На нынешней выставке IFA 2013 в Берлине основной темой был формат 4K и разрешение Ultra High Definition. Но в ближайшие годы бум 4K ожидается не только в потребительском сегменте с популяризацией соответствующих телевизоров, но и на рынке ПК. Многие годы производители GPU неутомимо радовали нас новыми 3D-технологиями. Алгоритмы сглаживания становились всё лучше, но производители не могли выйти за пределы разрешения современных дисплеев. Разрешение мониторов сравнялось с современными телевизорами, хотя здесь следует учитывать меньший размер диагонали, поскольку пользователь сидит ближе к экрану. С появлением на рынке первых мониторов 4K ситуация начнёт меняться, и у производителей видеокарт появятся новые задачи и новые проблемы.

Перед тем, как мы перейдём к ответу на вопрос заголовка статьи, мы поговорим о сути проблемы 4K, поделимся некоторыми результатами тестов, а также рассмотрим нынешнюю ситуацию.

Сегодня большинство геймеров на ПК используют мониторы с разрешением 1920x1080 пикселей с диагональю от 21,5 до 24 дюймов. Видеокарты с ценой от 8 тысяч рублей уже хорошо справляются с данным разрешением в современных играх. Если вы хотите перейти на разрешение дисплея 2.560x1.080, 2.560x1.440 или 2.560x1.600 пикселей, то придётся брать монитор с диагональю 27" или даже 30". В таком случае вам потребуется намного более мощная видеокарта.

Но при этом мы не учитываем качество вывода картинки или плотность пикселей. Давайте посчитаем:

• 1.920x1.080 пикселей на 21,5": 102 ppi
• 1.920x1.080 пикселей на 24": 92 ppi
• 2.560x1.440 пикселей на 27": 109 ppi
• 2.560x1.600 пикселей на 30": 101 ppi

Так что последние годы мы "топчемся" на уровне 100 ppi. Об этом стали задумываться только после того, как в нашу жизнь прочно вошли смартфоны и планшеты. Качество дисплеев у них с каждым годом увеличивалось. Конечно, это связано с меньшим расстоянием просмотра, а также и с более красивой картинкой. Приведём несколько примеров:

• Apple iPhone 5s: 1.136x640 пикселей на 4": 326 ppi
• Samsung Galaxy S4: 1920x1080 пикселей на 4,99": 441 ppi
• Apple iPad: 2.048x1.536 пикселей на 9,7": 264 ppi
• Google Nexus 7 2013: 1.920x1.200 пикселей на 7": 323 ppi

Среди компьютеров первыми отреагировали производители ноутбуков, в том числе и Apple. Ноутбук MacBook Pro с дисплеем Retina смог перенести плотность пикселей уровня high-end планшетов и смартфонов на настольный сегмент. С некоторой задержкой подтянулись и другие производители ноутбуков:

• Apple MacBook Pro Retina: 2.560x1.600 пикселей на 13,3": 227 ppi
• ASUS U500VZ (UX51VZ): 2.880x1.620 пикселей на 15,6": 212 ppi

Но после выхода двух мониторов с разрешением 4K этим летом ситуация на сегменте настольных ПК будет меняться. Sharp представила PN-K321H, 32-дюймовый монитор с разрешением 3.840x2.160 пикселей. ASUS выпустила PQ321QE, модель с таким же разрешением и диагональю 32 дюйма. Оба монитора обеспечивают плотность пикселей 138 ppi. Конечно, мы не дотягиваем по плотности пикселей до ноутбуков, но не стоит забывать, что площадь дисплея оказывается в четыре раза больше. Причина меньшей плотности кроется не только в расстоянии до зрителя, но и с технологией производства панелей. Но об этом мы поговорим чуть ниже.

Сегодня два этих дисплея 4K продаются за весьма приличную сумму. ASUS просит около 3500 евро в Европе или 122,7 тыс. рублей в России. Sharp продаёт монитор PN-K321H в Европе по цене около 5000 евро, что значительно дороже PQ321QE, в России мы его не обнаружили. На выставке CES 2014 Samsung представит свой новейший настольный дисплей 4K, также и другие производители мониторов должны присоединиться, и чем большие производственные мощности будут задействованы, тем быстрее упадут цены. На данный момент производители предполагают, что летом 2014 года можно ожидать подобные мониторы по цене от 1000 до 1500 евро.

В любом случае, первые мониторы 4K уже вышли на рынок. Но, по сути, они представляют собой две панели (с разрешением 1.920x2.160 пикселей), совмещенные вместе. Два раза по 1.920x2.160 пикселей действительно дают полные 3.840x2.160 пикселей.

