[科普中國]-4K分辨率

4K分辨率即4096×2160的像素分辨率，它是2K投影機(jī)和高清電視分辨率的4倍，屬于超高清分辨率。在此分辨率下，觀眾將可以看清畫面中的每一個細(xì)節(jié)，每一個特寫。影院如果采用驚人的4096×2160像素，無論在影院的哪個位置，觀眾都可以清楚的看到畫面的每一個細(xì)節(jié)，影片色彩鮮艷、文字清晰銳麗，再配合超真實(shí)音效，這種感覺真的是一種難以言傳的享受。

4K分辨率是指水平方向每行像素值達(dá)到或者接近4096個，多數(shù)情況下特指4096*2160分辨率。而根據(jù)使用范圍的不同，4K分辨率也有各種各樣的衍生分辨率，例如Full Aperture 4K的4096*3112、Academy 4K的3656*2664以及UHDTV標(biāo)準(zhǔn)的3840*2160等，都屬于4K分辨率的范疇。

技術(shù)原理4K，具有新一代好萊塢大片的分辨率標(biāo)準(zhǔn)。它不同于我們在家里看的所謂高清電視（1080P，1920×1080分辨率），也不同于傳統(tǒng)數(shù)字影院的2K分辨率的大屏幕（2048×1080分辨率），而是具有4096×2160分辨率的超精細(xì)畫面。傳統(tǒng)高清電視是207萬像素的畫面，而在傳統(tǒng)數(shù)字影院里看到的是221萬像素的畫面，在4K影院里，能看到885萬像素的高清晰畫面。

在數(shù)字技術(shù)領(lǐng)域，通常采用二進(jìn)制運(yùn)算，而且用構(gòu)成圖像的像素來描述數(shù)字圖像的大小。由于構(gòu)成數(shù)字圖像的像素?cái)?shù)量巨大，通常以K來表示。2的10次方即1024，因此：1K=2^10=1024，2K=2^11=2048，4K=2^12=4096。

在數(shù)字電影應(yīng)用中，通常2K圖像是由2048×1080個像素構(gòu)成的，其中2048表示水平方向的像素?cái)?shù)，1080表示垂直方向的像素?cái)?shù)；4K圖像是由4096×2160個像素構(gòu)成的，其中4096表示水平方向的像素?cái)?shù)，2160表示垂直方向的像素?cái)?shù)。在實(shí)際的數(shù)字母版制作和數(shù)字放映中，還需根據(jù)不同的畫幅寬高比來對圖像水平方向或垂直方向的像素?cái)?shù)進(jìn)行調(diào)整。所以接近4K圖像的8847360個像素?cái)?shù)量的分辨率也可以叫做4K，比如市面上常見的3840*2160也可以叫做4K分辨率。而標(biāo)準(zhǔn)4K分辨率正好是2K分辨率2048×1080像素點(diǎn)數(shù)量的4倍，也是1K分辨率1024×540像素點(diǎn)數(shù)量的16倍。

應(yīng)用規(guī)范4096×2160由“數(shù)字影院創(chuàng)導(dǎo)（DCI）”組織提倡，成員包括迪斯尼、二十世紀(jì)?？怂埂⒚赘呙?、索尼娛樂、環(huán)球、華納兄弟等。

DCI數(shù)字電影系統(tǒng)規(guī)范（DCSS, Digital Cinema System Specification）中明確規(guī)定數(shù)字電影發(fā)行母版（DCDM）應(yīng)使用分等級的圖像結(jié)構(gòu)，即同時支持2K/4K兩種圖像格式，且2K/4K數(shù)字電影數(shù)據(jù)包（DCP）在2K/4K影院播放服務(wù)器和2K/4K數(shù)字放映機(jī)上均可實(shí)現(xiàn)解碼播放和數(shù)字放映。

顯示頻率4K級別的分辨率可提供880多萬像素，實(shí)現(xiàn)電影級的畫質(zhì)，相當(dāng)于當(dāng)前頂級的1080p分辨率的四倍還多。當(dāng)然超高清的代價也是不菲的，每一幀的數(shù)據(jù)量都達(dá)到了50MB，因此無論解碼播放還是編輯都需要頂級配置的機(jī)器。

