超高清電視顯示技術(shù)的特點(diǎn)及色彩性能

李海青

（四川長虹電器股份有限公司 四川省綿陽市 621000）

科學(xué)技術(shù)不斷向前發(fā)展，各技術(shù)領(lǐng)域取得了一定的成績，高清顯示技術(shù)也獲得了較大提升，進(jìn)一步推動(dòng)了電視行業(yè)的發(fā)展。在超高清電視領(lǐng)域中，顯示技術(shù)的色彩性能不斷被研發(fā)和創(chuàng)新，讓其色彩更加豐富，增強(qiáng)了畫面層次感，大幅度提升了顯示水平。在超高清電視顯示技術(shù)中，其空間性、色彩性、時(shí)間性等方面都是其重要關(guān)鍵點(diǎn)，對其創(chuàng)新和開發(fā)是電視顯示技術(shù)的重要內(nèi)容。這里對電視顯示技術(shù)的這些特點(diǎn)進(jìn)行了分析，對其色彩性能進(jìn)行了探究。

1 技術(shù)特點(diǎn)

隨著人們生活水平的提高，對生活質(zhì)量、生活品質(zhì)要求也越來越高，在電視領(lǐng)域中，人們越來越不滿足于高清電視顯示技術(shù)，向更高一級領(lǐng)域——超高清電視顯示技術(shù)進(jìn)軍。和高清電視顯示技術(shù)相比較，超高清電視顯示技術(shù)更為優(yōu)越，其技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)重心主要集中在色彩性、時(shí)間性、空間性等方面，這也是其技術(shù)的三大特點(diǎn)，是提高顯示質(zhì)量、改善畫質(zhì)、提升主觀體驗(yàn)的關(guān)鍵因素。在快要來臨的8K 時(shí)代，做好超高清電視顯示技術(shù)的研究，注重色彩和空間的開發(fā)顯得尤為重要。

從電視的清晰度來看，720×576 像素稱為標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視，1920×1080(2K×1K)像素稱為全高清電視(FHDTV)，也就是通常所說的2K 電視，3840×2160(4K×2K)像素以及7680×4320(8K×4K)像素稱為超高清電視(UHDTV)，即通常所說的4K 電視和8K 電視。

1.1 超高清電視顯示技術(shù)的色彩特性

超高清電視顯示技術(shù)中，色彩特性是非常關(guān)鍵的，做好圖片色彩特性的處理，是確保高質(zhì)量畫面的重要前提。有研究顯示，在超高清電視顯示技術(shù)中，處理好色彩特性主要涉及到三個(gè)方面的內(nèi)容：

（1）重視寬色域。對于顯示器件而言，若其色域越寬，那么其顯示的畫面就越逼真，更接近所拍攝事物的原有色彩，因此，處理好電視機(jī)的色域是非常重要的。

（2）色彩飽和度的標(biāo)示。一般的顯示器件都運(yùn)用了RGB 三基色（圖1），合理處理好其色彩飽和度，則能提高色域全覆蓋效果，讓其達(dá)到99.9%，在這樣的條件下所形成的圖像，其質(zhì)量是非常高的，而且畫面細(xì)節(jié)逼真程度更高。

（3）重視色彩的豐富性。對于照片來說，其色彩越豐富，也就越接近事物原有的顏色，而電視機(jī)顯示同樣需要豐富的色彩，讓其展示的圖像更加逼真，提高色彩元素欣賞效果[1]。

表1 中，假設(shè)為線性是指圖像信息在0 ～1 的范圍內(nèi)可用RGB 三色刺激值線性指出；主色和用于參考的白色是指圖像信息的色度值可在RGB 基色和參照白基色的基礎(chǔ)上加以判定。

觀察表1 和表2 的數(shù)據(jù)，能夠發(fā)現(xiàn)在色域方面，超高清電視具有一定的優(yōu)勢，其色彩表現(xiàn)能力更加寬廣細(xì)致。