Основная причина подобного решения кроется в том, что у производителей дисплея возникают проблемы с выпуском 32-дюймовых панелей с разрешением 3.840x2.160 пикселей без появления ошибок. В конце концов, мы говорим о 8.294.400 пикселях, которые должны работать безупречно. Но для пользователя разница не принципиальна, он может работать с дисплеем как обычно. Проблемы возникают при передаче сигнала. Для передачи 3.840x2.160 пикселей, с учетом высокой частоты обновления и дополнительных данных, требуется пропускная способность 21,39 Гбит/с. Интерфейс DisplayPort в нынешней реализации 1.2 обеспечивает 17,29 Гбит/с. Стандарт HDMI 1.3a и того меньше - 10,2 Гбит/с. И это только чистые данные, без избыточной информации. Стандарт DisplayPort 1.2 теоретически поддерживает 4K до 60 Гц, но HDMI 1.4 - только с частотой обновления 30 Гц. Так что мы не получим частоту обновления дисплея 60 Гц на нашем дисплее 3.840x2.160, а режим 30 Гц возможен только через DisplayPort. Для геймеров 30 Гц неприемлемы. Решением может стать HDMI 2.0, но этот интерфейс был объявлен только на IFA.

Со стороны драйверов NVIDIA только что представила новый драйвер GeForce 327.19, который поддерживает новый VESA Standard DisplayID 1.3. Вы можете подключить дисплей 4K через два порта 2x HDMI или DisplayPort, он корректно определяется, после чего на дисплей выводится рабочий стол. В случае текущего драйвера Catalyst 13.10 Beta 1 для конфигурации 4K необходимо настраивать Eyefinity для двух панелей. Но AMD наверняка скоро выпустит совместимый драйвер.

Система вывода сигнала через DisplayPort или HDMI различается. Поскольку DisplayPort может выдавать полное разрешение, сигнал разделяется на две панели через демультиплексор. Если используются два входа HDMI, то два сигнала напрямую передаются на две панели.

Для измерений с помощью нашей тестовой системы FCAT нам пришлось использовать схему, приведённую на иллюстрации выше. Наша карта захвата может записывать только один поток видео до 1080p, мы использовали запись с разрешением 320x2.160 пикселей (нам нужно записывать только цветовой код, а не полную ширину кадра).

Перейдём к проблемам, которые могут возникать с дисплеями 4K у современных видеокарт. Если вы планируете играть в 4K на полной частоте обновления 60 Гц, то лучше подойдут два выхода HDMI. Внутри видеокарта будет обрабатывать два дисплея как конфигурацию 3D Vision или Eyefinity с двумя дисплеями 1.080x1.920 пикселей. Как мы уже знаем по предыдущим тестам FCAT, в такой конфигурации могут возникать проблемы с микро-подёргиваниями, выпадающими и карликовыми кадрами. Так что все эти дефекты можно встретить и на разрешении 4K, но об этом чуть позже.

Теоретически самой большой проблемой можно назвать выпадения кадров на одной из двух половинок дисплея. В худшем случае каждый второй кадр будет отбрасываться, что смотрится не очень хорошо.

Вторая проблема связана с часто встречающимся чередованием кадров. То есть на одной половине монитора может отображаться предыдущий кадр, в то время как вторая половина выводит уже следующий. Конечно, это визуально не очень красиво.

На приведенной выше иллюстраций можно наблюдать распространенные проблемы. С одной стороны, игровой персонаж располагается по центру левой панели. С другой стороны, на слиянии двух панелей заметно разрывание картинки, что осложняет визуальное восприятие.

В некоторых примерах мы постарались показать качество игры в разрешении 3.840x2.160 пикселей. Вместе с тем у нас есть примеры, которые не заработали через два порта HDMI.

Выше мы привели пять примеров, которые работали идеально. Везде мы смогли выставить разрешение 3.840x2.160 пикселей, но пришлось немного снизить уровень детализации. Зато можно легко обойтись без сглаживания.

Но не все игры запускались безупречно в 4K:

При подключении через DisplayPort игра Metro: Last Light в разрешении 3.840x2.160 не запустилась, она сузилась до 3.840x1.080. При использовании двух выходов HDMI проблема исчезла.

Игра Battlefield 3 - ещё один пример, который требует оптимизации. В разрешении 4K работает только одна панель из двух.

На данный момент ещё рано проводить обычные тесты производительности в разрешении 4K. Но мы проведём тесты FCAT, которые покажут, как AMD и NVIDIA справляются со столь высоким разрешением. Благодаря технологии сглаживания кадров "Frame Pacing" AMD удалось справиться с наиболее раздражающими артефактами на одном экране. Но дисплей 4K состоит из двух панелей, поэтому интересно посмотреть на практические результаты.

