有同行命题谈谈4K技术的发展,仔细想想,从几个方面来评估、判断或许更全面、客观和科学一些:一是应用场景和需求,二是全链条的技术储备和关联技术发展趋势,三是技术应用的推广周期。
一、关于应用场景和需求
关于应用场景和需求,可以换个角度看,高清够不够用?从广电自身的发展来看,高清自然不够用。从竞争的角度看,广电在高清上的优势逐渐在被网络媒体蚕食,用更高的清晰度来突出广播电视的家庭影视娱乐中心特性是有积极意义的。但这里要考虑一个重要因素,就是4K电视对于家庭用户的吸引力和购买承受力。
用户对于电视画面的感受主要取决于一定距离观看的舒适度和清晰度,通常在观看点到电视画面水平视角小于等于40°、垂直视角不大于15°会让用户相对舒适,这就是我们通常说观看距离不低于3倍电视机对角线长度的依据。对于清晰度的感受则取决于电视机邻近像素点是否能被人眼分辨。在4K以前的电视,人眼能够较佳区分清晰度的最远距离和舒适观看的最近距离有一个重叠区,就是说我们可以在一个区间内舒适地感受电视机最好的清晰度,譬如50英寸的平板电视,我们大概在1.5米以上观看就处于舒适区域,在2米以内可以很好地感受高清点对点视频分辨率,在大约4.6米内可以很好地感受标清点对点视频分辨率,当然太近画面就会表现出颗粒太粗、清晰度不足的问题,太远带来画面清晰度的下降。 在1.5-3米内的观看区域观看高清电视,相比观看标清电视清晰度感受有质的提升。
4K电视会有点问题,我们在2米左右要能很好地区分4K的分辨率,电视机应该做到大致100英寸以上,而对于100英寸电视画面需要在3米以外才不会有传统认为的“眼晕”或“看不过来”的不舒适感受。观看4K电视要有所牺牲。假设我们未来观看电视的模式还是以传统的“舒适”为主,那就要一定程度地牺牲清晰度。在用户已有的高清观看习惯下,换一部同样尺寸的4K电视机,舒适性好,分辨率优势就要大打折扣,用户对分辨率增加带来的感受就不够明显,要购置更大的电视凸显4K的分辨率优势,舒适的观看距离就需要大大增加,那么用户住房面积和经济性都会一定程度的制约4K电视的推广。
当然或者换一种模式,我们只对画面中的一部分感兴趣,比如分屏中的一块或可互动的局部,那么大屏幕的4K乃至8K画面就会让观众感受更好;或者电视的点阵做的更密,让用户习惯于更近距离的观看电视(2013年美国CES展会上夏普推出了行业内首款32英寸4K电视机),譬如电视桌面化、移动化。这些观看电视行为模式的“革命”,或会带来4K发展的的契机。
4K目前在演播室背景和电视后期包装中已经得到大量应用,这也让基于4K的一些电视中心4K节目制作和4K信号控制技术得以较快地发展。
二、关于全链条技术储备和关联技术的发展
4K终端发展势头良好,但要看4K电视,不但要有好的显示终端,完善从拍摄、后期制作、播出、传输和终端播放全链条技术应用是必然的。目前来看,电影的数字化摄制和高端广告制作已经一定程度地推动了4K视频的拍摄和后期制作技术的发展。这些技术可以应用到电视摄制中来,但要适应电视摄制的流程和更大规模的快速生产,仍需改进和完善。在信号源采集方面,4K摄像机在电视拍摄中仍然需要克服难以聚焦(包括清晰度太高和景深太浅的问题)、移动拖尾等重要技术问题。在网络化后期制作上,尽管不缺乏实现的技术,大规模应用仍然面临着带宽和数据吞吐能力瓶颈。
而电视播出和传输这一块仍然缺乏成熟的完美支持4K的技术。一是现有的电视中心SDI基带实时信号体系面临着较大的困难,在现有技术下需要多根同轴电缆同步传输一路4K信号(譬如传输1路4K无压缩信号时需要4根8281视频电缆),同步和复杂的接口为技术实现带来困难;二是多频道播出也面临着带宽和数据吞吐能力瓶颈;三是现有的主流非网络交换介质难以承载4K节目数据,实际制约着4K的发展。此外,在电视节目制作端的远程实时传输和到用户端的信号传输上,带宽资源成为主要问题,在现有技术水平下增加4K频道,意味着需要大量减少高清和标清频道。
总体而言,上述问题主要还是表现在对4K高清晰度的表现和高带宽数据的承载困难上,目前的努力方向不外乎在信号源采集上进一步改进感光和处理器件,在传输上进一步提高编码效率,此外,对电视中心大规模基带实时信号传输、调度进行IP化处理。
H.265这类对于甚高清晰度视频压缩编码方法的出现,意味着可能可以用接近甚至低于现有MPEG-2高清传输带宽来传输4K,为4K的发展提供了动力。不过,这仅仅适用于用户端的信号传输而已,在后期制作上仍然没有找到更好的适于后期编辑的压缩编码方法。所以不需要精细制作的网络媒体对基于h.265的4K视频编码比广电媒体表现出更高的兴奋度。当然,与编码效率的提升相比,计算与存储技术的发展也是解决问题的有效途径,在向4K的发展进程中,可以期待未来更快的计算和访问、更大容量的存储、更宽的传输带宽资源,从而降低压缩效率需求,获取更高的4K电视质量。
与压缩编码的进步相比,在电视中心采用IP协议传输电视基带实时信号也成为支撑4K发展的重要技术。目前主流厂商都推出了自己广播级的IP化产品,用IP技术建立端到端传输、制作和播出链。基带信号的IP化作为发展方向尽管是一个共识,但也存在着一些问题:一、存在通用性和标准不一致问题;二、在IP条件下,许多技术可能出现与SDI环境中的不同发展趋向,需要在实践中前行;三、在标清乃至高清环境下IP化推动力不足也制约了技术发展。当然,一个最重要的问题是从SDI技术体系向IP技术体系过渡是一个全新的课题,所催生的技术变革内容远不止它本身那么简单,但还需要一个接受、准备、和成熟期。
所以,我们看到4K和IP化恰恰是发展中的一对姊妹技术,一个致力于提供信号源升级,一个着力解决高带宽实时数据承载的便捷和轻量化,相互间的技术发展或应用推动对于另一方都是巨大支持,这样一个组合或成为电视中心下一次技术变革的重要内容,将比模拟到数字、标清到高清具有更深刻的进步和影响,当然实现起来也更为复杂。
三、关于技术应用的推广周期
技术应用的推广周期跟技术的成熟、标准化程度、传媒更新换代的代价、用户的需求以及终端产品可接受程度都有密切的关系。从90年度初美国大联盟数字电视标准确定,电视的数字化和高清化经历了不同的周期,从那时起到我国大规模的电视数字化改造大概经过了8到10年,大面积的高清化改造大概经过了15年。4K+IP化将是更深刻、复杂的变化,但在终端、全链条技术储备和关联技术的发展上,已远胜于高清发展的初期,借鉴所谓的“摩尔定律”的趋势,也许能够期望实现的时间能够大大缩短。