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现阶段我们是否需要超高清显示设备

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前文已经明确指出了现阶段仍然属于超高清显示系统建立的初级阶段,绝大部分品牌所推出的超高清产品都还没能全面发挥超高清显示系统的真正优势,只是不少的影音爱好者面对市场中那些琳琅满目且价格不高的超高清平板电视与家庭影院投影机新品却仍是犹豫不决。同时若然真正要建立超高清影音系统,就意味着用户必须全面升级整套影音系统,从信号源、AV放大器到传输线材,每一个环节都不能忽略。这将会是不小的代价。于是我们就需要思考这样一个问题:“现阶段我们是否需要高清显示设备?”

显示分辨率的提升确实能有效提升画面的精细度

只是普通家庭环境需要超高清吗?

在显示设备技术的发展过程中,一直以来都是以提升画面的精细度为目标。从标清到高清,从高清到全高清,从全高清到超高清,我们可以发现影响画面精细度的因素包括两个重要方面,一是画面像素,另一个则是画面的垂直分辨率。画面的像素越高,在相同尺寸画面的每一个晶格就越小,画面就越精细。而画面的总像素是由画面水平分辨率与垂直分辨率相乘所得到的结构。需要注意一点,由于人眼对于垂直分辨率的敏感度远远高于水平分辨率,越高的垂直分辨率,人眼就能辨识更多的画面层次与细节。

4K与8K超高清不仅在画面总像素上得到了很大的提升,更在垂直分辨率方面与全高清的影像相比有了数倍的提升,画面的精细度确实是有效地提升了。但是在普遍不大的家庭环境之下,是否需要如此高分辨率的显示设备?这就是我们需要思考的地方。

我们眼睛的分辨率是有一定限度的,不会随着画面精度而无限提升,也就意味着观看超高清的影像就一定会比全高清的要精细。这里面涉及到一个观看距离与画面大小的关系,同时也会带来水平可视角度的问题。普通家庭的使用环境,主要分为独立视听室与客厅两种典型的使用环境。独立视听室多以前投式系统为主,画面的尺寸通常在100-150英寸(16:9),观看距离则大概在3-6m。而客厅环境则主要采用平板电视,画面尺寸以40-80英寸为主,观看距离往往会在4-5m以内的范围。在这样的显示画面与观看距离条件之下,我们应该判断平常在观看全高清画面的时候是否能够看到画面上出现的像素晶格。

如果能够看到晶格就可以考虑将整套影音系统升级至超高清,相反如果完全看不到画面上有任何的晶格,那么若然是仅仅想通过超高清系统升级换来更高清晰度的画面就完全没有必要了。就算真的升级到超高清显示系统,我们能够观看到的实际分辨率也远低于画面的实际分辨率,再高精度的画面也徒劳无功。

这种问题对于尺寸较小的平板电视尤为突出。特别是在目前主推的65英寸以内较小尺寸的4K超高清电视就更难体现出全高清与超高清之间的区别。不过绝大多数的品牌在介绍旗下超高清产品性能优势的时候,则从观看距离方面来指出超高清显示的优势。确实,尽管更高清晰度的显示设备可在相当短的距离内也能获得非常精细的影像,只是我们也不能忽略,如果在越近的距离观看就越容易令眼睛产生疲劳感,并不利于身体健康。笔者建议大家在选购产品时,应该根据家中实际的使用环境因素进行选择,不应盲目升级。

色彩还原更接近真实生活

是否应该选择新一代光源系统的超高清新品?

以往从标清到高清显示设备的升级,最为明显的在于分辨率的提升,而在色彩方面并没有过于明显的提升。而在准备跨入超高清显示时代,我们就不得不注重超高清显示系统在色彩还原方面的优势。在前面我们所详细分析过的Rec.2020标准中,就特别指出了超高清显示系统中的色域空间的巨大变化。这里需要解释,CIE1931色度空间中的半椭圆区域为人眼可见的区域,而在该区域下的三角形范围就表示显示设备能够显示的可见光数量。Rec.2020超高清的色域空间面积远远大于其他的标准,包括了Rec.709、adobe RGB甚至NTSC标准,代表着超高清系统能够显示更多的色彩数量,可还原出更接近生活的色彩。

目前所推出的超高清显示系统还处于第一阶段,正如当初Rec.709高清标准制定之时不将色域空间规范为Rec.2020这样大面积的原因一样,受制于当时高清拍摄与显示设备本身就不能实现太大的色域表现,尤其是在显示设备方面。不过我们在选购超高清显示产品的时候,就需要考虑到产品在色彩还原上的潜在能力,其中采用LED、OLED、激光光源等新一代显示系统的超高清显示产品在物理性能上已能带来接近于Rec.2020标准的色域。当未来真正有Rec.2020色域标准的超高清信号输入时,你所使用的超高清平板电视与家庭影院投影机也能最大程度地展现超高清在色彩上的优势。此外,大家如果要按照Rec.709高清标准对新光源的高清显示设备进行色域校正,就需要压缩显示设备的原生色域。而这样处理的最大问题就是会减少投影机输出的整体亮度表现,因为压缩得最多的部分是整个信号亮度最高的绿色部分。将来我们以Rec.2020标准进行调校,就可使投影机的性能发挥到极致,色彩与亮度都能得到最大的保留。

除此之外,高清或全高清系统采用的是8bit视频系统,而超高清将采用10bit甚至12bit的视频系统。由于要处理10bit以上的视频信号,现阶段高清系统下的8bit系统的信号源设备将不能满足要求。同时在画面调校过程中要留意10bit系统的标准黑位与标准峰值的取值也不同于8bit系统,要采用新的测试图案进行调校。因此,在挑选超高清平板电视与家庭影院投影机产品的时候,最好选择能够支持10bit甚至12bit深色处理能力的新品,以满足未来的发展趋势。

4K信号处理能力是否足够?

