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关于4K高清的常识解读

时间:2019-09-30 16:36 作者:春源丽影

4K HDR、4K UHD是什么意思?4K HDR、4K UHD详细解读!

    现在很多4K电视机厂商都会特意去说4K HDR、4K UHD,宣传页面上都会去特意标明,相信很多人一开始都和我一样,完全不懂,不知道说的啥,今天就为大家解读一下!

4K HDR、4K UHD,注意到中间有个空格,其实两者并没有什么联系,指的是不同的东西。4k指的是分辨率,HDR、UHD指的是另外的东西。

4K分辨率:


4K分辨率即4096×2160的像素分辨率,它是2K投影机和高清电视分辨率的4倍,属于超高清分辨率。在此分辨率下,观众将可以看清画面中的每一个细节,每一个特写。影院如果采用惊人的4096×2160像素,无论在影院的哪个位置,观众都可以清楚的看到画面的每一个细节,影片色彩鲜艳、文字清晰锐丽,再配合超真实音效,这种感觉真的是一种难以言传的享受。
4K分辨率是指水平方向每行像素值达到或者接近4096个,多数情况下特指4096*2160分辨率。而根据使用范围的不同,4K分辨率也有各种各样的衍生分辨率,例如Full Aperture 4K的4096*3112、Academy 4K的3656*2664以及UHDTV标准的3840*2160等,都属于4K分辨率的范畴。


HDR:

高动态范围图像(High-Dynamic Range,简称HDR),相比普通的图像,可以提供更多的动态范围和图像细节,根据不同的曝光时间的LDR(Low-Dynamic Range)图像,利用每个曝光时间相对应最佳细节的LDR图像来合成最终HDR图像,能够更好的反映出真实环境中的视觉效果。


UHD:

UHD是”超高清“的意思,在数字技术领域,一般用构成图像的像素数描述数字图像的大小。由于像素数量往往非常大,通常以K为单位表示,如1K=1024,2K=2048,UHD=4096。这样,1K图像即水平方向上有1024个像素的图像,2K图像即水平方向上有2048个像素的图像,UHD图像即水平方向上有4096个像素的图像。

 

  目前的高清录像机还处于只能录制1080P30\25的层面,春源丽影即将推出的HDT-10机型,将首次实现支持4K30输入直接录制4K高清视频的水平。

 

   4K分辨率已经慢慢普及,入门级4K显示器的门槛已经一降再降,从刚上市的6000~7000元,跌至现在的2800~3000元。在4K分辨率下观看电影,JRS可以非常清晰的看清画面的每一个动作,表情的细节,色彩鲜艳,文字清晰锐利,如果再配合入门级监听音箱组成的5.1/7.1,这种感觉是一种难以言传的享受。



4K理论知识科普、4K高清入门级教程,4K硬解、软解深度解读 


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本文分以下六部分进行:4K理论知识,编码标准之争,硬解,常用播放器的CPU/GPU占用率,4K显示器,4K普及之前需要解决的问题。


第一部分.4K理论:


什么是4K分辨率?在数字领域的二进制运算,使用构成图像的像素来描述数字图像的大小,通常用K来表示:1K=2的10次方=1024,2K=2的11次方=2048,4K=2的12次方=4096。


4K即水平方向每行4K像素,它的像素总数是2K投影机和1080P高清电视分辨率的4倍,最常见的4K分辨率有两种:4096*2160(主要是应用于数字电影领域),3840*2160(主要应用于电脑4K显示器/4K电视机领域),另外还有应用面狭窄的Full Aperture 4K的4096*3112,Academy 4K的3656*2664,21:9的4K分辨率3440*1440。


采用3840*2160分辨率的PC显示器/电视机为UHDTV标准产品。UHDTV标准由国际电信联盟制定,全称Ultra High Definition Television,也就是超清电视。因为高宽比为16:9,能很好的兼容上一代的FHDTV标准的1080P。