1.2 超高清電視顯示技術(shù)的時(shí)間特性

這里所提到的時(shí)間性，主要體現(xiàn)在景物的移動(dòng)效果。為了提高畫面效果，讓觀眾能夠獲得更好的景物移動(dòng)觀賞感，在超高清電視顯示技術(shù)中，設(shè)立了“運(yùn)動(dòng)模糊”這一思想。一般來說，在對某一靜止景物進(jìn)行拍攝時(shí)，所拍攝圖片照片是比較清晰的，若景物處于移動(dòng)中，所拍攝的圖片將會(huì)出現(xiàn)模糊情況，影響觀眾的欣賞感。而“運(yùn)動(dòng)模糊”概念的引入，其目的是合理處理好畫面場景和曝光時(shí)間，可以較好的解決這一問題，提高圖像的清晰度，讓所拍攝的畫面質(zhì)量更高，在超高清電視顯示技術(shù)中，這也是其重要技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。另外，時(shí)間性中還包含另外一個(gè)重要內(nèi)容，即“閃爍效應(yīng)”，處理好這一效應(yīng)，可以讓人類的視覺逐步適應(yīng)運(yùn)動(dòng)模糊圖像，進(jìn)而獲得更為優(yōu)越的觀賞效果。有研究數(shù)據(jù)表明，100Hz 幀頻是一個(gè)分界點(diǎn)，若高于這一數(shù)值，人在觀察運(yùn)動(dòng)模糊圖片時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)視覺感應(yīng)，進(jìn)而提高了觀賞體驗(yàn)感。

表1：UHDTV 系統(tǒng)色彩特性

表2：HDTV 系統(tǒng)色度特性

1.3 超高清電視顯示技術(shù)的空間特性

運(yùn)用超高清電視顯示技術(shù)，能夠?qū)θ说囊曈X形成沖擊，人的心理對其進(jìn)行感知，將會(huì)獲得較強(qiáng)的空間感。就現(xiàn)階段來看，市場上的電視，其分辨率主要有HD、2K、4K、8K 等，他們所對應(yīng)的像素也會(huì)有所差異，而像素的高低是圖像質(zhì)量高低的重要影響因素。電視要想獲得優(yōu)質(zhì)的畫面，還需要詳細(xì)計(jì)算空間分辨率，對電視尺寸加以明確，這樣才能達(dá)到超清顯示的效果。就超高清電視顯示技術(shù)研究效果來看，想要進(jìn)一步提升顯示效果，讓觀眾獲得優(yōu)越的觀賞效果，就需要在確保優(yōu)越圖像質(zhì)量的同時(shí)，還要確保畫面的真實(shí)感。實(shí)現(xiàn)畫面的空間性，其關(guān)鍵點(diǎn)主要有兩個(gè)方面：

圖1：RGB 三基色

圖2：色彩性能

（1）提升觀賞者的臨場感，有研究顯示，要想提高臨場感，就需要合理把控視角，精確控制距離；

（2）視角，不同視角，觀眾所看到畫面的感受也有所不同，合理調(diào)整視角，確保不同視角下色彩的一致性主觀體驗(yàn)，增強(qiáng)觀眾的臨場感，進(jìn)而更好的構(gòu)建空間效果。

2 色彩性能

在顯示技術(shù)不斷提高過程中，色彩性能的構(gòu)建顯得越來越重要，它將直接對電視顯示質(zhì)量產(chǎn)生影響。就目前來看，想要獲得優(yōu)越的色彩性能，就需要合理設(shè)置參數(shù)系數(shù)。超高清顯示技術(shù)的應(yīng)用中，需要解決的問題是對區(qū)域空間進(jìn)行有效構(gòu)建，進(jìn)而讓顯示出來的色彩更加真實(shí)，更加豐富多彩，這能夠讓觀眾獲得優(yōu)質(zhì)的主觀體驗(yàn)。一般來說，色彩性能的構(gòu)建需要注重色域的匹配、科學(xué)的調(diào)整亮度的動(dòng)態(tài)范圍、進(jìn)行色彩空間的合理轉(zhuǎn)換[2]。如圖2。

2.1 注重色域的匹配

超高清電視顯示技術(shù)在發(fā)展過程中，做好色域匹配是非常重要的，這會(huì)直接影響到所顯示圖片的色彩性能。

（1）在整個(gè)超高清電視節(jié)目錄制顯示期間，所涉及到的色彩空間是非常多的，若色域與之不匹配，則很難確保電視所顯示圖片的質(zhì)量。

（2）圖片的色域、亮度等是存在一定差異的，這會(huì)引起色彩空間的不同，不利于超高清圖片的顯示，這就需要對色域空間進(jìn)行控制，提高其匹配度，讓電視機(jī)所顯示的圖片色彩性能得到保證。

