洪星
发表于 2005-1-10 17:08:00
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回顾家庭影音技术近几年的发展历程，视频显示新技术一直以来都是引领整个影音市场发展的主动力。继全高清显示技术之后，超高清显示技术毫无疑问成为了焦点。在刚刚结束的CES2014大展上，各大品牌纷纷带来了崭新的超高清平板电视与家庭影院投影机系列，进一步推动超高清显示设备全面进入民用领域。不少影音爱好者已经跃跃欲试，准备将家中的平板电视与投影机升级到超高清的级别，但却鲜有人真正了解超高清显示技术。
在进入超高清影像世界之前，不妨思考以下三个重要问题。
什么是UHD超高清显示标准？
超高清究竟带来了哪些画质上的提升？
如何才能实现超高清显示？
在农历新年后的第一期，我们将对超高清这个市场热点话题进行深度探究，从超高清电视广播系统的发展历程与目前的状况，超高清显示系统国际标准，超高清信号源与传输编码系统等方面进行细致分析，力求让各位读者更深入地了解超高清显示技术的真正含义，同时也就构建超高清显示系统所遇到的众多问题进行思考，以展现精彩无限的超高清影像世界。
回到根本，详解超高清电视广播技术的诞生
国内影音爱好者对于超高清电视或家庭影院投影机并不会感到陌生，早在两年多前，具备4K显示分辨率的一系列超高清显示设备产品就已经进入到家用市场。如果大家想要感受一下超高清所带来的极其细腻的画面并不困难，只需到各大家电卖场或体验店中即可体会到。不过，是否现阶段你所看到的画面就代表了超高清所能呈现的影像效果？这是一个值得大家思考的问题。
绝大部分的影音爱好者甚至行内的销售人员对于超高清的认识往往仅停留在对超高清显示产品性能辨识的阶段，并没能深度到技术规格的本质。归根溯源，不管是超高清平板电视还是超高清家庭影院投影机，其出现的目的是为了满足超高清电视广播技术的发展，以真实再现超高清电视节目的卓越影像。
因此，回到根本，我们需要了解超高清电视广播的发展历程与目前状况。超高清电视广播，国际规范称之为UHDTV(Ultra high definition television)，包括了4K UHD(2160p)与8K UHD(4320p)两种数字视频信号格式，最初由日本NHK放送技术研究所提出，并由ITU国际电信联盟定义并规范。
目前国际上两种UHD超高清电视广播系统标准
4K UHD超高清电视广播系统标准，主要采用3840×2160的数字视频信号规格，总像素为830万，相当于1920×1080全高清像素的4倍
8K UHD超高清电视广播系统标准，主要采用7680×4320的数字视频信号规格，总像素为3320万，相当于1920×1080全高清像素的16倍
在两种不同的超高清系统之中，4K UHD是目前世界上绝大部分国家推广使用的超高清系统标准，受到全世界的广泛认可。而8K UHD则主要在日本推行，强调画面精细度更接近70mm胶片IMAX的规格，可以展现更具真实感的画面。
谈及NHK所带来的超高清电视广播规范，就不得不提来自日本的独特的Super Hi-Vision超高清电视广播系统标准。而我们曾在2008年底就特别组织了专题策划对Super Hi-Vision系统标准进行了详细的分析，指出这种超高清系统将会在未来数年间取代目前盛行的高清电视广播系统。相比2008年的情况，目前Super Hi-Vision系统在技术规范上已更加成熟。以下是目前Super Hi-Vision系统中几点重要的音视频规范。
Super Hi-Vision系统技术规范要点
总像素：7680x4320
显示比例：16:9
观看距离：0.75倍画面高度
水平推荐可视视角：100°
色域标准：Rec. 2020
帧率：120Hz 逐行扫描
位深：12bit
音频系统：22.2环绕声
未压缩的视频传输速率：144 Gbit/s
从上面所列的Super Hi-Vision技术规范要点当中可以发现，日本对于超高清电视广播系统的发展与世界上其他国家与地区主推的4K UHD电视广播系统有着很大的差异，尤其在视频系统方面。Super Hi-Vision视频系统采用8K UHD的超高清电视规格，显示分辨率为7680x4320，总像素达到了3320万，远远超出只有210万像素的Full HD全高清与830万像素的4K UHDTV超高清标准。在播放帧率方面，则达到120Hz(逐行扫描)的高水平，有效地解决了150英寸显示画面在高速运动影像处理过程中出现的物体抖动与边缘模糊的问题。而在色彩表现上，该视频系统采用了更为广阔的Rec.2020色域标准与12bit的色彩位深，带来标清与高清显示系统都无法展现的真实色彩效果。
为什么日本要决意使用更高标准的UHD超高清电视广播系统？
据NHK方面透露，主要是出于经济上的原因，认为8K UHD才属于真正的超高清电视广播系统，即使目前研发4K UHD系统，将来也需要跨进到8K UHD系统的研发之中。为了避免两者之间升级时所造成的经济损失，NHK决定直接从全高清的系统升级到8K UHD超高清系统。
NHK从推出Super Hi-Vision超高清电视广播系统至今已超过10年时间，目前已为Super Hi-Vision系统逐步完成节目录制、信号传输与现实广播三大部分的建设，并宣布将在2016年前后就能在日本全面铺开Super Hi-Vision电视广播服务。毫无疑问，日本已经处于UHD超高清电视广播系统发展的前沿，只是刻意要跨越4K而直接跃进到8K的做法并没能与世界电视广播系统的发展趋势取得同步，最终必定会存在种种兼容性的问题。更为重要的是，以目前家用显示设备的画面大小与观看距离等因素来分析，4K超高清显示系统已经非常接近人眼物理分辨率的极限，是否需要提升到8K超高清系统还有待商榷。此外，在近几年的国际消费电子大展上，绝大部分的平板电视与家庭影院投影机品牌都将精力集中在4K UHD产品的研发之上，8K UHD的产品可谓少之又少，这在一定程度上也限制了8K UHD系统的发展。
Super Hi-Vision系统在近期取得的发展成果
无论是4K UHD还是8K UHD超高清电视广播系统，现阶段急需解决的问题并不是录制与显示环节，而是传输与内容存储的问题。近期，NHK与三菱电子共同宣布已成功研发出首款针对8K UHD超高清电视广播系统的HEVC(High Efficiency Video Coding)编码器，与以往的MPEG-4 AVC/H.264编码方式相比具有更高的压缩比，可实现7680 × 4320(60Hz) 10bit的视频信号编码。
此外，Elemental Technologies在去年的大阪马拉松赛上成功实现了业内首个实时4K UHD HEVC信号处理与传输。实时影像处理的信号采用3840×2160(59.94Hz)规格，通过布置在比赛中途和终点的2台索尼4K摄像机拍摄，最后以3G-SDI方式将内容发送到Elemental的编码器系统。 |
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