高解像度ビデオ

現代のHD規格は、1980年代初頭に日本の技術者たちが1秒​​間に60フレームで動作する1,125ラインのインターレース方式テレビ規格であるHighVision（ MUSEとも呼ばれる）を開発したことに遡ります。ソニーのHDVSシステムは、1981年4月にアルジェで開催されたテレビ技術者の国際会議で発表され、日本のNHKは1983年にスイスで開催された会議でアナログ高精細テレビ（HDTV）システムを発表しました。

NHK方式は1990年代初頭に米国で映画テレビ技術者協会（SMPTE）規格240Mとして標準化されましたが、後にDVBアナログ規格に置き換えられたため廃止されました。ハイビジョン映像は現在でもHDTV映像交換に使用できますが、この機能を実行できる最新の機器はほとんどありません。ハイビジョンを6MHz 放送チャンネルとして実装する試みはほとんど成功しませんでした。このフォーマットを地上波テレビ放送に利用する試みはすべて1990年代半ばまでに放棄されました。

ヨーロッパでは、アナログとデジタルを融合させたビデオ規格であるMACファミリーの一員として、HD-MAC（1,250ライン、 50Hz）が開発されました。しかし、地上波ビデオ伝送フォーマットとして普及することはありませんでした。HD-MACは、欧州放送連合（EBU）以外では、ビデオ交換用規格として指定されることはありませんでした。 

高精細デジタルビデオは、非圧縮ビデオでは、非現実的なほど高いメモリと帯域幅の要件のため不可能でした。ビットレートは 1080pビデオの場合1 Gbit/s 。 ^{[ 1 ]}デジタルHDTV は、離散コサイン変換(DCT)ビデオ圧縮の開発によって実現しました。^{[ 2 ]} DCT は、1972 年にNasir Ahmedによって最初に提案された非可逆圧縮技術であり、 ^{[ 3 ]}その後、1988 年以降のVideo Coding Experts Groupの H.26x フォーマットや 1993 年以降のMPEGフォーマットなどのビデオ コーディング フォーマット用のモーション補償DCT アルゴリズムに採用されました。^{[ 4 ] [ 5 ]}モーション補償 DCT 圧縮により、デジタル ビデオに必要なメモリと帯域幅が大幅に削減され、非圧縮ビデオと比較して約 100:1 のデータ圧縮率を達成できます。 ^{[ 6 ]} 1990 年代初頭までに、DCT ビデオ圧縮は HDTV のビデオ コーディング標準として広く採用されました。^{[ 2 ]}

北米における現在の高精細ビデオ規格は、1987年に連邦通信委員会（FCC）がアメリカの放送局の要請を受けて開始した先進テレビジョンプロセスの中で開発された。つまり、1980年代末は、それまでに開発されてきたほとんどのアナログ高精細技術にとって終焉の時となった。

FCCのプロセスは、先進テレビシステム委員会（ATSC）が主導し、最大フレームレート30Hz（毎秒60フィールド）のインターレース1080ラインビデオ（オリジナルのアナログNHK 1125/30Hzシステムの技術的後継）から、最大フレームレート60Hzのプログレッシブスキャン720ラインビデオまで、さまざまな規格を採用した。   

しかしながら最終的には、同じ標準化プロセスに関与していたヨーロッパ諸国と連携し、 DVB規格の解像度（1080、720、480）とそれぞれのフレームレート（24、25、30）が採用された。FCCは1996年にATSC伝送規格（HDとSDの両方のビデオ規格を含む）を正式に採用した。

2000年代初頭には、DVBが将来の映像規格となるかに見えた。しかし、ブラジルと中国はそれぞれ独自の高精細映像規格を採用したため、長年にわたり相互運用性がほとんどなかったアナログテレビ放送の後に期待されていた相互運用性は実現しなかった。

また、あまり一般的ではないものの、 2560×1080p （1080pウルトラワイド）のような人気のあるウルトラワイド解像度も存在します。

これらの機種の中には、WQHD+オプションが用意されているものもあります。

映画上映に使用される高解像度写真フィルムは、1秒間に24フレームの速度で露光されますが、通常は48フレームで上映され、各フレームが2回上映されることでちらつきを最小限に抑えます。この例外として、1986年のカナダ国立映画庁の短編映画『モメンタム』では、 IMAX HDとして知られるプロセスで、撮影と上映の両方を48フレーム/秒で行う実験が短期間行われました。