超清标准还有一种分辨率,为7680*4320,也称8K分辨率。因此我们可以说4K属于超清,但超清却不局限于4K。
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4K的刷新率:刷新率指屏幕图像的更新速率。液晶显示器与CRT显示器的刷新率有着本质的区别,液晶屏幕是对一屏整幅画面进行刷新,而CRT则是按水平和垂直两个方向将画面分成若干扫描线进行刷新。这导致CRT刷新率低会出现画面闪烁的现象(所以CRT刷新率越高越好),而液晶屏幕即使在较低的刷新率上(24hz~30hz)也不会闪烁(玩游戏还是得60hz)。


4K显示器使用HDMI接口,刷新率为30hz,使用DP(DisplayPort)接口,刷新率为60hz(HDMI 1.4a/DP1.2)。为什么HDMI只能实现30hz刷新呢,这是因为接口带宽造成的,HDMI 1.4a接口带宽为10.2Gbps,而DP1.2接口为21.6Gbps,HDMI要想实现60hz的4K分辨率,需要等到HDMI2.0标准(带宽18Gbps)正式面世才可实现。(注意还有一种小接口:mini DP只有10.8Gbps带宽,只支持30hz刷新率)
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对于4K分辨率屏幕来说,想要输出流畅的4K动态画面,屏幕刷新率不能低于24hz,因此目前主流两种4K分辨率3840*2160/4096*2160,它们有24/25/30/50/60hz刷新率规格。玩FPS游戏还是需要60hz。(4K游戏对显卡要求太高,不在此文讨论之列)


为什么用LCD播放视频需要24hz以上刷新率就不闪烁了呢,这是由人眼的视觉暂留时间决定的,这个时间大概为1/24秒。所以当屏幕画面达到1秒24幅之时,人眼看到的不再是一幅幅独立的画面,而是动态的连贯画面。


什么是视觉暂留?是光对人眼视网摸所产生的视觉在光停止作用后,仍保留一段短暂时间的现象,它是由视神经的反应速度造成的,其时间值为0.04秒~0.1秒,光的亮度影响了这个时间值的大小。视觉暂留现象在世界历史记载中,首先被我们中国人运用,宋朝发明了走马灯,也叫马骑灯,就是运用这一现象。之后欧洲人直到1828年才发明留影盘。





第二部分.高清编码标准之争


在这里简单提一下高清编码之争,我们把它分为两个时间段。
第一阶段,三个标准脱颖而出,分别为MPEG-2,H.264,VC-1。
国际标准化组织ISO推出的MPEG-2是最早实现硬解的,H.264也叫MPEG-4,它是由国际电信联盟和国际标准化组织推出。而VC1(即Windows Media Video9)由微软推出。

压缩比:VC-1>H.264>MPEG2。H.264(MPEG4)占据大部分市场份额。
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第二阶段,H.265和VP9(Goggle主导)脱颖而出(这两个标准现在并未普及)
H.265可以在维持画质基本不变的前提下,让数据传输带宽减少至H.264的一半,最高支持7680*4320分辨率,因此即使在4K以上分辨率甚至8K也可以通过H.265格式进行编码。

Google主导的VP9是最有可能跟H.265一较高下的新标准,也可以支持8K视频的编码,VP9无版权费,但是进度上要落后于H.265。VP9编码支持硬解,而H.265目前暂时能硬解的不多。(VP9并不是要来取代H.265的,大部分厂商都同时支持这两种标准,所以国际化标准组织和国际电信联盟的H.265并没有火烧眉毛之忧)






第三部分.硬解


何谓硬解?
硬解码就是使用显卡GPU对4K电影格式进行编码/解码;
软解码就是使用处理器CPU对4K电影格式进行编码/解码。

INTEL/NV/AMD对硬解的支持:
AMD R9和HD全系列显卡均不支持任何格式的4K视频硬解;
NV Kepler架构的GTX650及以上都支持硬解,VP6则需要GTX750TI以上。
INTEL核显:从IVB开始,INTEL核显中的MFX多格式解码引擎单元支持4K硬解。