Для наших тестов мы использовали драйвер GeForce 327.17 и Catalyst 13:10 Beta 1. Мы использовали последние версии драйверов, в том числе версию, специально выпущенную NVIDIA для поддержки 4K.

Bioshock: Infinite

Если посмотреть на график времени вывода кадров, то сразу же видны проблемы со стабильностью времени вывода у AMD. Две видеокарты Radeon HD 7970 в CrossFire "прыгают" на каждом втором или третьем кадре. Потеря стабильности хорошо видна на графике частоты кадров по времени. Две видеокарты GeForce GTX 780 дают меньшую частоту кадров, но зато с лучшей стабильностью.

Crysis 3:

В Crysis 3 мы вновь наблюдаем проблемы двух Radeon HD 7970 в CrossFire, хотя две GeForce GTX 780 дают стабильное время вывода кадров. Причем проблема наблюдается не только в тесте FCAT, но и на практике. Такое впечатление, что с двумя Radeon HD 7970 переходишь во время до оптимизаций "Frame Pacing", приходится мириться с серьёзными артефактами вывода.

Sleeping Dogs:

У Sleeping Dogs даже в низком разрешении возникают проблемы, что связано с движком игры. Но здесь две Radeon HD 7970 в CrossFire всё же обходят две GeForce GTX 780 в SLI, поскольку мы получаем более стабильную частоту кадров.

Tomb Raider:

Tomb Raider - ещё один пример, где отсутствует оптимизация под конфигурации Eyefinity в последних драйверах Catalyst. Две видеокарты Radeon HD 7970 в режиме CrossFire приводят к появлению карликовых кадров и выпадений, на двух GeForce GTX 780 мы не получаем артефактов, игра ощущается намного более плавной.

Первые дисплеи 4K уже появились на рынке, и для наслаждения разрешением Ultra HD вам не придётся сидеть перед 40-дюймовым монитором. Но инфраструктура для 4K пока отсутствует - по крайней мере, для геймеров. Большинство видеокарт способны выводить разрешение 4K, но для полных 60 Гц интерфейса HDMI уже недостаточно. Так что частоты обновления 60 Гц без мерцания придётся использовать DisplayPort и два порта HDMI, но здесь придётся сражаться с меню драйверов и настройками Windows. Если же вы хотите играть в разрешении 3.840x2.160 пикселей, то придётся не только потратить солидную сумму, но и решать проблемы с аппаратным и программным обеспечением.

Но позвольте вернуться к сути статьи. Какие видеокарты и соответствующие экосистемы лучше готовы к покорению 4K, AMD или NVIDIA? Ответ в данном случае очевиден: из-за сложившейся на сегодня ситуации и поддержки стандарта VESA в драйверах вперёд выходит NVIDIA. В случае AMD придётся смириться с тем фактом, что драйверы и дисплеи 4K не знают о существовании друг друга. Это осложняет конфигурацию. AMD смогла решить свои проблемы на нескольких GPU с одним дисплеем, но из-за конструкции нынешних дисплеев 4K у AMD возникли новые проблемы, которые в последних версиях драйверов не решены.

Если посмотреть на аппаратное обеспечение, то видеокарты AMD и NVIDIA технически могу справиться с дисплеями 4K. Мы провели тесты с двумя GeForce GTX 780 и Radeon HD 7970. Впрочем, видеокарты GeForce GTX Titan и Radeon HD 7990 тоже могут дать приемлемую частоту кадров. В любом случае, при покупке монитора за 3500 евро не стоит забывать и о приобретении соответствующей видеокарты.

Как бы ни хотелось приукрасить ситуацию производителям GPU, сегодня условия для перехода на 4K не самые благоприятные. Стандарт HDMI 2.0 только был объявлен на IFA 2013 в Берлине. До реализации в первых потребительских устройствах пройдут месяцы. Но можно предположить, что AMD будет фокусироваться на 4K в грядущих GPU "Hawaii" - как по способу подключения дисплея, так и по поддержке в дайверах.

Вместе с тем решение проблем будет зависеть не только от производителей видеокарт, но и от разработчиков игр. В двух примерах мы показали, что без правильной настройки вы не сможете поиграть в современные игры, такие как Metro: Last Light или Battlefield 3, в разрешении Ultra HD (при его нынешней реализации). К разработчикам игр должны присоединиться и разработчики драйверов.

Мы только вступили в эпоху разрешения Ultra HD, новые разработки уже начали появляться, но до приемлемого состояния пройдёт ещё некоторое время. В любом случае, если вы хотите уже сегодня приобщиться к сверх-высокому разрешению 4K, то такая возможность уже есть. Но следует обождать ещё несколько месяцев, прежде чем технология будет готова для массового потребителя и по технической реализации, и по цене.