超越全高清的未來制式

目前，隨著藍(lán)光、數(shù)字高清電視逐漸步入家庭，F(xiàn)ull HD 1920×1080已經(jīng)成為主流的視頻分辨率，但是科技的發(fā)展并不會(huì)因此而止步，對(duì)于研發(fā)人員來說，他們只會(huì)追求更加完美的高清視頻技術(shù)。而對(duì)于消費(fèi)者來說，更高的分辨率能帶來更清晰的畫面以及更強(qiáng)的視覺沖擊感。因此，在這個(gè)目的的驅(qū)使下，更高分辨率的高清視頻設(shè)備相繼出現(xiàn)。以目前而言，4K×2K以及由日本NHK為首所開發(fā)的Super Vi-Vision都是超高清的代表作，下面對(duì)它們分別進(jìn)行介紹。

一、4K×2K超高清制式

簡(jiǎn)單地說，4K×2K就是4倍于現(xiàn)在的1920×1080分辨率的高清畫面，像素點(diǎn)高達(dá)4096×2048(即800萬像素)。相比于1920×1080全高清來說，其色彩深度(即色彩位數(shù))從原來的8bit提高到12bit，能讓人從畫面中看到更多的細(xì)節(jié)以及更豐富和艷麗的色彩。4096×2048分辨率是由美國(guó)電影業(yè)界7大電影公司共同設(shè)立的電影創(chuàng)新DCI作業(yè)組提出的。DCI于2004年就公開了請(qǐng)求格式，并提交美國(guó)電視電影工程師協(xié)會(huì)SMPTE的下屬組織DC28認(rèn)證。目前4K×2K已經(jīng)成為電影業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)格式，未來將極有可能引入家庭影院之中。

利用高速互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)超高清信號(hào)在廣播電視方面的傳輸

目前4K×2K已經(jīng)在很多高檔電影院中使用，而在廣播電視方面，日本在2006年已經(jīng)開始實(shí)驗(yàn)性的現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)播。第一次是日本電信公司進(jìn)行的超高清現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)播實(shí)驗(yàn)，地點(diǎn)設(shè)在東京的慶應(yīng)義塾大學(xué)、NTT通信公司武藏野研發(fā)中心和宮城縣仙臺(tái)市3地之間進(jìn)行。

研究人員主要是利用高速互聯(lián)網(wǎng)“JGNⅡ”來連接上述3地，再使用專用的4K高清攝像機(jī)拍攝超高清晰度影像。這種影像被稱為“4K”，即4096×2048像素，其分辨率是目前主流高清晰度影像的4倍。此后，所拍攝的影像不經(jīng)壓縮直接網(wǎng)絡(luò)協(xié)議化。通過這種方法，研究人員成功地以每秒60億比特的傳輸速率對(duì)某研討會(huì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了轉(zhuǎn)播。據(jù)日本科研人員介紹，在這次實(shí)驗(yàn)中，他們先對(duì)超高清晰度影像進(jìn)行分割傳輸，當(dāng)?shù)竭_(dá)接收方后再以合成裝置對(duì)圖像進(jìn)行合成處理，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離傳輸超高清晰度影像的可行性，而在此之前尚無瞬間成功傳輸超高清晰度影像的先例。

 4K×2K與Full HD 1920×1080的分辨率比較示意圖

高速互聯(lián)網(wǎng)“JGN II”的結(jié)構(gòu)示意圖

正在生產(chǎn)中的4K×2K CCD影像傳感器

日本EIZO公司推出的Radiforce-LS560W醫(yī)療用4K×2K液晶顯示器

Samsung 82英寸Quad-HD 4K×2K液晶電視機(jī)

在超高清發(fā)展的帶動(dòng)下衍生出來的新一代傳輸標(biāo)準(zhǔn) —— DisplayPort 1.2

在4K×2K發(fā)展的帶動(dòng)之下，視頻電子標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟VESA（Video Electronics Standard Association）在剛剛結(jié)束的美國(guó)CES 2009展會(huì)上公布了DisplayPort接口標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)版本 —— DisplayPort 1.2。新版本的傳輸標(biāo)準(zhǔn)在傳輸速度升級(jí)到單通道5.4Gbps，四通道合計(jì)達(dá)到21.6Gbps，可以傳輸分辨率為3840×2160的四倍超高清視頻，同時(shí)可以傳輸3D數(shù)字信號(hào)。另外，新標(biāo)準(zhǔn)支持多臺(tái)顯示器同時(shí)輸出，包括同時(shí)傳輸2組分辨率為2560×1600的顯示信號(hào)，或者4組分辨率為1920×1200的顯示信號(hào)，其補(bǔ)償通道也實(shí)現(xiàn)高速化，支持USB數(shù)據(jù)和耳麥數(shù)據(jù)傳輸。

DisplayPort接口

Red-Ray 4K×2K超高清播放器

Red-Ray是專業(yè)高清數(shù)碼攝影機(jī)制造商Red公司所發(fā)布的一臺(tái)全新的超高清播放機(jī)，以號(hào)稱“Beyond HD”的4096×2048的超高分辨率而引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。這款Red-Ray播放器采用的是紅光技術(shù)，所以只支持DVD和雙層DVD的視頻內(nèi)容，不支持藍(lán)光和HD DVD盤片。它支持4K(4096×2048)、2K(2048×1024)和16:9的4K(3840×2160)分辨率，同樣支持1080p、720p和DVD的480p，還支持播放SD以及CF卡中的視頻。就目前來說，如果你沒有超高清4K的視頻內(nèi)容的話，播放器還是毫無用處。而事實(shí)上，Red-Ray主要是為他們的Red One攝影機(jī)而設(shè)計(jì)的一個(gè)播放設(shè)備。 #p#page_title#e#

