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2019年4月29日 星期一

4K UHD TV vs. 1080p HDTV - Side by Side Comparison


來源:智能化弱电工程设计与施工 via 搜狐

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。

Cinema Standards – Who Gets to Decide? | Digital Cinema Report

於是在2004年7月1日,由好萊塢7大電影公司,組成的DCI數位電影推進聯盟(Digital Cinema Initiative),修訂並推出了其技術文檔4.0行業標準,規定的數影院清晰度分為兩級,即 DCI 2K(2048×1080,每秒24幀或48幀)和DCI 4K(4096×2160像素,每秒24幀),其中DCI 4K(4096×2160)的資料量,則是高清電視的4倍多。

因此4K確保了數電影,對高清晰度電視,在技術層面的優勢,而這種優勢是今後電影與電視競爭時,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,韓國四家主要電視台(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)發佈了超高清電視的國際標準:ITU-RBT.2020,標誌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「超高清解析度」(UHD)來取代「4K」一詞。

「超高清解析度」英文原文為「Ultra High Definition」,縮寫為UHD或Ultra HD,是國際電信聯盟(ITU)定義的術語。

4K Resolution - Walmart.com

ITUBT.2020標準
在經歷多個版本的修訂後,國際電信聯盟(International Telecommunication Union,即ITU)於2012年8月23日發佈了超高清電視(Ultra HDTV)的國際標準:ITU-R Recommendation BT.2020。BT.2020標準,重新定義了電視廣播,與消費電子領域,關於超高清影像顯示的各項參數指標,對超高清電視的解析度、色彩空間、幀率、色彩編碼等進行了規範,促進4K超高清設備進一步走向規範化。

解析度
在Rec.2020標準中,因全球各地區發展差異,UHD超高清影像顯示系統,定義為4K與8K兩個階段,其中4K的實體解析度為3840×2160,而8K則為7680×4320

超高清4K:水平解析度3840,垂直解析度2160,寬高比16:9,總約830萬像素,俗稱 2160P。

超高清8K:水平解析度7680,垂直解析度4320,寬高比16:9,總約3320萬像素。

常見高清解析度對

幀率
在Rec.2020中,Ultra-high definition超高清圖像的顯示解析度為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標準中終於取消了隔行掃描,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,大幅度提升了影像信號的性能規範。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。這一提升對於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,市面上並沒有顯示設備,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。


Rec.2020Rec.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,不僅僅在解析度上進行了提高,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,遠勝於高清系統。

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,螢幕中的4個像素,對應輸出1080P中的1個像素顯示720P時則為9個。

關於安全監控中的4K UHD超高清,目前還沒有定義安全監控高清的標準,所以並沒有一個統一的標準供參考。目前安全監控行業高清產品,都是參照廣電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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