思考超高清显示设备的信号处理能力

对于数字显示设备而言,要获得清晰的影像,其中一点关键之处就是要做到显示设备与节目源之间的点对点匹配。如果不是百分之百的点对点匹配,画面就会出现模糊不清。在节目源方面,现阶段仍以高清蓝光片源或者高清电视广播为主,要寻找4K片源主要是通过网络的方式获取。因此,对于4K显示设备而言,当直接输出全高清信号的时候,信号输入与输出并不能做到点对点,画面会有模糊与不锐利的问题出现。

于是,所有的平板电视与家庭影院投影机都带有4K升频的功能,只要有全高清或其他较低规格的视频信号输入,就会直接升频至4K视频信号输出,从而达到点对点显示,同时目前大多数的蓝光播放机也支持4K升频。这种功能可将高清或全高清的信号源以数字升频处理的模式,提升至4K的显示分辨率并输出到显示设备。不过,此类纯数字的升频方式与原生超高清的画质相比存在较大的差距,毕竟它只是针对全高清影像进行提升,通过加入原本图像中不存在的信息,使得影像具备4K精度,本身就存在影像信息不匹配的问题,在真实性方面与原生4K的影像相比存在一定差异。而升频处理后的4K影像并没有改变原本1080p影像中的色彩,无法体现超高清影像在色彩方面的惊人一面。

对于超高清平板电视与投影机来说,4K超高清信号接收与处理的能力也是我们需要考虑的地方。目前绝大部分的4K机型都宣称能够显示4K/24p(8bit)的超高清信号,但笔者对某些机型进行测试时却发现它并不能实现流畅的播放,往往会出现断断续续的情况,如果以YCrCb 4:2:2的分量视频压缩方式输入,甚至还出现无法正常播放的问题。而为了适应未来超高清视频系统的发展,笔者建议大家选择能够支持4K/60p(8bit)信号处理能力的超高清机型,或者具有一定升级能力的机型。另外,建议大家选择一些能够支持HDMI 2.0标准视频接口的4K平板电视新品,可获得更佳的兼容性能。

超高清是否有助于提升3D显示的效果?

在这几年显示技术的发展之中,3D显示一直都是相当热门的话题,即使现在已经被超高清抢过风头,但现在几乎所有的平板电视与家庭影院投影机都内置了3D立体显示功能。主流的3D技术有两种,一种是主动式快门3D眼镜技术,另外一种是被动式3D眼镜技术。其中主动式快门3D眼镜技术占据了绝大多数的市场份额,主要的原因在于主动式3D技术能够实现左右眼均是全高清分辨率的画面,而被动式3D技术由于技术限制却不能实现。不过,这样的画面区别还是相当小的,再加上被动式3D眼镜技术具备画面不闪烁的特点,不会出现左右眼串扰的问题,而且具有眼镜配戴舒适性高的优势,受到了不少玩家的青睐。

而超高清显示可以通过高分辨率的优势,使得被动式偏振3D眼镜技术也能实现左右眼同时显示全高清分辨率的立体影像,使得画面的失真更低,动态影像过渡与画面的精细度媲美于主动式快门3D技术。此外,超高清显示也是裸眼3D技术发展的基础,特别是要实现多个不同视角的高清立体显示,就必须使设备的物理分辨率远远超越高清的水准。在近年国际大展上所展示的裸眼3D平板电视基本上都以8K显示分辨率为基础,未来随着8K超高清技术的普及,必然会加快裸眼3D高清显示设备进一步走向普通家庭。

要获取4K视频节目已并非不可能

真正发挥超高清显示水准必须依靠原生4K信号源

现阶段,我们究竟需不需要将家中的全高清显示设备升级到超高清?另一个关键因素在于能够全面发挥超高清显示的画面。前面已经提到,现有的4K显示设备都只具备将高清节目源升频至4K超高清的功能,只是由于绝大部分的高清片源都并非采用4K超高清进行录制,4K升频后的画面提升并不明显。为此,索尼在去年就带来了一系列“Mastered in 4K”的蓝光碟片,完全采用原生4K片源来制作,虽然画面的分辨率仍然维持在全高清的水平,但利用4K升频功能后画质的提升还是相当明显的。当然,我们还是期待未来能够尽快有4K原生的蓝光碟片推出。蓝光碟片目前最大规格的容量已经超过100GB,再配合成熟的HEVC超高清编码技术,理论上完全可以促成蓝光4K碟片的诞生,只是受到各种因素的影响,估计要真正推出还需要等待一定时日。

