپذيرتر می‌شوند. درنتيجه، برای برخورداری هرچه بيش‌تر از وضوح 4K بايد به تلويزيون نزديک باشيد 

در آن سال‌هایی که فيلم‌ها هنوز سياه و سپيد بودند، تصاوير با نسبت طول و عرض 4.3 روی پرده به‌ نمايش درمی‌آمد. در همان دوران تلويزيون‌های سياه و سپيدی که از درب کارخانه‌ها بيرون می‌آمدند، تصاوير را با همين نسبت نمايش می‌دادند. تصاوير رنگی نيز به‌ همين صورت ظاهر شدند. رنگ، نخست به سالن‌های سينما و سپس به تلويزيون‌ها راه يافت. درباره صدای فراگير و صفحه‌های ‌پهن يا همان وايد اسکرين نيز همين وضع پيش آمد. اينک همان اتفاق دارد درباره 4K هم تکرار می‌شود و می‌توان پيش‌بينی کرد که در آينده نيز فناوری‌های بعدی با همين ترتيب گسترش پيدا کنند. در اين‌جا جوئل سيلور، رئيس و مؤسس Imaging Science Foundation، ضمن تأييد اين موضوع که راه‌يابی 4K به خانه‌ها مرحله‌ای طبيعی از روند تکامل اين کسب‌وکار است، به جنبه ديگری از ماجرا هم اشاره می‌کند و آن کمبود فعلی محتوای بومی 4K است؛ یعنی در نبود يا کمبود فيلم‌های 4K، اگر فيلم‌های 1080p را با استفاده از دستگاه‌های پخش 4K روی پرده نمايش دهيم، آن‌چه که تماشاگران نزديک به پرده خواهند ديد، پيکسل‌های نامتناسب و آزاردهنده‌ای است که با کيفيت برتر 4K فاصله زيادی دارد. حتی الگوريتم‌هایی وجود دارند که می‌توان با بهره‌گيری از آن‌ها پيکسل‌های بيش‌تری را به تصاوير 1080p افزود، اما آن‌چه که به ‌دست می‌آيد هرگز با تصاوير بومی 4K قابل ‌مقايسه نيست. با اين‌کار، نه از سازوبرگ 4K بهره‌ای می‌بريم و نه حتی از خود محتوای 1080p. 
در چنين شرايطی بهتر است که فيلم 1080p را با نمايشگر 1080p مشاهده کنيم؛ زيرا فقط در اين‌صورت است که مقياس تصاوير تغيير نمی‌کند و بين آن‌چه که روی ديسک نوری بلوری فول اچ‌دی ذخيره شده است و آن‌چه که روی نمايشگر فول اچ‌دی به ‌نمايش درمی‌آيد، رابطه‌ای مستقيم برقرار است. هرچه ابعاد تصوير به‌طور ساختگی افزايش پيدا کند، افت کيفی بيش‌تری رخ خواهد داد. ما زمانی از مزيت‌های واقعی 4K برخوردار خواهيم شد که به محتوای بومی 4K دسترسی داشته ‌باشيم. البته مروری بر تاريخ صنعت فيلم و به‌ويژه ويدیوی ديجيتال و نيز اشتياق روزافزون سازندگان و کاربران اين فناوری، نشان می‌دهد که تا آن زمان فاصله چندانی نداريم.

پانويس‌ها
1 -  HDTV (سرنام High-definition television). 
2 -  480-line 
3 -  CRT (سرنام Cathode Ray Tube) يا لامپ پرتوی کاتدی.
4 -  Doubler يا line doubler، دستگاهی است که از آن برای deinterlacing يا واگشایی سيگنال‌های ويدیویی استفاده می‌شود. 
5 -  Film-like. ماهيت تصاوير ويدیویی با تصاوير فيلم‌‌پرينت‌ها یا فيلم‌های چاپی فرق دارد، زيرا رسانه‌هایی که تصاوير را برداشت و ذخيره می‌کنند از شيوه‌های متفاوتی بهره می‌برند. در اين ميان، فيلم‌پرينت‌ها با وجود قدمت‌شان همچنان از جذابيت ديداری بيش‌تری برخوردارند و از همين‌رو پياده‌سازی فرمت ديجيتال نيز به‌گونه‌ای انجام گرفت که همين جلوه را بازنمایی کند. عبارت film-like به‌همين موضوع اشاره دارد. 
6 -  DLP (سرنام Digital Light Processing)

منابع
- سايت hometheater.com، نويسنده: Rob Sabin
- سايت cnet.com، نويسنده: Ty Pendlebury
- سايت techhive.com، نويسنده: Evan Dashevsky