用DXVA Checker软件就可以查看自己的GPU能支持哪些格式的4K硬解。
以GTX760为例:不支持VC1和WMV9 4K硬解,而最常见的H264/MPEG2都支持。


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而3770K核显几乎是跟GTX760倒过来,除了两者都支持H.264外,37K核显支持WMV9和VC1,而MPEG2则不支持。


第四部分:通过CPU/GPU占用率测试,看看播放器是否支持4K硬解。



使用的播放器:Potplayer,QQ影音,快播,REALPLAY,KMPlayer,看看这些播放器能不能硬解,以及CPU和GPU的占用率。



1.Potplayer(支持硬解):
首先打开硬解:打开菜单,滤镜--滤镜/解码器管理--视频编码器--勾选使用硬件加速DXVA-点确定。
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Potplayer的CPU占用率1%~4%,GPU占用率12%~18%,说明此播放器支持4K硬解。

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QQ影音CPU占用率1%~3%,GPU占用率13%~16%,支持硬解。
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快播CPU占用率19%,不支持硬解(显卡主频只有135MHZ可以看出不支持硬解)。
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REALPLAY的CPU占用率7%~12%,GPU占用率20%,从显卡主频可以看出,此播放器支持硬解,但是缺点CPU占用偏高。
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KMPLAYER不支持硬解。
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第五部分:入门级4K显示器


飞利浦288P6LJEB,28英寸,VGA/DVI/HDMI/DP/USB/MHL接口,TN面板,3840*2160分辨率,响应范围5毫秒,可视角度170度/160度,3099元;


优派VX2880ml,28英寸,DVI/HDMI/DP/USB/MHL接口,TN面板,3840*2160分辨率,响应范围5毫秒,可视角度170度/160度,2799元;


AOC U2868PQU,28英寸,VGA/DVI/HDMI/DP/USB/MHL接口,TN面板,3840*2160分辨率,响应范围5毫秒,可视角度170度/160度,2999元;


三星U28D590D,28英寸,HDMI/DP接口,TN面板,3840*2160分辨率,响应范围5毫秒,可视角度170度/160度,2999元;


华硕PB287Q,28英寸,HDMI/DP接口,TN面板,3840*2160分辨率,响应范围5毫秒,可视角度170度/170度,3999元;


戴尔P2815Q,28英寸,HDMI/USB/MHL/DP/MiniDP接口,TN面板,3840*2160分辨率,响应范围5毫秒,可视角度170度/160度,3999元;


AOC LV343HUPX,34英寸(21比9),8bit AH-IPS面板,2560*1080--60hz--for D-SUB
3440*1440--30hz--for DVI(Dual link)/HDMI, 3440*1440---60hz--for DP,5毫秒响应范围,USB/MHL接口*4,2毫米超窄边框,10.7亿色,21:9,可视角度178度/178度,4399元。

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由于21比9的4K屏分辨率为3440*1440,总像素比3840*2160的4K少了40%,所以21比9的4K用GTX760/HD7950/270X玩4K分辨率游戏毫无压力(关闭反锯齿)。




第六部分:4K普及之前仍未解决的问题
1. 4K显示器部分产品在使用DP接口60HZ刷新率时会偶尔突发性黑屏(比如三星U28D590D),说明入门级4K显示器技术上仍有缺陷。


2. 4K显示器价格高昂(是24寸1080P戴尔U2414H的两倍价格)


3. 中国大部分用户的网络速度普遍都在20M以下,甚至8M以下,下载速度慢,而4K视频容量大(每4分钟1GB容量,一部变形金刚至少38G以上)。


4. 4K片源不好找。


所以4K想普及,仍然是任重而道远。