youland 发表于 2013-7-9 20:25

7680×4320解析度 真正次世代TV规格解析

每一次的视频技术革新,都能将用户的视觉体验上升到新的层次,比如DVD到High Definition(高清HD);又比如标清电视信号到高清电视信号,视频技术的重要性和意义不言而喻。高清HD发展至今,已逐步渗透我们生活中各个角落(手机和平板电脑可轻松录制1080p视频),加上高清电视信号逐步取代模拟电视信号,可以说HD已进入全盛时期。从追求进步的角度来说,现在正是讨论下一代电视视频技术的最佳时期。

Super Hi-Vision视频技术完全解析  Ultra High Definition Television(UHDTV),译为超高清电视,但下一代电视标准实际注册名称为:Super Hi-Vision,因此严格来说,Super Hi-Vision才是下一代电视视频技术的准确名称。如同高清有720p和1080p两种不同标准一样,Super Hi-Vision视频技术也有两种不同的标准,分别是UHDTV1和UHDTV2。为了避免混淆,笔者将不同视频技术对应的分辨率汇总如下:

视频技术分辨率标准  Super Hi-Vision视频技术中包含3840×2160以及7680×4320两种标准,其中3840×2160正是时下火热的4K标准,它拥有四倍于1080p全高清的超高分辨率,但这只是Super Hi-Vision视频技术的入门水平,7680×4320才是真正次世代的究极规格。
HD代表1920×1080;UHD代表7680×4320  以上示意图,SD分辨率大约720×480(DVD水准);HD代表1920×1080全高清;UHD则代表究极的7680×4320。蓝光标准为1920×1080,其宣称清晰度是DVD的7倍,以上示意图也是这个情况。然而,HD在UHD面前仅是冰山一角,7680×4320分辨率是1080p的整整16倍,如果您暂时很难理解该分辨率是什么概念,亦可以理解为16台1080p全高清电视机4×4组合成电视墙,这堵墙累计分辨率结果正是7680×4320。


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youland 发表于 2013-7-9 20:28

早在2006年,日本广播协会科学与技术研究实验室(NHK Science and Technical Research Laboratories,后文简称:NHK)分别向国际电信联盟(ITU)和电影电视工程师协会(SMPTE)提交Super Hi-Vision视频技术的标准化申请,随后国际电信联盟将Super Hi-Vision视频技术作为UHDTV的推荐草案。

Super Hi-Vision视频技术7680×4320震撼画面
  NHK为Super Hi-Vision视频技术申请标准化时表示:该技术是一种旨在表现综艺、体育、戏剧、影视、音乐会等节目的数字视频系统,鉴于1920×1080已成为高清通用图像格式(HDCIF),因此Super Hi-Vision的图像格式质量需高于现有HDCIF标准。Super Hi-Vision视频技术分为UHDTV1(3840×2160)和UHDTV2(7680×4320)两种标准,根据不同国家地区支持50Hz、60Hz及59.94Hz等帧率,所有帧率均采用逐行扫描。
7680×4320:城市细节和海平面水波纹一览无遗
Super Hi-Vision视频技术有着更宽阔的视野  日本和美国研究机构表明,HDTV宽屏相比SDTV可以带来更加出色的视觉体验,因此Super Hi-Vision视频技术继续沿用16:9显示比例,Super Hi-Vision两种标准的像素数量分别为HDCIF(1920×1080)的4倍(3840×2160)与16倍(7680×4320),此外,Super Hi-Vision视频系统的基色坐标、标准白、光电转换函数、亮度/色差分量方程等色度学指标均与现有的ITU-R BT.709、SMPTE RP177等标准兼容。综上所述,可以说Super Hi-Vision视频技术已经把兼容性做到了极致。

youland 发表于 2013-7-9 20:29

  Super Hi-Vision视频技术7680×4320究极分辨率拥有3300万像素,目前市面上大多数全画幅单反相机都在2400万像素左右,换句话说,大多数全画幅单反相机所拍摄的照片还无法铺满Super Hi-Vision显示设备的屏幕,那么7680×4320分辨率视频又是如何采集的呢?

Super Hi-Vision视频采集摄像机(图片来源microjie.com)  Super Hi-Vision视频系统早在2006年就已经草案通过,7680×4320分辨率高达3300万像素的视频采集只能“另辟蹊径”,NHK采用富士能设计的4通道分光棱镜和4枚美光(Micron)科技生产的800余万像素的CMOS图像传感器组成4CMOS系统,其中两片感应绿光并进行斜向像素偏移,其余两片分别感应红光与蓝光。随后,NHK通过与池上通信机株式会社共同设计出Super Hi-Vision画质所需的摄像机。
NHK展出3300万像素CMOS图像传感器样品(图片来源microjie.com)
3300万像素摄像机工作原理(图片来源microjie.com)  2011年,日本NHK在Open House平台上首次展示出2.5英寸3300万像素CMOS图像传感器样品,引起了技术控的关注,NHK工程师表示,他们在综合考虑镜头解析度与尺寸、传感器灵敏度与动态范围后,决定将像素尺寸控制为3.8微米,并采用低电压差分方式,以满足Super Hi-Vision摄像机对高速传输的需求,并表示低电压差分方式能有效降低功耗表现。

youland 发表于 2013-7-9 20:29

  Super Hi-Vision投影机完成视频采集工作之后,需要对应的Super Hi-Vision显示终端进行展示,考虑到Super Hi-Vision视频技术还有很大的改良进步空间,可靠的显示设备对NHK来说可以说同样关键。