1080p 能夠顯示的有效像素為2,073,600（1920×1080），Quad Full HD 能夠顯示的有效像素為8,294,400（3840×2160），4K 至少能提供近千萬像素的顯示品質(zhì)，顯示細(xì)膩度為 1080p 的 4 倍以上。4K 分辨率（4K Resolution）是一種新興的數(shù)字電影及數(shù)字內(nèi)容的解析度標(biāo)準(zhǔn)，4k 的名稱得自其橫向解析度約為 4000 像素（pixel），電影行業(yè)常見的 4K 分辨率包括 Full Aperture 4K（4096 x 3112）、Academy 4K（3656 × 2664）等多種標(biāo)準(zhǔn)。

4K超高清數(shù)字電影是指分辨率為4096×2160的數(shù)字電影，即橫向有4千個像素點(diǎn)，是目前分辨率最高的數(shù)字電影。目前國內(nèi)大多數(shù)的數(shù)字電影是2K的，分辨率為2048×1080，還有部分?jǐn)?shù)字電影是1.3K（1280×1024）的，而所謂有農(nóng)村電影放映的是0.8K（1024×768）的。真正意義上的4K電影由4K攝像機(jī)拍攝，用4K放映機(jī)放映。還有的4K電影是由35mm膠片拍攝的，再轉(zhuǎn)成4K的數(shù)字格式。由于膠片電影的分辨率與4K大致相當(dāng)或者會略好，故轉(zhuǎn)錄之后也能保證電影的清晰度。對于主流的家電設(shè)備廠商而言，他們更傾向于制造接近 4K 的 Quad Full HD（3840×2160）設(shè)備，因?yàn)檫@個分辨率標(biāo)準(zhǔn)的顯示比例為 16:9，與消費(fèi)者當(dāng)前接受的觀看比例比較接近。

發(fā)展歷程上世紀(jì)90 年代，美國電影電視工程師學(xué)會“數(shù)字影像層級結(jié)構(gòu)” 特別工作小組對成像系統(tǒng)的空間分辨率要求進(jìn)行了研究該小組從分辨率的角度將顯示器分為低分辨率（低于0.8K）、常規(guī)分辨率（低于2K）、高分辨率（2K）和超高分辨率（4K甚至更高）等四個層級。該小組基于以下幾個基本概念, 提出了空間分辨率層級的設(shè)計(jì)理念：

——基于常用的數(shù)字處理和存儲體系結(jié)構(gòu)的I 種層級整數(shù)遞進(jìn)；

——支持基于影像貼片(image tile)的各種寬高比和空間分辨率；

——能夠利用適:è分辨率的貼片，針對任何應(yīng)用要求來構(gòu)建顯示器 通過使用貼片和僅僅四個分辨率層級, 便有可能構(gòu)建出適用于任何用途的新顯示器, 而且這種顯示器還可以用于顯示來自任何其它層級的影像。 美國數(shù)字電影偶導(dǎo)組織(DCI)要求數(shù)字影院放映系統(tǒng)的分辨率為4K或2K，屬超高分辨率或高分辨率的級別。

制約因素發(fā)展瓶頸其實(shí)當(dāng)前無論是投影還是高端的大尺寸電視已經(jīng)滿足了4k分辨率電影的顯示效果。而且從電影素材上來說，當(dāng)前一般都是35mm 膠片拍攝素材，理論上也已經(jīng)到達(dá)了這個要求（實(shí)際上很難，應(yīng)該選用70mm膠片），但是依然有太多的因素限制了4K電影的普及。

播放設(shè)備不僅僅是當(dāng)前家庭中的播放器，許多電影院的放映設(shè)備大多停留在2K分辨率的水平。而4K分辨率的播放設(shè)備大都價格高昂，這一點(diǎn)是目前最重要的原因。

分辨率標(biāo)準(zhǔn)盡管都叫做4K分辨率，但是包括 Full Aperture 4K（4096 x 3112）、Academy 4K（3656 × 2664）等多種標(biāo)準(zhǔn)讓廠家出產(chǎn)的產(chǎn)品難以達(dá)到統(tǒng)一，這也阻礙了4K的普及。