二、強(qiáng)大的Super Hi-Vision(Ultra HDTV) 制式

 由NHK STRL（科學(xué)與技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室）提出的面向未來的Super Hi-Vision(超高清影音系統(tǒng)，即Ultra HDTV，又稱UHDTV2)，是一種可產(chǎn)生、傳輸、存儲(chǔ)、顯示高幀頻、高清晰度圖像及多通道伴音的超高清影音播放系統(tǒng)。

標(biāo)清、全高清、Super Hi-Vision超高清的部分規(guī)格對(duì)比:

Super Hi-Vision與標(biāo)清、全高清等規(guī)格的分辨率對(duì)比圖

早年HNK通過采用兩臺(tái)3840×2048像素的投影機(jī)拼接來實(shí)現(xiàn)Super Hi-Vision的超大投影畫幅

2007年5月，NHK就向外界展示了采用3300萬全像素的攝像與播放的感光元件，能實(shí)現(xiàn)7680×4320p的視頻輸出。能在攝像和放映的時(shí)候，無須采用多臺(tái)設(shè)備拼接的方式，簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

采用正交方式進(jìn)行采樣，并以高效的編碼方式實(shí)現(xiàn)傳輸

Super Hi-Vision超高清信號(hào)采用了正交方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣。由于采用正交采樣，因此圖像的像素寬高比為1:1，圖像幅形比為16:9。為了保持與現(xiàn)有HDTV系統(tǒng)的兼容性，除以上兩種圖像格式的像素?cái)?shù)量分別為CIF(高清通用圖像格式，即1920×1080)的4倍與16倍之外，在基色坐標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)白、光電轉(zhuǎn)換函數(shù)、亮度/色差分量方程等色度學(xué)指標(biāo)都與ITU-R BT.709、SMPTE RP177等現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)兼容。其圖像的數(shù)字表示形式與相關(guān)采樣結(jié)構(gòu)為RGB（4:4:4）或YCbCr（4:4:4/4:2:2/4:2:0），每個(gè)分量的量化位數(shù)皆為10或12bit，不過RGB/YCbCr分量并未全部占用1024或4096個(gè)可用碼值。

長(zhǎng)度為1分鐘的Super Hi-Vision格式的圖像大概需占用194GB的存儲(chǔ)空間，為了壓縮至可接受的水平，NHK采用多個(gè)編解碼器并行工作的方法。過去的展示曾采用MPEG-2，但在2007年的Open House活動(dòng)中，NHK展示了與富士通實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合研制的基于MPEG-4/AVC/H.264的實(shí)時(shí)編解碼器樣機(jī)，可將Super Hi-Vision高達(dá)24Gbit/s的原始速率壓縮至原來的1/100至1/200，然后通過一個(gè)利用21GHz頻帶的寬帶傳送系統(tǒng)通過超高速數(shù)據(jù)通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的小型演示系統(tǒng)。在演示過程中，一個(gè)Super Hi-Vision信號(hào)以MPEG-2的格式壓縮封裝成250Mbit/s的信號(hào)并送入一個(gè)帶寬為300MHz的寬帶調(diào)制器中，它通過QPSK的調(diào)制技術(shù)，傳送一個(gè)500Mbit/s的信號(hào)。然后再通過一個(gè)波形傳送電子管放大器將信號(hào)進(jìn)行放大并發(fā)送至衛(wèi)星上，衛(wèi)星收到后再傳送到地面衛(wèi)星接收裝置，并通過相應(yīng)的寬帶解調(diào)器進(jìn)行信號(hào)的解調(diào)，最后完成影像信號(hào)的重現(xiàn)。雖然實(shí)現(xiàn)的傳輸距離只有短短的2米，但這已證明了Super Hi-Vision信號(hào)能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)3600km傳輸距離的衛(wèi)星傳送的可能性。 #p#page_title#e#

21GHz帶寬的小型演示傳送系統(tǒng)

 Super Hi-Vision已經(jīng)在公開場(chǎng)合中進(jìn)行演示 

NHK的Super Hi-Vision系統(tǒng)已在2005年日本愛知世博會(huì)、NAB 2006、IBC 2006、CEATEC 2006、NAB 2007以及由NNK STRL舉辦的一年一度的Open House等場(chǎng)合多次進(jìn)行公開演示，并于2009年實(shí)現(xiàn)商用。期待在不久的未來能有機(jī)會(huì)置身于一個(gè)300英寸銀幕前，在0.75倍于屏幕高度的距離現(xiàn)場(chǎng)感受接近100度的水平視角以及22.2聲道的3維立體環(huán)繞聲音響所帶來的UHDTV體驗(yàn)，而Super Hi-Vision有望在2015年在日本全面普及。

2005年日本愛知世博會(huì)使用了Super Hi-Vision的超高清影音系統(tǒng)

眾多日本民眾正在感受Super Hi-Vision的超震撼影音效果