4K技術(shù)在電視中的應(yīng)用研究

姚莉

摘 要：4K超高清電視是電視技術(shù)未來發(fā)展的主要方向，較之高清電視，不但可以使電視的分辨率大幅度提高（3840×2160），同時具有非常高的解像度（鏡頭解像度實測系數(shù)超過1000線）、更廣闊的觀看視角（可超過60度）、更高圖像幀頻（標準包含100幀及120幀等高幀率）、更高圖像動態(tài)區(qū)間（前期拍攝可超過14檔光圈）、更具廣度的色域區(qū)間（TU-RBT2020等色域），能夠為觀者帶來優(yōu)質(zhì)且極具現(xiàn)場感的視覺盛宴。文章以4K技術(shù)在電視中的應(yīng)用研究作為切入點，在此基礎(chǔ)上予以深入探究，相關(guān)內(nèi)容如下所述。

關(guān)鍵詞：4K技術(shù)；電視；應(yīng)用；研究

中圖分類號：TN949.17 文獻標識碼：A

文章編號：1671-0134（2018）08-056-02 DOI：10.19483/j.cnki.11-4653/n.2018.08.019

1. 4K電視技術(shù)概述

目前，4K電視技術(shù)的分辨率可達到3840×2160，同時4K電視具有800萬級別像素點，而常規(guī)的高清電視只有200萬級別像素點。4K電視技術(shù)是當今視頻領(lǐng)域中的一項相對前沿的技術(shù)，依附于ITU相關(guān)標準，4K電視技術(shù)隸屬超清屏顯科學領(lǐng)域，其具有更高的分辨率，4K是電視水平屏顯像素系數(shù)，若以分辨率作為基礎(chǔ)進行分析，4K標準是8倍720P高清屏顯標準，4K電視技術(shù)的最高分辨力可達到3840×2160P（見圖1、圖2）。4K技術(shù)在實際應(yīng)用中，其視覺角度具有非常大的區(qū)間，且屏顯顯示更為細膩，4K電視的感官效果更貼近于顯示，且不會發(fā)生還原缺失以及屏幕設(shè)施清晰度低等弊病。

2. 4K技術(shù)在電視中的應(yīng)用研究

目前，我國4K電視制作正處于發(fā)展時期。電影《歸來》為中國4K電影的制作拉開了序幕。現(xiàn)階段，4K電視的制作資源相對貧瘠，且鮮有成就。不過4K技術(shù)已逐漸被我國各大電視臺所重視，各方已著手于4K技術(shù)的研究，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建平臺。此次研究將以某廣播電視臺為例進行分析，如下所述。

現(xiàn)階段，某廣播電視臺所采用的4K設(shè)備系統(tǒng)通過So與BMPC所構(gòu)建。鏡頭選用Zeiss Master Prime t13/1ARRI/ FUJINON18-80mm與Angenieux OPTIMO24，由于一些題材均為外拍，所以要側(cè)重于設(shè)備的便攜性，因此，此廣播電視臺擇取了變焦鏡頭與廣角搭配。通過所拍攝的素材資料能夠分析出F65 所拍攝的影像，不但由于分辨率高體現(xiàn)出超過普通HD的畫面效果，同時還顯示了4K技術(shù)拍攝在色彩還原方面的特性。HD在拍攝時都會在聚焦遠景后直接進行全景拍攝，在一個鏡頭完成對焦時，其他鏡頭均體現(xiàn)出實景。不過，在采用F65進行拍攝時，雖然已搭配了Zeiss Master Prime t13/1ARRI/FUJINON18-80mm廣角鏡頭，但是所拍攝的全景畫面依然具有較強的縱深空間，同時因為虛焦等客觀問題，這樣的縱深感，在HD無法得以體現(xiàn)，不過在4K技術(shù)下就會非常顯著。由此可證，4K攝像機在聚焦方面具有一定的敏感性，同時在實際操作過程進行跟焦，成為拍攝時的側(cè)重點。縱深無法被完全消除，因此只能夠在進行廣角拍攝的情況下對主體物進行對焦，將ISO調(diào)高，盡可能壓低光圈。依附于實際拍攝經(jīng)驗，ISO200 光圈具有一定的廣角，所以鏡頭會出現(xiàn)一定的縱深較為明顯，而ISO800更適用于處理景深問題的全景攝制，即使戶外光線具有較大幅度的變化，F(xiàn)65 的寬容度還是能夠進行有效的處理。因此，影響縱深的成因并非只有光照的強度，畫面分辨率對縱深的影響更為顯著。

