原创 思考4K显示系统真正的优势：4K显示是否真的适合普通家庭？

思考4K显示系统真正的优势：4K显示是否真的适合普通家庭？

前文已经从技术的角度分析了4K显示技术的实质不仅仅是显示分辨率的提升，其实在色彩、灰阶过渡、传输方面都与现在的全高清或高清系统都有了较大的区别，也就意味着用户若然要更换4K的平板电视与家庭影院投影机，要最大程度地发挥它们的优势，则必须全面升级整套影音系统，从信号源、AV放大器到传输线材，并且依照全新的BT.2020超高清标准对机器进行细致的调整。这将要付出不少的代价。于是，众多影音爱好者与发烧友就会思考这样一个问题：“究竟4K显示是否真的适合普通家庭？”下面，我们将分析4K超高清显示系统相比目前主流的1080p全高清显示系统的优势所在。

　　4K显示系统的优势之一：

　　显示分辨率的提升，使得画面更加精细

4K显示最大的优势在于显示分辨率的提升，画面更加精细，相同尺寸的显示面积能够允许用户在更近的距离观看

　　毫无疑问，只要看过4K平板电视与家庭影院投影机的朋友都会发现画面的精细度远胜1080p全高清的机型。正如在今年的CIT大展之上，索尼的展房演示了采用4096x2160物理分辨率的SXRD显示芯片家庭影院投影机VPL-VW1000ES，并且在信号源方面也同样采用了原生4K的超高清电影片段，其异常精细的画面震撼了每一个到场的观众，均表示这是整个CIT展会上最佳的画面效果。

　　影响画面的精细度有两个重要关键因素，一个是画面的像素，另一个是画面的垂直分辨率。画面的像素越高，在相同尺寸的画面上的像素就越精细，晶格就越小。而因为人眼对于影像的垂直分辨率相当敏感，越高的垂直分辨率，人眼就能辨识越多的细节与层次。

　　全高清的画面像素大约为2百万，垂直分辨率为1080。而4K的画面像素达到了全高清的4倍，约为8百万，垂直分辨率达到2160，也就是1080的两倍。因此，从数据上来看，4K的画面精度确实在1080p全高清画面之上。

　　4K显示系统的优势之二：

　　色彩层次与细节的增强，使得画面更接近真实生活

　　从标清到高清显示系统的转变，实际上主要是分辨率方面的升级，在色彩方面并没有太过明显的提升。不过进入到4K超高清的时代，画面方面的变化除了分辨率出现飞跃之外，色彩方面的变化是相当引人注目的。这一部分都体现在ITU-R最新颁布的BT.2020超高清广播标准之中。

这是BT.2020色域与Rec.709色域的对比，面积要大许多，表明4K显示系统能比高清系统带来更丰富的色彩

　　在前面我们已经详细分析了BT.2020标准中的一系列细节，还列出了该标准下RGB色彩空间的相关参数。根据这些参数我们可以在CIE1931色度表上描绘出相对应的色域三角形，发现它的面积不仅比Rec.709高清标准的色域三角形要大，甚至比DCI数字电影院下的色域三角形还要大。这里需要解释一下，CIE1931色度表上的半椭圆区域为人眼可见的区域，而在该区域下的三角形范围则表示显示设备能够显示的可见光数量。4K超高清显示系统能够带来更大的色域三角形，表示该系统能够显示更加丰富的色彩数量。

目前最新的投影机已经开始使用LED与激光等新型固态光源，让色域的表现更加出色

　　可能不少影音爱好者会觉得好奇，为什么当初设定Rec.709高清标准的时候不将色域三角形设置得更大？这主要是受制于当时高清拍摄与显示设备本身就不能实现太大的色域表现，尤其在显示设备方面。而如今，随着LED、OLED、激光光源的不断发展与成熟，新一代的平板电视与家庭影院投影机在物理性能上已经具备足够广阔的色域三角形。如果我们按照Rec.709高清标准进行画面色域的校正，多数情况下是需要压缩显示设备的原生色域的。这样做会减低投影机输出亮度的表现，因为压缩得最多的部分是亮度最高的绿色。BT.2020标准的出现，使得投影机的原生色域得以充分发挥，使得色彩更加丰富，画面的能量感就更加充足。