JVC Super Hi-Vision投影机(图片来源microjie.com)  为准确还原Super Hi-Vision技术的图像质量,NHK联手知名投影机厂商——JVC公司,它们进行深度合作之后,成功设计出Super Hi-Vision视频技术所需的投影机,该投影机拥有1000000:1的超高对比度。
JVC Super Hi-Vision投影机播放效果(图片来源microjie.com)  NHK与JVC合同的Super Hi-Vision投影机画质表现极为出众,据悉索尼、NEC等投影机行业的大品牌正在研究Super Hi-Vision投影机产品。除投影机之外,目前和Super Hi-Vision视频技术相关联的产业正在研究100英寸以上的等离子显示产品,甚至还包括显示器和电视机。
Super Hi-Vision电视机支持裸眼3D技术(图片来源microjie.com)  这是一款Super Hi-Vision液晶电视,顶部标识3300万像素意味着其解析度为7680×4320,不难看到,这款产品画面显得很富有立体感,Super Hi-Vision视频技术将完美支持裸眼3D技术,届时3D眼镜将成为历史。

youland 发表于 2013-7-9 20:30

  众所周知,蓝光标准为1920×1080逐行扫描分辨率、7.1声道和需要佩戴眼镜的3D显示技术。Super Hi-Vision视频技术也有硬性标准,7680×4320逐行扫描分辨率,22.2声道以及裸眼3D显示技术,可以说除了恐怖的画面解析度之外,Super Hi-Vision视频技术其它方面同样“不留死角”,目前蓝光最高50GB容量,Super Hi-Vision视频技术需要多少?


现有蓝光标准容量上限为50GB  通过JVC Super Hi-Vision摄像机视频采集的结果来看,长度为1分钟7680×4320分辨率视频需占用194GB存储空间,如此惊人的体积无论对Super Hi-Vision蓝光还是电视信号而言,都有巨大的压力。为了将16倍于HDCIF的原始信息量压缩至可接受的水平,NHK采用多个编解码器并行工作的方法,以往采用MPEG-2编码,而在去年的Open House展会中,NHK展示与富士通实验室共同研制的基于MPEG-4 AVC/H.264的实时编解码器样机,可将UHDTV高达24Gbps的原始码流压缩至原来的1/100至1/200。
TDK研发出单碟320GB蓝光碟片  假设1分钟194GB的原始数据在通过实时编解码器能压缩至原来的1/100至1/200,那么1分钟Super Hi-Vision原始视频194GB的容量可控制在1~2GB之间,考虑到TKD早在2009年就研制出单碟320GB的蓝光碟片,320GB碟片大概可以收录160~200分钟压缩后的Super Hi-Vision电影,完全可以满足Super Hi-Vision蓝光商用的需求。

youland 发表于 2013-7-9 20:31

  Super Hi-Vision视频技术,一段1分钟原始视频就需要占用大约200GB存储空间,把罪魁祸首锁定于超高的7680×4320解析度并不公平,因为Super Hi-Vision视频技术提供22.2声道音频系统,这也是大幅提升容量占用的“元凶”之一。

Super Hi-Vision提供22.2声道音响系统(图片来源microjie.com)  Super Hi-Vision视频技术拥有16倍于1080p的究极解析度,画质表现极为惊人,那么所配套的音频质量也需要同步升级才算完满。对此,NHK公司为Super Hi-Vision视频技术提供22.2声道的音响系统,其中22个音源遍布用户的前面、后面、左边、右边、顶部和底部,再辅以2个低频音源效果,“奢侈”的配置完胜时下蓝光流行的7.1音频标准,音质体验可想而知。
Super Hi-Vision卫星广播试验(图片来源microjie.com)  Super Hi-Vision视频技术作为下一代电视标准,NHK采用秘籍波分复用技术(DWDM),通过光网络传输24Gbps原始码流,光网络传输距离最高可达260公里,惊人的覆盖范围可将Super Hi-Vision视频信号源送至千家万户中。  此外,日本将来还会采用21GHz频段作为Super Hi-Vision视频技术的卫星广播,Super Hi-Vision信号经过压缩技术和调制之后,通过一个上行转换器发送到到专属的21GHz频段进行电视广播。而在用户终端方面,Super Hi-Vision卫星电视信号则被传送到一个下行转换器,通过解密和解码之后显示出来。
7680×4320超高清分辨率的惊人优势(图片来源microjie.com)  Super Hi-Vision视频技术7680×4320超高清分辨率从视觉感官上不仅秒杀1080p HDTV电视机,甚至也不把4K级影院放在眼里,视听体验方面的优势极为惊人。综合来看,NHK显然把下一代Super Hi-Vision电视视频技术寄托在7680×4320身上,入门版本的3840×2160只是高清进化至超高清的桥梁。  截至目前为止,有关Super Hi-Vision视频技术3840×2160(4K)标准依旧没有出台,而高端7680×4320标准早在2006年就已经确定:16倍于1080p的究极解析度,22.2环绕声道以及裸眼3D显示技术。NHK表示,2015年Super Hi-Vision视频项目将正式启动,2020年正式商用,届时美国方面也会采用Super Hi-Vision作为下一代电视视频技术。换言之,时下热门的4K电视,极有可能只是过渡型产品。

老张大神 发表于 2013-7-11 06:48

8K太难了,而且CCTV目前还没有试播UHD电视的计划,他们现在还是想推广完HD再说

youland 发表于 2013-7-11 08:30

老张大神 发表于 2013-7-11 06:48 static/image/common/back.gif
8K太难了,而且CCTV目前还没有试播UHD电视的计划,他们现在还是想推广完HD再说

CCTV的UHD估计是5年以后了,不过小日本马上要上马了。
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