在色彩上，由于BT2020標準較之Rcc.709標準有了一定程度的調(diào)整，除了白點的概念還遵循D65標準，在4K技術(shù)系統(tǒng)方面，色深從Rcc.709標準的8bit增加到10bit與12bit，次調(diào)整對于整個影像在色彩深入及過渡方面的增強具有深遠的意義，色深標準的調(diào)整從根本造成調(diào)整畫面最佳動態(tài)區(qū)間指標出現(xiàn)變動。除了色深的增加，BT2020 標準中三角形的面積超過Rcc.709標準的兩倍。由此可見，高清系統(tǒng)的色彩區(qū)間更為廣泛。

此廣播電視臺4K制作后期的調(diào)色利用了IQ52版本與Autodesk flame。上述兩款軟件都能夠在l6bit的條件下予以圖像的數(shù)字處理。但值得注意的是，越大的色域三角形對顯示設(shè)備性能的要求也越高。現(xiàn)階段，依附于BT2020相關(guān)標準，常規(guī)電視放映設(shè)備不能從根本達到4K技術(shù)色彩放映的相關(guān)需求，這為4K技術(shù)成片的播放造成了一定的影響。為了匹配于電視高清頻道進行播出，要將4K技術(shù)的成片轉(zhuǎn)換成高清分辨率，同時還要解決色彩局限的相關(guān)問題，處理方法即為把視頻成片從BT2020色域空間轉(zhuǎn)換為高清Rcc.709色域。

經(jīng)對BT2020標準與4K實際制作的分析總結(jié)出，4K的制作環(huán)節(jié)較之高清制作更為煩瑣，且需要大量的技術(shù)支持，累積大量的實踐及理論經(jīng)驗即為4K電視技術(shù)發(fā)展的唯一途徑。站在拍攝效果的角度進行分析，4K超高清系統(tǒng)不但在分辨率方面深化了畫面質(zhì)量，同時在刷新率以及色域上也有了較大的提高，尤其是色域三角形的完善，使收看畫面的色彩還原度更高，較之高清系統(tǒng)色彩具有較大差異。

3.4K電視的產(chǎn)業(yè)化制作研究

4K電視制作的環(huán)節(jié)具有多元化特性。4K電視的產(chǎn)業(yè)化制作對存儲與后期制作系統(tǒng)都有一定的要求。由于通過4K拍攝具有內(nèi)存容量大的特點，所以，此廣播電視臺在前期安排了相關(guān)技術(shù)工作者對數(shù)據(jù)予以雙備份，在此基礎(chǔ)上進行整理，進而確保拍攝的進度。

在后期制作方面，電視臺直接在AVID或PREMIER通過Sony RAW格式予以無轉(zhuǎn)碼粗編。在未集中存儲設(shè)備的基礎(chǔ)上，信號均錄入至小硬盤上，在完成編輯后，將EDL 與AFF 傳輸至合成設(shè)備之中。雖然通過相關(guān)檢驗，只要盤陣速度達到標準，此措施可以較為有效地完成4K粗編，不過素材量的荷載要依附于盤陣的極值容量，這在一定程度上為存儲設(shè)備造成了一定的壓力。

為匹配于電視高清頻道的播出，需要在分辨率與色域方面對4K成片實施整體的調(diào)整，這時因為既有的電視放映設(shè)備不能達到BT20204K圖像標準。一般的4K制作，以此次所研究的廣播電視臺4K制作為例，其成片質(zhì)量已與電影級別相同，在很大程度上凌駕于BT2020電視4K標準。基于此，針對煩瑣的流程與制作壓力，要盡可能選擇在前期直接通過高壓縮比予以拍攝，通過匹配于電視4K播出技術(shù)的標準格式予以記錄。這樣，不但簡化了工作流程、省略了格式轉(zhuǎn)換以及降低了調(diào)色時的繁雜程度，同時還縮減了素材的存儲與后期設(shè)備系統(tǒng)的超荷載問題。電視4K在未來必然要達到全面覆蓋，因此對4K技術(shù)在電視中的應(yīng)用研究任重而道遠。在高清全面普及的時期，以上方式即為4K適應(yīng)高清系統(tǒng)平臺最為有效的舉措，同時已成為階段內(nèi)4K電視制作發(fā)展過程中的新節(jié)點.不過，為了匹配于現(xiàn)階段電視技術(shù)的發(fā)展需求，我們還要打造專業(yè)4K電視制作隊伍，同時使相關(guān)人員全面掌握4K制作的相關(guān)技術(shù)流程，進而為未來4K電視化的進程鋪平道路。

