[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節(jié)，影片色彩鮮艷、文字清晰銳麗，再配合超真實音效，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標準的3840*2160等，都屬于4K分辨率的范疇。

技術原理4K，具有新一代好萊塢大片的分辨率標準。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)字技術領域，通常采用二進制運算，而且用構成圖像的像素來描述數(shù)字圖像的大小。由于構成數(shù)字圖像的像素數(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)字電影應用中，通常2K圖像是由2048×1080個像素構成的，其中2048表示水平方向的像素數(shù)，1080表示垂直方向的像素數(shù)；4K圖像是由4096×2160個像素構成的，其中4096表示水平方向的像素數(shù)，2160表示垂直方向的像素數(shù)。在實際的數(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數(shù)進行調(diào)整。所以接近4K圖像的8847360個像素數(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。而標準4K分辨率正好是2K分辨率2048×1080像素點數(shù)量的4倍，也是1K分辨率1024×540像素點數(shù)量的16倍。

應用規(guī)范4096×2160由“數(shù)字影院創(chuàng)導（DCI）”組織提倡，成員包括迪斯尼、二十世紀?？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）應使用分等級的圖像結構，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影院播放服務器和2K/4K數(shù)字放映機上均可實現(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，實現(xiàn)電影級的畫質(zhì)，相當于當前頂級的1080p分辨率的四倍還多。當然超高清的代價也是不菲的，每一幀的數(shù)據(jù)量都達到了50MB，因此無論解碼播放還是編輯都需要頂級配置的機器。

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)容的解析度標準，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）等多種標準。

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，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，還有部分數(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攝像機拍攝，用4K放映機放映。還有的4K電影是由35mm膠片拍攝的，再轉成4K的數(shù)字格式。由于膠片電影的分辨率與4K大致相當或者會略好，故轉錄之后也能保證電影的清晰度。對于主流的家電設備廠商而言，他們更傾向于制造接近 4K 的 Quad Full HD（3840×2160）設備，因為這個分辨率標準的顯示比例為 16:9，與消費者當前接受的觀看比例比較接近。

發(fā)展歷程上世紀90 年代，美國電影電視工程師學會“數(shù)字影像層級結構” 特別工作小組對成像系統(tǒng)的空間分辨率要求進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計理念：

——基于常用的數(shù)字處理和存儲體系結構的I 種層級整數(shù)遞進；

——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，針對任何應用要求來構建顯示器 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)展瓶頸其實當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，當前一般都是35mm 膠片拍攝素材，理論上也已經(jīng)到達了這個要求（實際上很難，應該選用70mm膠片），但是依然有太多的因素限制了4K電影的普及。

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

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

拍攝片源不足當前我們常用的依然是35mm 膠片拍攝素材負片 (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到 2K 的清晰度，這樣的清晰度應該是無法達到 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)的整體進步。1

藍光光盤載體當前風行的藍光光盤基本已經(jīng)達到 1080p 影片的存儲極限，4k 電影的尺寸將會達到 1080p 的四倍，將會給電影發(fā)行介質(zhì)帶來新的挑戰(zhàn)，不過當前的支持更高更大儲存的藍光光盤已經(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準有著絕對的話語權。單純從技術而言，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)字電影放映機流行的是2K級別，為2048×1080的分辨率；當然，還有一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)和流動放映車采用的是1.3K的投影機，1280×1080分辨率。其中2K放映的畫面和當前高清電視的全高清FULL HD標準1920×1080非常接近，只是在長寬比上更偏向電影的銀幕比例。當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)之細膩遠非藍光可比），當前好萊塢發(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，在像素數(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，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

具體應用信號轉播2014年巴西世界杯的3場重要賽事將首次實現(xiàn)4K超高清信號轉播，其中就包括7月13日的決賽。據(jù)悉最新的4K技術的清晰度能達到現(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。

但是，用戶若要觀看4K節(jié)目，需要首先準備一臺4K電視機，而這類產(chǎn)品普遍價格高昂，遠未普及。所以國際足聯(lián)希望在城市廣場等公共區(qū)域設立大屏幕，播放4K的比賽視頻。但是請注意，4K轉播畫面在國內(nèi)將只進行收錄，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，實現(xiàn)更精細的顯示效果。不過，4K分辨率應用在28英寸左右的16:9屏幕上似乎有些浪費，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)容貢獻者為:

李宗秀 - 副教授 - 黑龍江財經(jīng)學院