那么除了传统的光盘方式之外,我们主要是通过流媒体的方式来获取4K超高清影视节目。而4K超高清流媒体节目源的获取又可以通过电脑或者专用的流媒体播放机来获取,两者都是依靠互联网来实现,最大的限制在于网络带宽的高低。其中,我们通过国外的视频共享网站如Youtube、Vimeo来观看的各种4K超高清共享片段,往往都是以直播的方式,对网络的要求较高,如果不是高速的光纤网络,往往无法实现流畅播放。再加上对电脑设备的视频解码能力有较高的要求,通常情况下,笔者建议大家还是选择中高端的显卡来保证播放的稳定性。至于国内目前仅有百事通提供了部分4K的超高清节目,但相信优酷、腾讯、搜狐等也将会在2014年有所动作,尽快推出4K超高清的节目源。

如果要使用专用的流媒体播放机,则可以通过订购或免费的方式在线直接播放,也可以下载各种不同的超高清影视节目。超高清流媒体播放设备这两年取得了不错的发展,各种优秀产品不断推出。其中由Red Digital Cinema所带来的RedRay 4K cinema播放机就是一款相当优秀的产品,可以通过网络下载的方式来获取多种4K超高清影音资源,内置了能容纳100小时4K电影的1TB大容量硬盘,支持最高4096×2160的超高清视频之外,还能再现4K分辨率下的3D立体影像。另外在音视频输出端子方面还实现了音视频分离的设计。但这款播放机仅能支持采用Red 4K摄像机所拍摄的4K电影或视频短片,未来通过与网络视频供应商Odemax共同合作,有望播放由Odemax所提供的4K视频节目。

而索尼在去年推出的FMP-X1是国内曝光度最高的超高清流媒体播放机,几乎在各大影音展会上都能看到它的身影,引起了影音行业的一致关注。而在今年的CES展会上,索尼则展出了下一代的超高清播放样机。FMP-X1配备2TB的超大硬盘,能够存放大约45部完整的4K电影。FMP-X1的视频输出规格为3840x2160/30p或3840x2160/24p。而FMP-X1的超高清播放需要依靠索尼Video Unlimited 4K下载服务。这种服务能为影音爱好者提供电影、电视剧以及视频短片等各类原生4K分辨率的超高清视频付费下载。索尼表示4K视频节目的数量近期有望增加到100部以上,而付费方式可以选取24小时7.99美金的租赁方式,或者29.99美金的购买方式。值得一提的是,FMP-X1仅能与索尼旗下的4K超高清平板电视与家庭影院投影机产品兼容,其他品牌的4K显示设备是无法实现连接使用播放的。这就意味着你需要购买一整套的索尼4K硬件系统才能体验超高清所带来的影音新体验。

在高清时代,索尼的PlayStation 3游戏机是非常出色的高清播放设备,而在即将进入超高清的显示时代,索尼新一代的游戏机PlayStation 4也能够支持4K分辨率的视频输出,同样微软所带来的最新游戏机Xbox One也能支持4K分辨率的视频输出。我们能够将一些4K超高清的视频片源放入PlayStation 4与Xbox One中实现播放。

除了以上几款大家较为熟悉的流媒体播放设备之外,国外也有其他相关的4K超高清流媒体服务,例如NanoFlix UHD频道与Netflix超高清流媒体服务。其中,如果大家想要观看NanoFlix UHD中的众多精彩4K视频片段,就需要通过NANOTECH Nuvola NP-1 4K流媒体播放设备实现播放。而美国NANOTECH公司也带来了一款能在NanoFlix UHD频道观看4K影视节目的流媒体播放机Nuvola NP-1。它采用了安卓4.2系统的智能播放设备,凭借强大的NVIDIA Tegra 4 4核处理器,利用72个显示处理器单元,能够完整支持4K UltraHD (3840x2160)、HD (1920x1080)、SD (720x480)视频播放。而Nuvola NP-1能播放H.264压缩编码的4K超高清视频节目,将来也会自动升级支持最新的HEVC编码超高清视频播放。

除了以流媒体播放的方式来获取超高清节目源,其实全球各地都开始建立超高清的电视广播网络。其中,日本无疑是技术超前的,他们主张研发8K的超高清电视广播网络,并在近几年成功实现了超高清信号的长距离传输。而韩国、欧洲部分国家也表现在2014年实现4K超高清电视广播,美国也正在研究并更新下一代的电视传输标准ATSC 3.0,特别加入了4K超高清电视广播的重要内容。而英国的BBC电视台也在伦敦夏季奥运会期间,在英国的部分地区实现了超高清电视广播系统的实时转播。另外国际上越来越多的卫星电视台开始加入4K超高清的电视频道,如法国卫星电视服务商Eutelsat Communications在2013年年初推出了欧洲首个4K电视频道,西班牙卫星电视运营商Hispasat在今年夏天将试播4K的样板频道,美国方面的著名卫星电视运营商DirectTV则会在将来推出多个4K电视频道,Dish Network 与FIOS也将考虑推出4K卫星电视服务。