4. 4K電視的前景

伴隨液晶面板以及處理器等工藝性能的持續(xù)發(fā)展，4K電視技術(shù)應(yīng)運而生。2012年CES展會上，一些廠商在展出其先進顯示設(shè)備時大量出現(xiàn)“4K”詞匯。直至2013年，大量廠商著手于4K技術(shù)的研究，一些廠商用UHD一次代替4K。UHD即超高清，此概念即ITU所規(guī)范定義的術(shù)語。

近年來，我國陸續(xù)推出了4K電影，其極具震撼力的畫質(zhì)從側(cè)面彰顯了技術(shù)創(chuàng)新和電影藝術(shù)的完美融合。在一些發(fā)達國家，4K技術(shù)已獲得了一定的成果。在未來，我們要對4K產(chǎn)品的分辨率與色域予以有指向性的調(diào)整，同時終端產(chǎn)品制造商要在迎合觀眾需求與播出片源的局限問題上進行研究。而依附于發(fā)展角，4K電視產(chǎn)業(yè)鏈逐漸步入長足發(fā)展的磨合期，雖然目前4K技術(shù)已逐漸趨于成熟，不過距離真正的4K效果尚有差距，不僅要完善4K終端產(chǎn)品，同時要深化觀看環(huán)境。

同時，提供4K內(nèi)容的服務(wù)商與傳輸路徑的完善亦為亟待解決的一個問題。這也是現(xiàn)階段4K電視技術(shù)沒有全面普及的主要制約因素，4K電影同樣具有制作標準模糊的弊病。

現(xiàn)階段，雖然4K電視內(nèi)容相對貧瘠，不過大多數(shù)成功的視頻服務(wù)商著手于4K電視內(nèi)容的制作。在我國，已有搜狐以及樂視等新媒體開始進行4K電視內(nèi)容的制作。伴隨信號帶寬的全面提升，4K電視在未來的一段時間內(nèi)必將普及，同時4K電視技術(shù)與工藝也會更加完善。

4K電視技術(shù)的發(fā)展任重而道遠，只有在4K技術(shù)、4K電視制作、傳輸、終端設(shè)備全面發(fā)展的基礎(chǔ)上，并循序漸進地完善4K電視基礎(chǔ)，長此以往，4K電視產(chǎn)業(yè)鏈才能逐漸步入正軌，并趨于成熟。

總結(jié)

綜上所述，4K技術(shù)在實際應(yīng)用中，其視覺角度具有非常大的區(qū)間，且屏顯顯示更為細膩，4K電視的感官效果更貼近于顯示，且不會發(fā)生還原缺失以及屏幕設(shè)施清晰度低等弊病。4K電視技術(shù)是當今視頻領(lǐng)域中的一項相對前沿的技術(shù)，目前，4K電視技術(shù)已被廣泛推廣應(yīng)用，并逐漸成為廣播電視領(lǐng)域研究的焦點，對于既有的4K技術(shù)，在實際應(yīng)用中還存在較多的問題，因此，業(yè)內(nèi)人士務(wù)必要從根本上掌握4K技術(shù)的基本原理，在此基礎(chǔ)上將4K技術(shù)應(yīng)用于電視中，充分發(fā)揮4K技術(shù)特有的優(yōu)勢。

參考文獻

[1]馬志偉.高效率4K動態(tài)影像拍攝利器 JVC GY-HMQ10 4K攝錄一體機使用手記[J].數(shù)碼影像時代，2015（8）：31-33.

[2]范金慧，劉建宏，黃奇志.高清電視節(jié)目工藝流程和質(zhì)量控制[A].中國電影電視技術(shù)學會影視科技論文集[C].2016（2）：12-14.

[3]李川，張其善，姚遠.基于StrongARM SA1110網(wǎng)絡(luò)攝像機方案設(shè)計[J].電子測量技術(shù)，2014（3）：19-20.

[4]陸繼恒.最新頂級Dolby Atmos系統(tǒng)正式投入使用 專訪臺灣臺中市日新大戲院4K杜比全景聲影院[J].家庭影院技術(shù)，2016（9）：49-54.