電視技術圖像格式簡析
——以超高清為例

周丹勤

現階段，高清電視已經得到廣泛普及，為給予廣大電視用戶最優質的視聽享受，相關研究人員已經對超高清電視進行了深入研究。眾所周知，當前超高清電視的定義標準是由1995年日本放送協會研究定義的。目前，超高清電視圖像技術由4K掃描豎向逐幀掃描技術發展，其分辨率可以高達8K。伴隨著電視技術的不斷發展，第5代電視技術深受廣大電視用戶的認可及喜愛，推動了社會的發展，同時給廣大電視用戶帶來了優質的視覺享受。

1 超高清電視產品概況

隨著高清電視的普及，高清電視經歷了黑白、彩色、數字三個發展階段。之后，第四代高清電視技術得到了蓬勃發展，可以將其分為兩個階段，即3 840×2 160（4K×2K）， 簡 稱 4K， 約800萬像素，第二階段為即7 680×4 320（8K×4K），簡稱8K，3 300萬像素，分辨率是當前高清電視的16倍。除此之外，另UHDTV系統的基色坐標、光電轉換方程、標準白、光電轉換方程、亮度/色差分量方程等色度學指標也都與ITU—RBT.709、SMPTERP177等現有標準兼容。超高清電視技術首次公示時間是2002年，在2005年的愛知博會上面才為世界人們公布了其成果演示，在2008年的北京奧運會上，相關研究人員嘗試借助衛星技術以及IP網絡進行信號傳輸實驗。之后，在2012年的倫敦奧運會上，OBS聯合英國主轉播商BBC公司和日本NHK電視臺，啟用了多達22.2聲道7 680×4 320分辨率的超高清電視技術，為世界人民呈現了完美的體育賽事畫面。2012年，倫敦奧運會也成了首次使用超高清進行拍攝的奧運會。同時，為了更好地進行開/閉幕機及其各項田經運動比賽的直播，調動了世界上僅有的三臺超高清攝像，通過超高清的形式為世界人民轉播了部分奧運會的部分賽事。

2 超高清電視技術的優點

愛知世界博覽會（2005年）做對超高清電視做了全方位的公開展示。從1925年至今，電視發展經歷了黑白、彩色、數字電視、超高清電視四個發展階段，每一個階段的所出現的圖像都引起了革命性的市場浪潮。在科技全面發展的當下，超高清電視技術應運而生，目前其辨率可以高達7 680×4 320，同時在幀頻控制上可以達到20 f/s，是當前高清電視的8倍。再者，人類的視覺系統主要是根據人類視網膜對光度的感知強化了對色彩的處理。所以，人類在黑暗的環境下無法分辨出顏色。人類在觀看水當中的事物時，必須超過180°的視角，但市場上的高清電視仍不足45°，根據官方所顯示的不同尺寸的電視觀看距離的舒適度來分析，現階段超高清電視最佳觀看距離是電視屏幕尺寸的3倍。用戶在這個視角距離上，會有更真實的感覺，能充分發揮出人類視覺水平角度的優勢。超高清電視極大地提升了圖像的精細度；另外，超高清電視在聲音系統上采用了三維立體音頻系統，該系統對音頻的處理比高清電視的環繞聲有很大的進步，還原了現場的聲音[2]。

3 超高清圖像格式解析

3.1 色彩感受

研究發現，人類對色彩的喜愛程度是出乎意料的。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及嚴謹，但由于受多方面的限制，現階段超清電視在色彩飽和度方面仍然無法有效地體現出自然界的各種色彩。為了讓用戶對色彩具有更強烈的直觀感受，相關研究人員借助新型科技色彩技術，處理了相應色域，使用的三原色表達其色彩飽和度，通過有效地處理之后，超高清電視三原色的色彩空間，紅、黃、綠的波長分別為650am、610am、540nm、D65基礎白色色溫為6 500K，經過處理之后，不僅能有效地顯示高清電視所顯示的測彩區域，另外電視屏幕顯示器上的顯示區域也高達99%，使其顯示出了高清電視無法呈現出的色彩。

3.2 三維空間展示

3.2.1 真實度

用戶對電視顯示物體的真實度體驗，主要是根據電視設備尺寸及廣大用戶視覺系統的視角跨度而有所差異，將現實生活中的實際物體的分辨率與不同方位的分辨率進行比較，可以發現，區分顯示物與現實生活中物體的關鍵主要是由不同角度之下的分辨率決定的。由此可見，用戶在一個合適的角度下觀看顯示設備，提高顯示物體的真實度。

3.2.2 現場感受

研究人員為了更好地研究用戶的現場感受，使用分別測試方法，得出用戶水平加大的同時其現場感受也會加大這一結論。在水平視角超過700°的時候，用戶的現場感也將會達到頂峰，猶如置身于超清電視所顯示的場景中。相關研究人員也對用戶的視覺系統做了一定的視角極限的評估測試，通過測試可以觀察到用戶在不同角度下具有不同的觀看反應。故而，可以確定超高清電視圖像的最佳視角，同視角角度及現場感官二者之間有直接關系，同時顯示分辨率也同用戶的真實感受度息息相關。

3.2.3 視角分析

根據視角測試發現，研究人員不斷地突破用戶視覺系統角度極限，可提高超高清節目的臨場感受。通過實驗驗證，獲取了各個角度觀察圖片的同時有效地掌握了測試對象各種因素所產生的影響數據，比如身體的擺動等。研究人員綜合了各種數據之后，計算出超高清圖像最佳觀看角度可達到到80°左右，同時得出了人體擺動同視角二者關系呈反比關系。這充分說明用戶必須要控制好自身的擺動幅度，才能獲取最佳的視角效果。

3.3 運動視覺的分析

3.3.1 運動模糊

運動模糊，其主要是物體在圖形的移動過程當中呈現出來一種視角效果。另外，研究發現，如果實物長時間置于是曝光場景中，一旦出現了快速移動的情況，那么就會明顯影響視角效果。因此，可以采用實驗的方式來展示其曝光時間、運動模糊之間的關系。在實驗測試中，將物體的運動率維護在30 m/s，將曝光時間控制在1/300～1/200 s，通過實驗驗證可以得知：“移動速度越快，曝光時間越短，對幀頻及快門曝光時間降低起到輔助作用，均以圖像質量作為基礎。”[3]

3.3.2 頻閃效應

通常情況下，我們會采用幀頻為60、80、120 f/s，以及曝光時間為1/240 s來當作電視圖像質量主觀的評價，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應運動模糊圖像。倘若用戶使用了4.3閃爍寬屏幕來收看電視節目，將會進一步增大其爍頻率。從人們視覺特點來分析，隨著電視技術的不斷發展，越來越多的人們重視及關注視角閃爍。

4 結語

通過對超高清電視技術的測驗，重點闡述其各類詳細參數，并基于超高清電視技術圖片格式研究，分析了其各項創新特點及優勢。其主要是模仿人類視覺系統并通過觀察的方式，為用戶帶來更加真實及完美的臨場感受。

參考文獻：

[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,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,2013(1):15-16．

[3]孔彬．超高清電視發展前暴研究[J]．中國數字電視,2012(11):21-25．