4K技术

张艺谋首部4K电影《归来》海报  4K,即4096×2160超高清分辨率,标准化的4K(4096水平像素),能够达到高清分辨率的4倍,再配合鲜艳的色彩、超真实的音效,能给观众带来极大的观影享受。不过,专家认为,4K技术除了提升影视分辨率外,还拉动了从拍摄到显示等相关领域的一系列革命。

1基本概念

  分辨率概念

  4K是一种新兴的数字电影及数字内容的解析度标准。电影行业常见的4K分辨率包括Full Aperture 4K(4096*3112)、Academy 4K(3656*2664)、Digital cinema 4K (4096*1714)、Digital cinema 4K (3996*2160)等。目前网上能下载到较常见的规格有3840*2160(16:9)、4096*3072(4:3)4096*1744(2.35:1)等。4K级别的分辨率亦被称作QFHD(Quad Full High Definition)。IMAX数字版电影的清晰度为2.9K,所以4K的清晰度会超过IMAX数字版

  关于观影距离

  公式:最佳观影距离=画面垂直高度/画面垂直分辨率*3400,这个公式是由人眼视网膜的分辨力及垂直视野角度推算而来的。现代化电影院中的体育馆式坐席日益受到欢迎,因为观众座位距离银幕近了,这样能带来更佳的视觉感受。

  使用领域

  提到高清,必然第一时间想到电影。对投影机来说最直接的应用当然就是数字影院,其他的还有大型工程等专业高端应用领域,譬如科普教育。2012年3月,北京天文馆引入了6台索尼4K投影机组成了一片33米长、6米高的180度的环形幕,建成了“索尼4D科普剧场”,这也是国内第一家同类剧场采用索尼4K技术。博物馆类型对清晰度的要求是越高越好,使用了4K技术方案能使场馆在接下来的几年中都保持不被淘汰。4K平板显示器产品多用于医疗影像、安全监控、军用等领域及图形处理等。若是能将其应用于家用电脑上作为显示终端,那也将是一件美事。

  投影机发展情况

  可实现高分4K投影的硬件阵容目前分为3大派系:

  1、基于LCoS方案的索尼SXRD技术及JVC的D-ILA技术。

  LCoS是目前唯一未被企业垄断的次世代显示技术,它是一种反射式micro LCD投影技术,其零件简单成本低,此外还具有利用光效率高、体积小、开口率高等特点,分辨率高和充分的色彩表现。

  2、 德州仪器TI的DLP方案,授权使用的品牌有巴可、科视、NEC。

  DLP的优势在于更低的灯泡成本以及更长的寿命,在能耗方面也表现出色。名扬全球的IMAX数字影院,其投影方案便是采用TI的DLP技术。

  3、爱普生3LCD方案,使用1.64英寸高温多晶硅TFT液晶面板,又称4K HTPS液晶面板

  以上除了JVC的产品分辨率通过抖动达到4096*2400外,其余品牌的4K投影机分辨率都定为4096*2160。

2产生背景

  观众需求驱动技术革新

  事实上,4K对于电影放映并不是一个新词。很长时间以来,电影领域的很多内容就是以4K的技术标准发行的,并且其发行、拷贝可以实现2K和4K的双向兼容,只是观众在传统的10平方米以下的屏幕上观看不到4K的效果。据介绍,目前,国内的1.6万块电影银幕中,能够欣赏4K效果的只有几百块,如果大银幕的影厅增加,能够欣赏到4K电影的观众就会更多。

  而4K电视技术的出现,最直接的驱动因素则是家庭电视尺寸的增大。据索尼中国专业系统集团技术总监王亚明介绍,随着电视制造技术的进步,电视屏从过去14寸发展到如今的50寸、60寸甚至90寸;再加上电视屏幕制造技术不断升级,液晶、等离子、OLED等材料纷纷投入屏幕制造中,使得人们对于电视内容清晰度的要求不断提升。当屏幕达到50寸左右时,传统标清分辨率的内容已经无法满足观众需要了,因而出现了从标清到高清、从高清到4K的发展。