　　4K显示系统的优势之三：

　　4K视频系统处理的是10位，甚至是12位编码的视频信号

现阶段高清或全高清系统采用的是8位的视频系统，而4K超高清则采用10位甚至12位的视频系统。因此，无论是灰阶层次过渡还是色深的层次表现，都比高清系统有较大的提升。但是需要注意一点，由于要处理10位以上的视频信号，现阶段高清系统下的8位系统的信号源设备将不能满足要求。同时在画面调校过程中，要留意10位系统的标准黑位与标准峰值的取值也不同于8位系统，不能够采用以往的测试图案进行测试。视频调校技术人员与影音爱好者必须注意这个问题，例如10位编码的视频信号有效范围在64-940，12位编码的视频信号有效范围在256-3760，而非8位的16-235。

　　此外，由于整个系统都要从8位升级至10位或12位，意味着所有相关联的设备都需要升级，存在一定的难度，对于4K显示系统的全面普及会有所影响。

　　4K显示系统的优势之四：

　　4K显示设备增强了被动式3D眼镜的画面表现

3D显示是近几年非常热门的话题。短短的几年时间，几乎所有最新推出的平板电视与家庭影院投影机都内置了3D显示功能。而主流的3D技术有两种，一种是主动式快门3D眼镜技术，另外一种是被动式3D眼镜技术。以目前的市场发展状况来看，主动式快门3D眼镜技术占据了绝大多数的市场份额，主要的原因在于主动式3D技术能够实现左右眼均达到全高清的分辨率，而被动式3D技术在理论上却不能实现。但是被动式3D眼镜技术具备画面不闪烁、不会出现左右眼串扰问题、眼镜配戴舒适性高的优势，也同样受到了众多影音爱好者的青睐。

　　非常有趣的是，最先在市场上出现的索尼与LG的4K液晶电视，同时都采用了被动式偏振3D眼镜技术。而4K显示的能力，使得它们能够以被动式3D技术显示左右眼同时都是全高清分辨率的立体形象，画面的精细度媲美主动式快门3D技术，而画面失真更低，动态影像过渡更加流畅与自然。

以上为4K显示系统的四点主要优势，体现出4K显示系统将来必将会取代目前主流的1080p全高清系统而成为主流。但是作为全新的事物，往往会令人们产生许多疑问。

4K显示系统引发的疑问之一：

　　在普通家庭环境之下，我们能看到画面更加精细吗？

要充分展现4K的超精细画面，在普通家庭视听环境之下，需要达到80英寸以上的大画面

　　从前面所分析的数据上来看，4K画面精度已经达到显示设备发展的新高度。但是当4K平板电视与投影机进入到普通家庭环境之后，并不表示我们一定能够看到较全高清机型更加精细的画面。主要的原因在于我们眼睛的分辨率是有一定限度的，不会随着画面精度的提升而不断升高。

　　在普通家庭视听环境之下，显示画面与观看距离都会有所限制。如果以投影系统来看，画面的尺寸通常会在100～150英寸，观看距离大概会在3～5m的距离。在这样的显示画面与观看距离条件下，用户应该判断平常在观看1080p全高清画面的时候是否能够看到画面上出现的像素晶格？如果能够看到晶格就可以考虑将整套影音系统升级至4K超高清的水平。相反，如果完全看不到画面上有任何的晶格，那么若然仅仅想通过4K系统升级换来更高清晰度的画面就完全没有必要了。因为你的眼睛所能接收到的影像分辨率已经低于画面显示的分辨率，再高的显示分辨率也是徒劳无功的。

　　这种问题对于尺寸更小的平板电视就更为突出。特别是在目前主流的50～65英寸显示面积之下，就更加难看到全高清与4K之间的差别。所庆幸的是目前大部分已经面世的4K平板电视的尺寸都在80英寸以上，部分机型甚至在100英寸以上。