利用可能な帯域幅と画像の詳細度や動きの量に応じて、ビデオ転送に最適なフォーマットは 720p24 または 1080p24 のいずれかです。PAL 方式の国でテレビで放映する場合、フィルムは 4.1 パーセント加速して毎秒 25 フレームの速度で投影する必要があります。NTSC 標準の国では、3:2 プルダウンと呼ばれる技術を使用して、投影速度は毎秒 30 フレームです。1 つのフィルム フレームを 3 つのビデオ フィールド (1/20 秒) の間保持し、次のフィルム フレームを 2 つのビデオ フィールド (1/30 秒) の間保持し、その後このプロセスが繰り返され、1/12 秒で 2 つのフィルム フレームを表示することで、正しいフィルム投影速度が実現されます。

ベータカムSPなどのビデオテープに記録された古い（HDTV以前の）映像は、多くの場合480i60または576i50の形式になっています。これらはより高解像度の形式にアップコンバートできますが、一般的な720p形式に合わせるためにインターレースを除去すると、画像が歪んだり、フィルタリングが必要になったりして、最終出力の解像度が低下してしまう可能性があります。

映画以外のHDTVビデオ録画は、720pまたは1080iのいずれかの形式で記録されます。使用される形式は、放送局（テレビ放送の場合）によって設定されます。一般的に、720pはフレームをプログレッシブスキャンするため、動きの速い映像の解像度を低下させる可能性のあるインターレース方式の1080iよりも正確です。

720pは、コンピューターモニターがプログレッシブスキャン方式を採用しているため、高解像度ビデオのインターネット配信でより多く使用されています。また、720pビデオは、1080iや1080pよりもストレージ容量の制約が少なく、デコードに必要な容量も少なくて済みます。さらに、720pは世界中の高解像度放送でも採用されており、1080pはBlu-ray映画で使用されています。

フィルムという媒体には、撮影中に映像を確認するのが難しいといった固有の限界があり、フィルムの現像・処理の不備やモニタリングシステムの不備などによって生じる問題も抱えています。映画におけるコンピュータ生成画像やコンピュータ加工画像の使用が増加し、映像編集がデジタルで行われることが多くなっていることを踏まえ、一部の監督はハイエンドのデジタルビデオカメラを用いてHDフォーマットで映画を撮影しています。HDビデオの画質はSDビデオに比べて非常に高く、同等の感度を持つフィルムと比較して信号対雑音比が向上していますが、フィルムは現在のHDビデオフォーマットよりも多くの画像の詳細を解像することができます。さらに、一部のフィルムは、最高のHDカメラよりも広いダイナミックレンジ（シーン内の暗い部分と明るい部分の極端な差を解像する能力）を備えています。したがって、現在HDを使用する最も説得力のある理由は、フィルムストックのコスト削減と、特殊効果のための編集システムへの転送の容易さです。

Depending on the year and format in which a movie was filmed, the exposed image can vary greatly in size. Sizes range from as big as 24 mm × 36 mm for VistaVision/Technirama 8 perforation cameras (same as 35 mm still photo film) going down through 18 mm × 24 mm for Silent Films or Full Frame 4 perforations cameras to as small as 9 mm × 21 mm in Academy Sound Aperture cameras modified for the Techniscope 2 perforation format. Movies are also produced using other film gauges, including 70 mm films (22 mm × 48 mm) or the rarely used 55 mm and CINERAMA.

The four major film formats provide pixel resolutions (calculated from pixels per millimeter) roughly as follows:

• Academy Sound (Sound movies before 1955): 15 mm × 21 mm (1.375) = 2,160 × 2,970
• Academy camera US Widescreen: 11 mm × 21 mm (1.85) = 1,605 × 2,970
• Current Anamorphic Panavision ("Scope"): 17.5 mm × 21 mm (2.39) = 2,485 × 2,970
• Super-35 for Anamorphic prints: 10 mm × 24 mm (2.39) = 1,420 × 3,390

In the process of making prints for exhibition, this negative is copied onto other film (negative → interpositive → internegative → print) causing the resolution to be reduced with each emulsion copying step and when the image passes through a lens (for example, on a projector). In many cases, the resolution can be reduced down to 1/6 of the original negative's resolution (or worse). Note that resolution values for 70 mm film are higher than those listed above.