（3）提高亮度動(dòng)態(tài)范圍的匹配程度。由于電視在顯示過程中，畫面是動(dòng)態(tài)的，畫面的亮度會(huì)不斷的變化，需要有效控制其亮度范圍，讓其亮度動(dòng)態(tài)范圍得到匹配，色彩空間尺度得到提升，才能確保動(dòng)態(tài)畫面的質(zhì)量。

所以，在實(shí)際的技術(shù)運(yùn)用過程中，應(yīng)當(dāng)合理調(diào)控色域、OETF參數(shù)，以形成更加優(yōu)越的信號，方便后期的色彩空間的設(shè)置，進(jìn)而提高圖片顯示效果[3]。

2.2 科學(xué)的調(diào)整亮度的動(dòng)態(tài)范圍

觀眾在欣賞視頻時(shí)，眼睛對視頻的亮度、圖片色彩亮度有一個(gè)舒適度，合理的亮度調(diào)節(jié)，能夠?qū)σ曈X形成有效刺激，讓觀眾在欣賞過程中更舒服。對亮度的調(diào)控是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、持續(xù)的，也就是說在視頻播放的整個(gè)過程中，需要對每一幀圖片的亮度進(jìn)行把控，讓畫面質(zhì)量得到提升，進(jìn)而讓視頻具有更高的欣賞價(jià)值。進(jìn)行亮度和對比度的調(diào)整，能夠讓畫面清晰度更高。另外，對源空間信號進(jìn)行控制時(shí)，合理對其進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)換，能夠讓畫面亮度調(diào)整到合理范圍[4]。

2.3 進(jìn)行色彩空間的合理轉(zhuǎn)換

在電視顯示過程中，會(huì)存在色彩空間匹配問題，在實(shí)際的顯示技術(shù)應(yīng)用中，可以借助于色彩空間轉(zhuǎn)換技術(shù)，對其進(jìn)行調(diào)整，讓其色彩元素達(dá)到相應(yīng)要求，確保觀眾的欣賞效果。這里所提到的色彩空間轉(zhuǎn)換，包括空間轉(zhuǎn)換算法、色彩空間管理等內(nèi)容。色彩空間轉(zhuǎn)換算法是超高清顯示技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，這將會(huì)對色彩性格產(chǎn)生直接影響，其目的是盡量減少轉(zhuǎn)換次數(shù)，讓畫面的亮度、色彩達(dá)到最優(yōu)。有研究表明，合理運(yùn)用好色彩空間算法，能夠源空間的信號進(jìn)行非線性轉(zhuǎn)換，并在線性光信號中傳輸這一信號，這可以大幅度提高畫面色彩空間質(zhì)量。其次，色彩空間管理，它也是提高圖像色彩性能的重要內(nèi)容，并且所涉及到的時(shí)間范圍比較長，從電視節(jié)目拍攝起就需要做好色彩空間管理，一直到影視制作、電視顯示，整個(gè)過程都需要做好色彩空間管理，這樣才能確保畫質(zhì)，更好的展示出畫面細(xì)節(jié)。在最初的畫面拍攝時(shí)，需要注意畫面拍攝的色彩空間，為降低不匹配的可能，需要對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換；在制作期間，還要對畫面進(jìn)行加工剪輯，對其實(shí)施調(diào)色，做好色彩空間管理，這樣才能讓色彩性能得到保證。所以，在對色彩性能進(jìn)行控制時(shí)，應(yīng)當(dāng)重視色彩空間轉(zhuǎn)換，處理好其空間效果，進(jìn)而獲得更高的欣賞體驗(yàn)[5]。

3 結(jié)語

總體來說，在電視領(lǐng)域中，超高清電視是其發(fā)展重要方向，超高清電視顯示技術(shù)是其發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)。在超高清電視顯示技術(shù)中，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在時(shí)間特性、空間特性以及色彩特性，從這幾個(gè)方面著手，才能讓顯示的圖像更加逼真，更契合人們的欣賞水平。本文主要對這幾大特性的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了探討，其關(guān)鍵點(diǎn)就是色彩功能的生成，這就需要做好色域的匹配，注意色彩空間的轉(zhuǎn)換，同時(shí)還要進(jìn)行亮度的動(dòng)態(tài)調(diào)整，進(jìn)而讓所顯示的圖片更加真實(shí)，更滿足人們的需求。