电视技术图像格式简析——以超高清为例

周丹勤

现阶段，高清电视已经得到广泛普及，为给予广大电视用户最优质的视听享受，相关研究人员已经对超高清电视进行了深入研究。众所周知，当前超高清电视的定义标准是由1995年日本放送协会研究定义的。目前，超高清电视图像技术由4K扫描竖向逐帧扫描技术发展，其分辨率可以高达8K。伴随着电视技术的不断发展，第5代电视技术深受广大电视用户的认可及喜爱，推动了社会的发展，同时给广大电视用户带来了优质的视觉享受。

1 超高清电视产品概况

随着高清电视的普及，高清电视经历了黑白、彩色、数字三个发展阶段。之后，第四代高清电视技术得到了蓬勃发展，可以将其分为两个阶段，即3 840×2 160（4K×2K）， 简 称 4K， 约800万像素，第二阶段为即7 680×4 320（8K×4K），简称8K，3 300万像素，分辨率是当前高清电视的16倍。除此之外，另UHDTV系统的基色坐标、光电转换方程、标准白、光电转换方程、亮度/色差分量方程等色度学指标也都与ITU—RBT.709、SMPTERP177等现有标准兼容。超高清电视技术首次公示时间是2002年，在2005年的爱知博会上面才为世界人们公布了其成果演示，在2008年的北京奥运会上，相关研究人员尝试借助卫星技术以及IP网络进行信号传输实验。之后，在2012年的伦敦奥运会上，OBS联合英国主转播商BBC公司和日本NHK电视台，启用了多达22.2声道7 680×4 320分辨率的超高清电视技术，为世界人民呈现了完美的体育赛事画面。2012年，伦敦奥运会也成了首次使用超高清进行拍摄的奥运会。同时，为了更好地进行开/闭幕机及其各项田经运动比赛的直播，调动了世界上仅有的三台超高清摄像，通过超高清的形式为世界人民转播了部分奥运会的部分赛事。

2 超高清电视技术的优点

爱知世界博览会（2005年）做对超高清电视做了全方位的公开展示。从1925年至今，电视发展经历了黑白、彩色、数字电视、超高清电视四个发展阶段，每一个阶段的所出现的图像都引起了革命性的市场浪潮。在科技全面发展的当下，超高清电视技术应运而生，目前其辨率可以高达7 680×4 320，同时在帧频控制上可以达到20 f/s，是当前高清电视的8倍。再者，人类的视觉系统主要是根据人类视网膜对光度的感知强化了对色彩的处理。所以，人类在黑暗的环境下无法分辨出颜色。人类在观看水当中的事物时，必须超过180°的视角，但市场上的高清电视仍不足45°，根据官方所显示的不同尺寸的电视观看距离的舒适度来分析，现阶段超高清电视最佳观看距离是电视屏幕尺寸的3倍。用户在这个视角距离上，会有更真实的感觉，能充分发挥出人类视觉水平角度的优势。超高清电视极大地提升了图像的精细度；另外，超高清电视在声音系统上采用了三维立体音频系统，该系统对音频的处理比高清电视的环绕声有很大的进步，还原了现场的声音[2]。

3 超高清图像格式解析

3.1 色彩感受

研究发现，人类对色彩的喜爱程度是出乎意料的。这就要求超高清电视在色彩纯度、色彩色相以及色彩明度的处理上面要高度精细及严谨，但由于受多方面的限制，现阶段超清电视在色彩饱和度方面仍然无法有效地体现出自然界的各种色彩。为了让用户对色彩具有更强烈的直观感受，相关研究人员借助新型科技色彩技术，处理了相应色域，使用的三原色表达其色彩饱和度，通过有效地处理之后，超高清电视三原色的色彩空间，红、黄、绿的波长分别为650am、610am、540nm、D65基础白色色温为6 500K，经过处理之后，不仅能有效地显示高清电视所显示的测彩区域，另外电视屏幕显示器上的显示区域也高达99%，使其显示出了高清电视无法呈现出的色彩。

3.2 三维空间展示

3.2.1 真实度

用户对电视显示物体的真实度体验，主要是根据电视设备尺寸及广大用户视觉系统的视角跨度而有所差异，将现实生活中的实际物体的分辨率与不同方位的分辨率进行比较，可以发现，区分显示物与现实生活中物体的关键主要是由不同角度之下的分辨率决定的。由此可见，用户在一个合适的角度下观看显示设备，提高显示物体的真实度。

3.2.2 现场感受

研究人员为了更好地研究用户的现场感受，使用分别测试方法，得出用户水平加大的同时其现场感受也会加大这一结论。在水平视角超过700°的时候，用户的现场感也将会达到顶峰，犹如置身于超清电视所显示的场景中。相关研究人员也对用户的视觉系统做了一定的视角极限的评估测试，通过测试可以观察到用户在不同角度下具有不同的观看反应。故而，可以确定超高清电视图像的最佳视角，同视角角度及现场感官二者之间有直接关系，同时显示分辨率也同用户的真实感受度息息相关。

3.2.3 视角分析

根据视角测试发现，研究人员不断地突破用户视觉系统角度极限，可提高超高清节目的临场感受。通过实验验证，获取了各个角度观察图片的同时有效地掌握了测试对象各种因素所产生的影响数据，比如身体的摆动等。研究人员综合了各种数据之后，计算出超高清图像最佳观看角度可达到到80°左右，同时得出了人体摆动同视角二者关系呈反比关系。这充分说明用户必须要控制好自身的摆动幅度，才能获取最佳的视角效果。

3.3 运动视觉的分析

3.3.1 运动模糊

运动模糊，其主要是物体在图形的移动过程当中呈现出来一种视角效果。另外，研究发现，如果实物长时间置于是曝光场景中，一旦出现了快速移动的情况，那么就会明显影响视角效果。因此，可以采用实验的方式来展示其曝光时间、运动模糊之间的关系。在实验测试中，将物体的运动率维护在30 m/s，将曝光时间控制在1/300～1/200 s，通过实验验证可以得知：“移动速度越快，曝光时间越短，对帧频及快门曝光时间降低起到辅助作用，均以图像质量作为基础。”[3]

3.3.2 频闪效应

通常情况下，我们会采用帧频为60、80、120 f/s，以及曝光时间为1/240 s来当作电视图像质量主观的评价，研究人员确定了帧频的大小后，慢慢地用户也接受了超高清所对应运动模糊图像。倘若用户使用了4.3闪烁宽屏幕来收看电视节目，将会进一步增大其烁频率。从人们视觉特点来分析，随着电视技术的不断发展，越来越多的人们重视及关注视角闪烁。

4 结语

通过对超高清电视技术的测验，重点阐述其各类详细参数，并基于超高清电视技术图片格式研究，分析了其各项创新特点及优势。其主要是模仿人类视觉系统并通过观察的方式，为用户带来更加真实及完美的临场感受。

参考文献：

[1]]李桂苓,徐岩,李彦．超高清液晶电视显示屏性能分析[J]．电视技术,2015,39(16):73-77．

[2]朱迎超．浅谈高清电视格式[J]．辽宁广播电视技术,2013(1):15-16．

[3]孔彬．超高清电视发展前暴研究[J]．中国数字电视,2012(11):21-25．