3技术特征

  电影和电视技术将没有区别

  目前,电视领域从标清到高清的发展,实质只是分辨率的变化,与之相关的其他技术标准都是延续着标清时代。比如图像色域、图像扫描方式,以及代表图像灰度阶数量的量化比特均没有发生改变。事实上,为了满足4K分辨率,标清以及高清时代的技术标准均需要提升。

  首先,数字化过程需要把连续的信息零散化,首先是把画面用有限的像素来表示,其次是将光线由亮到暗用离散化的有限灰度阶表示,量化比特越高,表达从暗到亮的灰度阶越多。从量化比特的层面上来说,标清、高清技术标准都是8比特或10比特,也就是256个或1024个灰度阶;而4K达到了10比特或12比特,1024个或4096个灰度阶,达到了与电影相同的水平。

  其次,在4K时代,图像色域更加广阔。高清图像的色域实质上并不比标清图像的色域更广阔,高清图像使人感觉颜色更加鲜艳丰富的原因在于标清采用的是模拟信号传输,在传输过程中受到的干扰较大;而高清运用数字传输,在传输、拷贝过程中信号不受干扰。超高清时代屏幕更大、分辨率更高,显示设备的性能比标清和高清时代有了大幅度提高,能够支持更大的色域显示,色域标准也要相应提高,4K技术标准的色域比电影胶片还要大。

  再次,4K技术的发展也带来了图像扫描方式的变革。在标清和高清时代,图像的扫描都是隔行扫描,在不降低刷新率的情况下减少了数据量,但降低了图像的垂直分辨率。而4K技术则采用了逐行扫描,相较于隔行扫描方式增加了一倍的数据量,因而对带宽有较高的要求。

  4K技术实现了逐行扫描,不仅意味着图像画质更好,而且有着更为深层的意义。隔行扫描是传统电视技术的重要标志,事实上,电影,包括电脑显示都是逐行扫描方式。这意味着,到了4K时代,电影和电视技术已经没有本质上的区别,同时也意味着二者跟IT技术完全融合,这一点无疑为电影电视的发展带来更为巨大的想象空间。

4技术突破

  应用的领域会有突破

  “4K技术的应用绝对比人们想象得更丰富。4k拓展技术,原来拍摄足球比赛用20个摄像机,用4K技术可能只要10个或者5个摄像机就足够了。因为分辨率高,从4K里裁出一个2K的局部画面,用电子的方法进行虚拟的变焦、推拉摇移,清晰度跟高清是一样的。据介绍,今年巴西联合会杯已经用4K进行了直播实验,明年巴西世界杯举办时,国际足联要用4K直播开闭幕式和重点比赛,这将会对4K技术的应用起到极大的推动作用。

  此外,现在几乎所有的相关厂家都在拓展4K技术的应用。比如,有的厂家发布的20寸平板电脑已经有了4K分辨率,2014年索尼推出的游戏机PS4也会支持4K电影下载放映,4K技术的发展可能出人意料,虽然4K最初是为电影、电视开发的,但前几年谁会想到手机、平板电脑也达到了和电视一样2K的分辨率。

5技术优势

  广视角是硬屏4K的另一大优势。硬屏4K电视的可视角度达到178度,无论从哪个角度看,消费者都能欣赏到色彩准确一致的理想画面,收获视觉无“死角”体验堪称完美。此外,硬屏4K电视搭载的不闪式3D技术,画面无闪烁、更明亮,观看更舒适。其观看亮度、无闪烁等优势在中国电子[1.49%]技术标准化研究院赛西实验室所进行的对比测试中得到了认可。

  信号处理优势奠定未来发展基石。 基于其技术方面的优势,硬屏4K可以完美实现2D和3D片源的4K信号播放,不仅能够在2D状态下呈现出细腻而真实的4K画面,还可以显示原生4K画质的3D画面,让用户轻松体验影院级3D观影效果。而市面上大多数产品,由于技术局限性往往不能播放4K的3D片源。

 

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电影知识

4K分辨率

2019-11-5 15:25:18

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2019-11-5 15:25:20

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