4K超高清数字影片知识
2014-6-5 17:23:26 点击：
1简介
1080P（Full HD）的全高清已经开始普及，其1920*1080的高分辨率（即常说的2K）在刚出现的时候颠覆了人们的观念，时至今日，随着技术的不断进步，下一代高清技术正开始逐渐超越1080P，这就是我们经常听到的4K，常说的4K电影就是分辨率为3840*2160的电影。市面上已经有不少的4K电视在卖，显示效果也比1080P高了一个档次。但是4K不是未来，2013年1月夏普发布了旗下第一款8K分辨率的显示器(7680*4320)，其超越人眼分辨率的显示效果震撼了每个观众。4K看起来只是比2K好了一些，但8K比起4K却是一个颠覆。可以预见的是：4K只是过渡，8K才是未来。
4K，是新一代好莱坞大片的分辨率标准。它不同于我们在家里看的所谓高清电视（1080P，1920×1080分辨率），也不同于传统数字影院的2K分辨率的大屏幕（2048×1080分辨率），而是具有4096×2160分辨率的超精细画面。用简单的比喻就是：你在家里看到的高清电视是207万像素的画面，而在传统数字影院里看到的是221万像素的画面，在4K影院里，能看到885万像素的高清晰画面。孰优孰劣，一眼就能分辨。
2定义
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，因此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分辨率示意图
1080p 能够显示的有效像素为2,073,600（1920×1080），Quad Full HD 能够显示的有效像素为8,294,400（3840×2160），4K 至少能提供近千万像素的显示品质，显示细腻度为 1080p 的 4 倍以上。
4K 分辨率（4K Resolution）是一种新兴的数字电影及数字内容的解析度标准，4k 的名称得自其横向解析度约为 4000 像素（pixel），电影行业常见的 4K 分辨率包括 Full Aperture 4K（4096 x 3112）、Academy 4K（3656 × 2664）等多种标准。
4K超高清数字电影是指分辨率为4096×2160的数字电影，即横向有4千个像素点，是目前分辨率最高的数字电影。目前国内大多数的数字电影是2K的，分辨率为2048×1080，还有部分数字电影是1.3K（1280×1024）的，而所谓有农村电影放映的是0.8K（1024×768）的。真正意义上的4K电影由4K摄像机拍摄，用4K放映机放映。还有的4K电影是由35mm胶片拍摄的，再转成4K的数字格式。由于胶片电影的分辨率与4K大致相当或者会略好，故转录之后也能保证电影的清晰度。
对于主流的家电设备厂商而言，他们更倾向于制造接近 4K 的 Quad Full HD（3840×2160）设备，因为这个分辨率标准的显示比例为 16:9，与消费者接受的观看比例比较接近。
3性质
在数字技术领域，通常采用二进制运算，而且用构成图像的像素数来描述数字图像的大小。由于构成数字图像的像素数量巨大，通常以K来表示2^10即1024，因此：1K=2^10=1024，2K=2^11=2048，4K=2^12=4096。
在数字电影应用中，通常2K图像是由2048×1080个像素构成的，其中2048表示水平方向的像素数，1080表示垂直方向的像素数；4K图像是由4096×2160个像素构成的，其中4096表示水平方向的像素数，2160表示垂直方向的像素数。在实际的数字母版制作和数字放映中，还需根据不同的画幅宽高比来对图像水平方向或垂直方向的像素数进行调整。
为简化起见，也常常以构成数字图像水平方向上的像素数来描述图像大小。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，4K图像即水平方向上有4096个像素的图像，如下图所示。
1K/2K/4K图像示意图
4发展历史
上世纪90 年代如, 美国电影电视工程师学会“数字影像层级结构” 特别工作小组对成像系统的空间分辨率要求进行了研究 该小组从分辨率的角度将显示器分为低分辨率（低于0.8K）、常规分辨率（低于2K）、高分辨率（2K）和超高分辨率（4K甚至更高）等四个层级。
该小组基于以下几个基本概念, 提出了空间分辨率层级的设计理念：
——基于常用的数字处理和存储体系结构的I 种层级整数递进;
——能够利用适:è分辨率的贴片，针对任何应用要求来构建显示器
通过使用贴片和仅仅四个分辨率层级, 便有可能构建出适用于任何用途的新显示器, 而且这种显示器还可以用于显示来自任何其它层级的影像。
5普及限制
其实无论是投影还是高端的大尺寸电视已经满足了4k分辨率电影的显示效果。而且从电影素材上来说，一般都是35mm 胶片拍摄素材，理论上也已经到达了这个要求（实际上很难，应该选用70mm胶片），但是依然有太多的因素限制了4K电影的普及。
播放设备
标准
尽管都叫做4K分辨率，但是包括 Full Aperture 4K（4096 x 3112）、Academy 4K（3656 × 2664）等多种标准让厂家出产的产品难以达到统一，这也阻碍了4K的普及。
片源
我们常用的依然是35mm 胶片拍摄素材负片 (Negative Film Stock) ，而其清晰度是 4K，到了发行拷贝 (Film Print)1K 数字高清理论上可以达到 2K 的清晰度，这样的清晰度应该是无法达到 4K 放映要求的，唯一的解决办法是换用70mm胶片拍摄，不过这需要等待电影行业的整体进步。
光盘载体
风行的蓝光光盘基本已经达到 1080p 影片的存储极限，4k 电影的尺寸将会达到 1080p 的四倍，将会给电影发行介质带来新的挑战，不过目前的支持更高更大储存的蓝光光盘已经研发成功，距离上市也指日可待。
6应用
在数字影院中热播的基本都是大片，而这些大片多数都来自好莱坞，因此好莱坞对电影的拍摄和播放标准有着绝对的话语权。单纯从技术而言，最高级别的4K电影的分辨率为4096×2160，总像素超过800万；目前国内数字电影放映机流行的是2K级别，为2048×1080的分辨率；当然，还有一些乡镇和流动放映车采用的是1.3K的投影机，1280×1080分辨率。其中2K放映的画面和高清电视的全高清FULL HD标准1920×1080非常接近，只是在长宽比上更偏向电影的银幕比例。上映的大片为了满足影院播放环境，发行的数字电影文件都是2K与4K兼容的（不要用蓝光来打比方，这些数字电影文件包的尺寸都是以几百GB论的，画质之细腻远非蓝光可比），好莱坞发行的数字电影中大约有1/3是4K分辨率的，如果用2K级别的放映机放映，那么观众只能看到2048×1080分辨率的内容，相比大片原始的4K分辨率，在像素数量上相差4倍之多。
在今天，我们在国内能看到的电影基本上还都是处于“不三不四”的状态。要知道，在十二五规划中，全国数字影院的屏幕数量将增加到20000块，其中绝大多数都是4K屏幕，这不但意味着传统胶片电影播放时代基本结束，而且宣布了数字影院进入了新时代，“不三不四”的时代即将过去。
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