　　当然，除了增大显示面积之外，我们也可以通过缩短观看距离来体现4K画面精度的优势。只是太近的观看距离会较容易令眼睛产生疲劳感，不利于健康。

　　4K显示系统引发的疑问之二：

　　4k升频的影像与原生4K影像的差距？

在节目源方面，现阶段几乎都以高清蓝光片源或者高清电视广播为主，要寻找4K片源是相当困难的。于是，目前所推出的所有4K显示设备，包括平板电视与家庭影院投影机都带有4K升频的功能，同时也有部分最新推出的蓝光播放机也支持4K升频。这种功能，能够把高清或全高清的节目以数字升频处理的模式提升至4K的显示分辨率输出至显示端。于是，这就产生了4K显示系统应用的另外一个热门话题：4k升频的影像与原生4K影像的差距大吗？

　　事实上，两者之间的差距还是非常明显的。主要的差距有两个方面：1）4K升频只是对1080p全高清影像的显示分辨率进行提升，通过加入原本图像中不存在的信息，使得影像具备4K精度，本身就存在影像信息不匹配的问题。在真实性方面与原生4K的影像存在一定差异。2）升频处理后的4K影像并没有改变原本1080p影像中的色彩处理，所有色彩的特性都是源于Rec.709高清标准，这就完全不同于4K原生影像的色彩效果。

　　因此，当你发现4K显示设备输出的全高清节目与1080p的设备并没有什么差别时，千万不要以为4K超高清显示只是如此平庸。如果你要看到真正的超高清影像，就需要利用4K视频系统播放原生的4K节目源，然后传输至4K显示设备上进行放映。

　　4K显示系统引发的疑问之三：

　　如果4K设备不支持升频或者没有采用升频设备，

　　直接观看全高清的节目效果是否优于全高清设备？

前面我们已经讨论过4K设备播放全高清升频后的影像与原生4K影像之间的差距，现在就来分析一下4K设备直接播放1080p全高清的节目源会否比全高清的设备更加出色。对于数字显示设备而言，要获得清晰的影像，其中一个关键之处就是要做到显示设备与节目源之间的点对点匹配。如果不是百分之百的点对点匹配，画面就会出现模糊不清的现象。例如，目前大部分平板电视在预设时都没有将设备设定为点对点，当观看全高清电影的时候，就会发现画面上的部分细节已经丢失。

　　因此，对于4K显示设备而言，当直接输出全高清信号的时候，信号输入与输出并不能做到点对点，画面会有模糊与不锐利的问题出现。因此，目前已经出现的4K平板电视与家庭影院投影机，毫不例外地都内置了4K升频处理的芯片，只要有全高清或其他较低规格的视频信号输入，就会直接升频至4K视频信号再输出，从而达到点对点的显示。

　　4K显示系统引发的疑问之四：

　　可否利用原有的HDMI线材传输4K信号？

目前的HDMI 1.4标准HDMI线材能否胜任4K超高清视频信号的传输？这也是影音爱好者所关心的热点问题。在2009年5月，HDMI 1.4标准诞生的时候，就宣布将会支持4096×2160的4K超高清视频信号。但必须注意的是，当中所提及的其实仅支持24p的4K超高清视频信号。在BT.2020标准之下，我们可以发现，所支持的帧率已经提升到50p、59.94p、60p，甚至120p，HDMI 1.4标准并不支持这些帧率下的4K信号。

　　为此，如果你手中所用的是HDMI 1.4标准下的高速线材，则能够传输24p的4K电影节目，但无法传输60p或以上的4K运动竞技节目。不过，根据相关消息，今年年底将会推出HDMI 2.0标准，届时将会支持60p刷新率的4K视频信号，同时也会增强其他相关的影像传输规格。这对于加速4K超高清电视广播的普及将起到重要作用。

　　尽管HDMI线材已经广泛使用于不同的影音设备之上，不过，在专业显示领域还有HD-SDI以及DisplayPort能够实现4K超高清视频信号的传输，其中DisplayPort 1.2标准能够支持最高3840×2160/60p的信号传输。

总结：4K显示技术与1080p全高清相比优势非常明显，但是要全面普及还需要一段时间。毕竟，这是整个影音系统的升级，从信号源、传输部分到显示部分都要全面升级。