電視技術(shù)圖像格式簡(jiǎn)析
——以超高清為例

周丹勤

現(xiàn)階段，高清電視已經(jīng)得到廣泛普及，為給予廣大電視用戶最優(yōu)質(zhì)的視聽(tīng)享受，相關(guān)研究人員已經(jīng)對(duì)超高清電視進(jìn)行了深入研究。眾所周知，當(dāng)前超高清電視的定義標(biāo)準(zhǔn)是由1995年日本放送協(xié)會(huì)研究定義的。目前，超高清電視圖像技術(shù)由4K掃描豎向逐幀掃描技術(shù)發(fā)展，其分辨率可以高達(dá)8K。伴隨著電視技術(shù)的不斷發(fā)展，第5代電視技術(shù)深受廣大電視用戶的認(rèn)可及喜愛(ài)，推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展，同時(shí)給廣大電視用戶帶來(lái)了優(yōu)質(zhì)的視覺(jué)享受。

1 超高清電視產(chǎn)品概況

隨著高清電視的普及，高清電視經(jīng)歷了黑白、彩色、數(shù)字三個(gè)發(fā)展階段。之后，第四代高清電視技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展，可以將其分為兩個(gè)階段，即3 840×2 160（4K×2K）， 簡(jiǎn) 稱(chēng) 4K， 約800萬(wàn)像素，第二階段為即7 680×4 320（8K×4K），簡(jiǎn)稱(chēng)8K，3 300萬(wàn)像素，分辨率是當(dāng)前高清電視的16倍。除此之外，另UHDTV系統(tǒng)的基色坐標(biāo)、光電轉(zhuǎn)換方程、標(biāo)準(zhǔn)白、光電轉(zhuǎn)換方程、亮度/色差分量方程等色度學(xué)指標(biāo)也都與ITU—RBT.709、SMPTERP177等現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)兼容。超高清電視技術(shù)首次公示時(shí)間是2002年，在2005年的愛(ài)知博會(huì)上面才為世界人們公布了其成果演示，在2008年的北京奧運(yùn)會(huì)上，相關(guān)研究人員嘗試借助衛(wèi)星技術(shù)以及IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號(hào)傳輸實(shí)驗(yàn)。之后，在2012年的倫敦奧運(yùn)會(huì)上，OBS聯(lián)合英國(guó)主轉(zhuǎn)播商BBC公司和日本NHK電視臺(tái)，啟用了多達(dá)22.2聲道7 680×4 320分辨率的超高清電視技術(shù)，為世界人民呈現(xiàn)了完美的體育賽事畫(huà)面。2012年，倫敦奧運(yùn)會(huì)也成了首次使用超高清進(jìn)行拍攝的奧運(yùn)會(huì)。同時(shí)，為了更好地進(jìn)行開(kāi)/閉幕機(jī)及其各項(xiàng)田經(jīng)運(yùn)動(dòng)比賽的直播，調(diào)動(dòng)了世界上僅有的三臺(tái)超高清攝像，通過(guò)超高清的形式為世界人民轉(zhuǎn)播了部分奧運(yùn)會(huì)的部分賽事。

2 超高清電視技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

愛(ài)知世界博覽會(huì)（2005年）做對(duì)超高清電視做了全方位的公開(kāi)展示。從1925年至今，電視發(fā)展經(jīng)歷了黑白、彩色、數(shù)字電視、超高清電視四個(gè)發(fā)展階段，每一個(gè)階段的所出現(xiàn)的圖像都引起了革命性的市場(chǎng)浪潮。在科技全面發(fā)展的當(dāng)下，超高清電視技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，目前其辨率可以高達(dá)7 680×4 320，同時(shí)在幀頻控制上可以達(dá)到20 f/s，是當(dāng)前高清電視的8倍。再者，人類(lèi)的視覺(jué)系統(tǒng)主要是根據(jù)人類(lèi)視網(wǎng)膜對(duì)光度的感知強(qiáng)化了對(duì)色彩的處理。所以，人類(lèi)在黑暗的環(huán)境下無(wú)法分辨出顏色。人類(lèi)在觀看水當(dāng)中的事物時(shí)，必須超過(guò)180°的視角，但市場(chǎng)上的高清電視仍不足45°，根據(jù)官方所顯示的不同尺寸的電視觀看距離的舒適度來(lái)分析，現(xiàn)階段超高清電視最佳觀看距離是電視屏幕尺寸的3倍。用戶在這個(gè)視角距離上，會(huì)有更真實(shí)的感覺(jué)，能充分發(fā)揮出人類(lèi)視覺(jué)水平角度的優(yōu)勢(shì)。超高清電視極大地提升了圖像的精細(xì)度；另外，超高清電視在聲音系統(tǒng)上采用了三維立體音頻系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)音頻的處理比高清電視的環(huán)繞聲有很大的進(jìn)步，還原了現(xiàn)場(chǎng)的聲音[2]。

3 超高清圖像格式解析

3.1 色彩感受

研究發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)對(duì)色彩的喜愛(ài)程度是出乎意料的。這就要求超高清電視在色彩純度、色彩色相以及色彩明度的處理上面要高度精細(xì)及嚴(yán)謹(jǐn)，但由于受多方面的限制，現(xiàn)階段超清電視在色彩飽和度方面仍然無(wú)法有效地體現(xiàn)出自然界的各種色彩。為了讓用戶對(duì)色彩具有更強(qiáng)烈的直觀感受，相關(guān)研究人員借助新型科技色彩技術(shù)，處理了相應(yīng)色域，使用的三原色表達(dá)其色彩飽和度，通過(guò)有效地處理之后，超高清電視三原色的色彩空間，紅、黃、綠的波長(zhǎng)分別為650am、610am、540nm、D65基礎(chǔ)白色色溫為6 500K，經(jīng)過(guò)處理之后，不僅能有效地顯示高清電視所顯示的測(cè)彩區(qū)域，另外電視屏幕顯示器上的顯示區(qū)域也高達(dá)99%，使其顯示出了高清電視無(wú)法呈現(xiàn)出的色彩。