拍攝片源不足當(dāng)前我們常用的依然是35mm 膠片拍攝素材負(fù)片 (Negative Film Stock) ，而其清晰度是 4K，到了發(fā)行拷貝 (Film Print)1K 數(shù)字高清理論上可以達(dá)到 2K 的清晰度，這樣的清晰度應(yīng)該是無法達(dá)到 4K 放映要求的，唯一的解決辦法是換用70mm膠片拍攝，不過這需要等待電影行業(yè)的整體進(jìn)步。1

藍(lán)光光盤載體當(dāng)前風(fēng)行的藍(lán)光光盤基本已經(jīng)達(dá)到 1080p 影片的存儲極限，4k 電影的尺寸將會達(dá)到 1080p 的四倍，將會給電影發(fā)行介質(zhì)帶來新的挑戰(zhàn)，不過當(dāng)前的支持更高更大儲存的藍(lán)光光盤已經(jīng)研發(fā)成功，距離上市也指日可待。

發(fā)展現(xiàn)狀當(dāng)前在數(shù)字影院中熱播的基本來自好萊塢，因此好萊塢對電影的拍攝和播放標(biāo)準(zhǔn)有著絕對的話語權(quán)。單純從技術(shù)而言，最高級別的4K電影的分辨率為4096×2160，總像素超過800萬；目前國內(nèi)數(shù)字電影放映機(jī)流行的是2K級別，為2048×1080的分辨率；當(dāng)然，還有一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)和流動放映車采用的是1.3K的投影機(jī)，1280×1080分辨率。其中2K放映的畫面和當(dāng)前高清電視的全高清FULL HD標(biāo)準(zhǔn)1920×1080非常接近，只是在長寬比上更偏向電影的銀幕比例。當(dāng)前上映的大片為了滿足影院播放環(huán)境，發(fā)行的數(shù)字電影文件都是2K與4K兼容的（不要用藍(lán)光來打比方，這些數(shù)字電影文件包的尺寸都是以幾百GB論的，畫質(zhì)之細(xì)膩遠(yuǎn)非藍(lán)光可比），當(dāng)前好萊塢發(fā)行的數(shù)字電影中大約有1/3是4K分辨率的，如果用2K級別的放映機(jī)放映，那么觀眾只能看到2048×1080分辨率的內(nèi)容，相比大片原始的4K分辨率，在像素?cái)?shù)量上相差4倍之多。

根據(jù)現(xiàn)階段我國彩電市場的統(tǒng)計(jì)，4K超高清電視約9個品牌，包括三星、TCL、LG、長虹、創(chuàng)維、康佳、索尼、海爾、海信，產(chǎn)品超過15個系列，已經(jīng)在市場開賣的4K超高清電視接近百余款，產(chǎn)品尺寸覆蓋39英寸-84英寸。2

具體應(yīng)用信號轉(zhuǎn)播2014年巴西世界杯的3場重要賽事將首次實(shí)現(xiàn)4K超高清信號轉(zhuǎn)播，其中就包括7月13日的決賽。據(jù)悉最新的4K技術(shù)的清晰度能達(dá)到現(xiàn)有的1080p高清分辨率的4倍，可謂纖毫畢現(xiàn)，因此將能帶給球迷更加逼真的觀看體驗(yàn)。

但是，用戶若要觀看4K節(jié)目，需要首先準(zhǔn)備一臺4K電視機(jī)，而這類產(chǎn)品普遍價格高昂，遠(yuǎn)未普及。所以國際足聯(lián)希望在城市廣場等公共區(qū)域設(shè)立大屏幕，播放4K的比賽視頻。但是請注意，4K轉(zhuǎn)播畫面在國內(nèi)將只進(jìn)行收錄，不會對外播出。即使是家里有4K電視的球迷，也無法看到4K比賽直播。3

顯示器繼液晶電視之后，高端顯示器也開始逐漸配備4K分辨率超清屏幕，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的顯示效果。不過，4K分辨率應(yīng)用在28英寸左右的16:9屏幕上似乎有些浪費(fèi)，所以一些廠商也在通過其他形式來讓4K變得更有價值，超寬比例似乎就是一種解決方案。

超寬顯示其通常采用了21:9的顯示比例，屏幕更寬，可以更好地顯示多個桌面窗口，此前包括LG等廠商均推出了2K級別的產(chǎn)品。4

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李宗秀 - 副教授 - 黑龍江財(cái)經(jīng)學(xué)院