Many online video streaming, on-demand and digital download services offer HD video. Due to heavy compression, the image detail produced by these formats can be far below that of broadcast ATSC 1 (8-18 Mbit/s MP2), and often even inferior to SD DVD-Video (3-9 Mbit/s MP2) upscaled to the same image size.^[8] The following is a chart of numerous online services and their HD offering:

2000年代後半以降、かなりの数のセキュリティカメラメーカーがHDカメラの製造を開始しました。高解像度、色忠実度、フレームレートの必要性は監視目的で非常に高く、ビデオ出力の品質が予防監視と証拠目的の両方に使用できる許容基準を満たすことを保証しています。^{[ 35 ]}

HDカメラは屋内では非常に効果的ですが、屋外環境を扱う特殊な業界では、より高解像度のカメラによる効果的な監視が求められていました。絶えず進化するイメージセンサー技術により、メーカーは10～20メガピクセルの解像度を持つカメラを開発できるようになり、その結果、より広い範囲を監視するための効率的なツールとなっています。

セキュリティカメラの解像度をさらに向上させるために、一部のメーカーはマルチセンサーカメラを開発しました。これらのデバイスでは、複数のセンサーとレンズの組み合わせによって画像が生成され、画像処理中にそれらが合成されます。^{[ 36 ]}これらのセキュリティカメラは、動画のフレームレートで数百メガピクセルの解像度を実現できます。

しかし、このような高解像度を実現するには、特別な記録、保存、そしてビデオストリーム表示技術が必要となる。

ビデオゲーム機の中では、PS2は1080i、Xboxは1080pをサポートしていますが、対応しているゲームはごくわずかです。PS3 [ ^{37 ]と}Xbox 360 ^{[ 38 ]}はどちらも1080p信号を出力しますが、真の1080pのゲームは少なく、ほとんどのゲームは720p以下でレンダリングされ、内部でアップスケールされます。Xbox、PS2、PS3は普遍的にアップスケールするわけではなく、ほとんどのゲームで低解像度信号にフォールバックします。それ以降のすべてのコンソールは、すべてのゲームをコンソールの最大解像度にアップスケールできます。Vita / PSTVは544p qHDをレンダリングし、HDMI出力で1080pにスケールアップしますが、WiiはHDをまったくサポートしていません。^{[ 39 ]} Wii U、^{[ 40 ]} Switch、^{[ 41 ]} Xbox One、およびPS4はネイティブ 1080p をサポートしていますが、^{[ 42 ]}外部テレビがない場合、内蔵ディスプレイはWii U GamePadでは480p FWVGA、Switch では 720p です。^{[ 41 ]}

Xbox One X、Xbox Series X、PS4 Pro、PS5、^{[ 42 ]} 、およびSwitch 2はネイティブ4Kをサポートしていますが、Switch 2の内蔵スクリーンは1080pです。^{[ 43 ]}

Xbox Series XとPS5は、将来のファームウェアアップデート後に8Kに対応できると宣伝されている。^{[ 44 ]}いくつかのゲームは内部的に6Kまたは8Kにダウンスケールしてレンダリングされているが、^{[ 45 ]}ハード4K上限を超える信号の出力を可能にするファームウェアは、ゲーム以外のアプリケーションやアップスケーリングでも依然としてベーパーウェアのままであり、 ^{[ 46 ] [ 47 ]} 8Kに関する記述は新しいPS5出荷分からひっそりと削除されている。^{[ 48 ]} PS5 Proは実際には発売当初から8Kをサポートしているが、ネイティブ8Kゲームはまだ開発中であり、^{[ 49 ]}これまでの出荷ゲームは最大でも6Kからアップスケールされている。^{[ 50 ]}

理論上、PC ゲームはディスプレイの解像度とGPUドライバーのサポートによってのみ制限されますが、特に古いゲームや移植版では、ビデオモード設定に恣意的に、時には意図せずハードコードされた制限があります。一部の GPU は、単一のケーブルで高リフレッシュレートのネイティブ 8K 解像度を実現するDisplayPort 2.1 をサポートしています^{[ 51 ]。}また、一部の PC モニターは、複数のケーブルを介してより高い帯域幅で単一のモニターを駆動するリンク アグリゲーションをサポートしています^{[ 52 ]} 。ウルトラワイドモニターもサポートされており、 16:9アスペクト比の一般的なディスプレイよりも多くのゲームの世界を表示できます^{[ 53 ]。}また、より没入感のある体験のために 1 つのゲームを 3 つのモニターにまたがらせるなど、マルチモニター構成も可能です^{[ 54 ] 。}