3.2 三維空間展示

3.2.1 真實(shí)度

用戶對(duì)電視顯示物體的真實(shí)度體驗(yàn)，主要是根據(jù)電視設(shè)備尺寸及廣大用戶視覺(jué)系統(tǒng)的視角跨度而有所差異，將現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際物體的分辨率與不同方位的分辨率進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)，區(qū)分顯示物與現(xiàn)實(shí)生活中物體的關(guān)鍵主要是由不同角度之下的分辨率決定的。由此可見(jiàn)，用戶在一個(gè)合適的角度下觀看顯示設(shè)備，提高顯示物體的真實(shí)度。

3.2.2 現(xiàn)場(chǎng)感受

研究人員為了更好地研究用戶的現(xiàn)場(chǎng)感受，使用分別測(cè)試方法，得出用戶水平加大的同時(shí)其現(xiàn)場(chǎng)感受也會(huì)加大這一結(jié)論。在水平視角超過(guò)700°的時(shí)候，用戶的現(xiàn)場(chǎng)感也將會(huì)達(dá)到頂峰，猶如置身于超清電視所顯示的場(chǎng)景中。相關(guān)研究人員也對(duì)用戶的視覺(jué)系統(tǒng)做了一定的視角極限的評(píng)估測(cè)試，通過(guò)測(cè)試可以觀察到用戶在不同角度下具有不同的觀看反應(yīng)。故而，可以確定超高清電視圖像的最佳視角，同視角角度及現(xiàn)場(chǎng)感官二者之間有直接關(guān)系，同時(shí)顯示分辨率也同用戶的真實(shí)感受度息息相關(guān)。

3.2.3 視角分析

根據(jù)視角測(cè)試發(fā)現(xiàn)，研究人員不斷地突破用戶視覺(jué)系統(tǒng)角度極限，可提高超高清節(jié)目的臨場(chǎng)感受。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，獲取了各個(gè)角度觀察圖片的同時(shí)有效地掌握了測(cè)試對(duì)象各種因素所產(chǎn)生的影響數(shù)據(jù)，比如身體的擺動(dòng)等。研究人員綜合了各種數(shù)據(jù)之后，計(jì)算出超高清圖像最佳觀看角度可達(dá)到到80°左右，同時(shí)得出了人體擺動(dòng)同視角二者關(guān)系呈反比關(guān)系。這充分說(shuō)明用戶必須要控制好自身的擺動(dòng)幅度，才能獲取最佳的視角效果。

3.3 運(yùn)動(dòng)視覺(jué)的分析

3.3.1 運(yùn)動(dòng)模糊

運(yùn)動(dòng)模糊，其主要是物體在圖形的移動(dòng)過(guò)程當(dāng)中呈現(xiàn)出來(lái)一種視角效果。另外，研究發(fā)現(xiàn)，如果實(shí)物長(zhǎng)時(shí)間置于是曝光場(chǎng)景中，一旦出現(xiàn)了快速移動(dòng)的情況，那么就會(huì)明顯影響視角效果。因此，可以采用實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)展示其曝光時(shí)間、運(yùn)動(dòng)模糊之間的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，將物體的運(yùn)動(dòng)率維護(hù)在30 m/s，將曝光時(shí)間控制在1/300～1/200 s，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可以得知：“移動(dòng)速度越快，曝光時(shí)間越短，對(duì)幀頻及快門(mén)曝光時(shí)間降低起到輔助作用，均以圖像質(zhì)量作為基礎(chǔ)?！盵3]

3.3.2 頻閃效應(yīng)

通常情況下，我們會(huì)采用幀頻為60、80、120 f/s，以及曝光時(shí)間為1/240 s來(lái)當(dāng)作電視圖像質(zhì)量主觀的評(píng)價(jià)，研究人員確定了幀頻的大小后，慢慢地用戶也接受了超高清所對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)模糊圖像。倘若用戶使用了4.3閃爍寬屏幕來(lái)收看電視節(jié)目，將會(huì)進(jìn)一步增大其爍頻率。從人們視覺(jué)特點(diǎn)來(lái)分析，隨著電視技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的人們重視及關(guān)注視角閃爍。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)超高清電視技術(shù)的測(cè)驗(yàn)，重點(diǎn)闡述其各類(lèi)詳細(xì)參數(shù)，并基于超高清電視技術(shù)圖片格式研究，分析了其各項(xiàng)創(chuàng)新特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。其主要是模仿人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)并通過(guò)觀察的方式，為用戶帶來(lái)更加真實(shí)及完美的臨場(chǎng)感受。

參考文獻(xiàn)：

[1]]李桂苓,徐巖,李彥．超高清液晶電視顯示屏性能分析[J]．電視技術(shù),2015,39(16):73-77．

[2]朱迎超．淺談高清電視格式[J]．遼寧廣播電視技術(shù),2013(1):15-16．

[3]孔彬．超高清電視發(fā)展前暴研究[J]．中國(guó)數(shù)字電視,2012(11):21-25．