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    超高清4K來歷及主要技術指標

    摘要:在經歷多個版本的修訂后,國際電信聯盟(InternationalTelecommunicationUnion,即ITU)于2012年8月23日發布了超高清電視(UltraHDTV)的國際標準:ITU-RRecommendationBT.2020。BT.2020標準重新定義了電視廣播與消費電子領域關于超高清視頻顯示的各項參數指標,對超高清電視的分辨率、色彩空間、幀率、色彩編碼等進行了規范,促進4K超高清設備進一步走向規范化。

    4K超高清的來歷

    為了應對高清晰度電視的挑戰,電影行業必須引進新的技術標準以便在技術層面上繼續保持對電視的優勢。于是在2004年7月1日,由好萊塢7大電影公司組成的DCI數字電影推進聯盟(DigitalCinemaInitiative)修訂并推出了其技術文檔4.0行業標準,規定的數字影院清晰度分為兩級,即DCI2K(2048×1080,每秒24幀或48幀)和DCI4K(4096×2160像素,每秒24幀),其中DCI4K(4096×2160)的信息量則是高清電視的4倍多。因此4K確保了數字電影對高清晰度電視在技術層面的優勢,而這種優勢是今后電影與電視競爭時絕對需要的。

    電視的發展始終是以電影作為參照。隨著液晶面板、處理器等工藝性能的不斷提升,4K電視的出現也是順理成章。2012年的國際消費電子產品展覽會(CES)上,部分廠商在展出其次世代顯示設備時使用了”4K”一詞。2012年4月,韓國四家主要電視臺(KBS、MBC、SBS和EBS)使用66頻道試播4K節目,但此時4K的相關標準尚未確定。直到2012年8月23日,國際電信聯盟(ITU)發布了超高清電視的國際標準:ITU-RBT.2020,標志4K電視開始步入正軌。到了2013年的CES展會上,越來越多的廠商開始使用“超高清分辨率”(UHD)來取代”4K”一詞?!俺咔宸直媛省庇⑽脑臑?#8221;UltraHighDefinition”,縮寫為UHD或UltraHD,是國際電信聯盟(ITU)定義的術語。

    ITUBT.2020標準

    在經歷多個版本的修訂后,國際電信聯盟(InternationalTelecommunicationUnion,即ITU)于2012年8月23日發布了超高清電視(UltraHDTV)的國際標準:ITU-RRecommendationBT.2020。BT.2020標準重新定義了電視廣播與消費電子領域關于超高清視頻顯示的各項參數指標,對超高清電視的分辨率、色彩空間、幀率、色彩編碼等進行了規范,促進4K超高清設備進一步走向規范化。

    分辨率

    在Rec.2020標準中,因全球各地區發展差異,UHD超高清視頻顯示系統定義為4K與8K兩個階段,其中4K的物理分辨率為3840×2160,而8K則為7680×4320。

    超高清4K:水平清晰度3840,垂直清晰度2160,寬高比16:9,總約830萬像素,俗稱2160P。

    超高清8K:水平清晰度7680,垂直清晰度4320,寬高比16:9,總約3320萬像素

    專業解讀:超高清4K是什么?

    常見高清分辨率對比圖

    幀率

    在Rec.2020中,Ultra-highdefinition超高清圖像的顯示分辨率為3840×2160與7680×4320,畫面顯示比例為16:9,支持幀率120p、60p、59.94p、50p、30p、29.97p、25p、24p和23.976p,共9種幀率。在BT.2020標準中終于取消了隔行掃描,只有逐行掃描(Progressive),進一步提升了超高清影像的細膩度與流暢感。

    色深

    BT.2020標準大幅度提升了視頻信號的性能規范。色彩深度方面,由BT.709標準的8bit提升至10bit或12bit,其中10bit針對的是4K系統,12bit則針對8K系統。這一提升對于整個影像在色彩層次與過渡方面的增強起到了關鍵的作用。

    色彩空間

    超高清電視對應的色域為:ITU-RBT.2020色域,又稱Rec.2020,是顯示設備中最大的色彩空間,覆蓋了CIE1931的75.8%,白點色溫D65(6500K)。高清電視色域的國際標準ITU-RBT.709(又稱Rec.709或sRGB)的僅覆蓋了Rec.2020的35.9%,所以超高清電視(UHDTV)能比現行的高清電視(HDTV)顯示更為豐富的色彩。

    ※注:除了一些頂級的彩色技術監視器樣機外,市面上并沒有顯示設備可以完全覆蓋Rec.2020色域,也就是說市面上的4K電視大多數都是不符合標準的。

    專業解讀:超高清4K是什么?

    Rec.2020與Rec.709色域(CIE 1931色度圖)

    Rec.2020與Rec.709色域(CIE1931色度圖)BT.2020標準定義的超高清系統不僅僅在分辨率上進行了提高,還在刷新率、色彩深度、色彩空間、伽瑪校正方面進行了全方位的調整,特別是色域三角形方面的擴展,使得畫面的色彩表現遠勝于高清系統。最近,美國消費電子協會(CEA)更新UHD超高清顯示特性,對4K顯示縮放和接口等又進行了補充說明。若使用4K顯示設備顯示全高清1080P時,屏幕中的4個像素對應輸出1080P中的1個像素;顯示720P時則為9個。

    關于安防中的4KUHD超高清,國內還沒有定義安防高清的國家標準,所以并沒有一個統一的標準供參考。目前安防行業高清產品都是參照國外廣電HDTV的標準。以前在《百萬像素高清技術應用已經成熟》中就說過,高清應該是一個整體系統,任何脫離系統單獨談高清都是在耍流氓。同樣,4K高清應用也應該是從整體來看。

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    作者: 哈明華

    哈明華資深安保行業專家。

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