4K技術在電視中的應用研究

姚莉

摘 要：4K超高清電視是電視技術未來發(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)質且極具現(xiàn)場感的視覺盛宴。文章以4K技術在電視中的應用研究作為切入點，在此基礎上予以深入探究，相關內容如下所述。

關鍵詞：4K技術；電視；應用；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電視技術概述

目前，4K電視技術的分辨率可達到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電視技術是當今視頻領域中的一項相對前沿的技術，依附于ITU相關標準，4K電視技術隸屬超清屏顯科學領域，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進行分析，4K標準是8倍720P高清屏顯標準，4K電視技術的最高分辨力可達到3840×2160P（見圖1、圖2）。4K技術在實際應用中，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施清晰度低等弊病。

2. 4K技術在電視中的應用研究

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技術已逐漸被我國各大電視臺所重視，各方已著手于4K技術的研究，在此基礎上構建平臺。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設備系統(tǒng)通過So與BMPC所構建。鏡頭選用Zeiss Master Prime t13/1ARRI/ FUJINON18-80mm與Angenieux OPTIMO24，由于一些題材均為外拍，所以要側重于設備的便攜性，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調高，盡可能壓低光圈。依附于實際拍攝經驗，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整，除了白點的概念還遵循D65標準，在4K技術系統(tǒng)方面，色深從Rcc.709標準的8bit增加到10bit與12bit，次調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，色深標準的調整從根本造成調整畫面最佳動態(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備性能的要求也越高。現(xiàn)階段，依附于BT2020相關標準，常規(guī)電視放映設備不能從根本達到4K技術色彩放映的相關需求，這為4K技術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技術的成片轉換成高清分辨率，同時還要解決色彩局限的相關問題，處理方法即為把視頻成片從BT2020色域空間轉換為高清Rcc.709色域。

經對BT2020標準與4K實際制作的分析總結出，4K的制作環(huán)節(jié)較之高清制作更為煩瑣，且需要大量的技術支持，累積大量的實踐及理論經驗即為4K電視技術發(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拍攝具有內存容量大的特點，所以，此廣播電視臺在前期安排了相關技術工作者對數(shù)據予以雙備份，在此基礎上進行整理，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格式予以無轉碼粗編。在未集中存儲設備的基礎上，信號均錄入至小硬盤上，在完成編輯后，將EDL 與AFF 傳輸至合成設備之中。雖然通過相關檢驗，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成片實施整體的調整，這時因為既有的電視放映設備不能達到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、省略了格式轉換以及降低了調色時的繁雜程度，同時還縮減了素材的存儲與后期設備系統(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技術在電視中的應用研究任重而道遠。在高清全面普及的時期，以上方式即為4K適應高清系統(tǒng)平臺最為有效的舉措，同時已成為階段內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，同時使相關人員全面掌握4K制作的相關技術流程，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電視技術應運而生。2012年CES展會上，一些廠商在展出其先進顯示設備時大量出現(xiàn)“4K”詞匯。直至2013年，大量廠商著手于4K技術的研究，一些廠商用UHD一次代替4K。UHD即超高清，此概念即ITU所規(guī)范定義的術語。

近年來，我國陸續(xù)推出了4K電影，其極具震撼力的畫質從側面彰顯了技術創(chuàng)新和電影藝術的完美融合。在一些發(fā)達國家，4K技術已獲得了一定的成果。在未來，我們要對4K產品的分辨率與色域予以有指向性的調整，同時終端產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電視產業(yè)鏈逐漸步入長足發(fā)展的磨合期，雖然目前4K技術已逐漸趨于成熟，不過距離真正的4K效果尚有差距，不僅要完善4K終端產品，同時要深化觀看環(huán)境。

同時，提供4K內容的服務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電視內容相對貧瘠，不過大多數(shù)成功的視頻服務商著手于4K電視內容的制作。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必將普及，同時4K電視技術與工藝也會更加完善。

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

總結

綜上所述，4K技術在實際應用中，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施清晰度低等弊病。4K電視技術是當今視頻領域中的一項相對前沿的技術，目前，4K電視技術已被廣泛推廣應用，并逐漸成為廣播電視領域研究的焦點，對于既有的4K技術，在實際應用中還存在較多的問題，因此，業(yè)內人士務必要從根本上掌握4K技術的基本原理，在此基礎上將4K技術應用于電視中，充分發(fā)揮4K技術特有的優(yōu)勢。

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