恐怖7680×4320！次时代TV技术全解析

下一代电视机标准Super Hi-Vision（UHDTV）拥有惊人的7680×4320解析度，并支持裸眼3D技术和22.2声道！

众所周知，电视机技术的发展经历了黑白电视机（CRT）、彩色电视机（CRT）和数字电视机（LCD或PDP）三个阶段，而现阶段应该是数字电视机迅猛发展的阶段，然而无可否认的是，大陆地区超过半数的家庭所使用的主力电视机依旧为传统彩色CRT电视机，并且超过半数的电视信号还未能提供高清标准，这就是我国电视机方面的大致现状。

如果黑白电视机（CRT）、彩色电视机（CRT）和数字电视机（LCD或PDP）三个阶段分别代表一个标准技术，那么第四代技术——Super Hi-Vision系统标准已经浮出水面，其分辨率为7680×4320，为时下最高标准1080p的16倍，这是什么概念？来看看以下这张图片。

UHDTV所描述的正是Super Hi-Vision标准

SDTV代表标准电视，分辨率为720×576（或者720×480），解析度达到DVD水平，能够提供相对不错的清晰度，现阶段依旧是我国电视信号源的主力。坦白说，这个清晰度已经可以满足绝大多数用户的需求，但我们没有理由就此停滞不前。

HDTV代表高清电视，分辨率为1920×1080，全高清解析度视觉感官上完全超越SDTV，目前国内已经有许多高清频道可以观看，包括CCTV、BTV和湖南卫视等地方电视台都能提供1080i全高清电视信号，理论上未来所有的电视信号都会升级为1080i标准，不过考虑到国情因素，这个过程将会非常缓慢。

Super Hi-Vision超高分辨率16倍于1080p电视
相当于16台1080p电视拼接的效果（不过可没黑线哦）

UHDTV代表超高清电视，分辨率为惊人的7680×4320，横向解析度为1920像素的4倍，纵向解析度为1080像素的4倍，4×4等效于16倍1080p解析度，像素超过3300万，这个像素已经可以秒杀市面上绝大多数高端单反相机，换句话说，现阶段的高端相机所拍的照片还无法铺满UHDTV屏幕。

SDTV标准电视大约为50万像素（720×576），HDTV标准大约为207万像素（1920×1080），而UHDTV标准大约为3300万像素（7680×4320），美国和日本研究机构表明，HDTV宽屏相比SDTV可以带来更加出色的视觉体验，UHDTV则继续沿用16:9显示比例，可以更好的兼容现阶段的HDTV。

次时代TV标准对4K数字电影说NO

说到电视系统的标准，就不得不说说电影技术，因为从历史的角度来看，电视系统的标准一直跟随着电影技术，因为视频技术起源于电影而非电视，目前世界范围内的影院所放映的视频图像格式主要为2K（2048×1080）和4K（4096×2160），在即将到来的2012年，大陆地区的影院都会逐步转向4K+3D模式。

2011年CES展会LG 84英寸解析度为3840×2160的电视机惊艳四座

2011年CES展会上，韩国LG展出84英寸解析度为3840×2160的电视机，惊人的尺寸和分辨率惊艳四座，LG表示超高分辨率可以清清楚楚的鉴别发丝甚至睫毛，此举可以说明1080p技术已经无法满足顶级厂商的胃口。实际上，最近各大投影机发布的新品基本都围绕4K分辨率做文章，包括Sony、JVC、NEC、三菱等巨头企业。

Super Hi-Vision技术震撼的视觉效果

影院标准已经逐步提升到4K标准，已经有部分电视机厂商和绝大多数巨头投影机厂家跟进，然而，这一次电视机的标准却不想继续跟随电影标准，而是选择直接超越目前影院的4K标准。实际上，早在2006年电视行业就已经开始行动——日本广播协会科学与技术研究实验室（NHK Science and Technical Research Laboratories，缩写为NHK STRL）分别向国际电信联盟（ITU）和电影电视工程师协会（SMPTE）提交SHV（Super Hi-Vision）标准化申请。

Super Hi-Vision格式标准解析

　　众所周知，1920×1080已成为高清通用图像格式（HDCIF），而Super Hi-Vision技术是一种旨在表现综艺、影视、戏剧、体育、音乐会等节目的数字视频系统，因此Super Hi-Vision的图像格式的质量要高于现有HDCIF标准。Super Hi-Vision技术的图像格式分为Super Hi-Vision 1（3840×2160）与Super Hi-Vision 2（7680×4320）两个层次，针对不同国家地区支持50Hz、60Hz及59.94Hz等帧率，系统采用逐行扫描。

Super Hi-Vision画面：海平面的细节和城市的每个角落都清晰可见

　　上述两种Super Hi-Vision图像格式的像素数量分别为HDCIF的4倍与16倍，Super Hi-Vision系统的基色坐标、此外标准白、光电转换函数、亮度/色差分量方程等色度学指标都与现有的ITU-R BT.709、SMPTE RP177等标准兼容。加上延续16:9显示比例，可以说兼容性做到了极致。

Super Hi-Vision摄像机

我们之前说过，Super Hi-Vision拥有的7680×4320拥有3300万像素表现力，目前的高端数码相机都会因此感受到巨大的压力，那么日本NHK公司是如何实现视频采集的呢？

如何实现3300万像素视频采集？

为了产生UHDTV所需的特高清晰度图像，NHK曾采用富士能公司设计的4通道分光棱镜和4枚美光（Micron）科技生产的800余万像素的CMOS图像传感器组成4CMOS系统，其中两片感应绿光并进行斜向像素偏移，另外两片分别感应红光与蓝光，通过与池上通信机株式会社的合作，设计出Super Hi-Vision画质所需的摄像机。

早些时候，日本NKH公司借助Open House平台展示出2.5英寸3300万像素的CMOS图像传感器样品。

在综合考虑镜头解析度与尺寸、传感器灵敏度与动态范围后，NHK决定将像素尺寸控制为3.8微米，并采用低电压差分方式，以满足Super Hi-Vision摄像机对高速传输与低功耗的需求。

显示终端：JVC投影和SHV电视

利用高科技的Super Hi-Vision摄像机完成拍摄工作之后，将其震撼的效果展现出来也是需要考虑的环节，作为终端显示效果，甚至这也是最为重要的环节之一。

日本NHK和JVC携手合作的结晶

为了还原Super Hi-Vision技术的图像效果，日本NHK最终选择和JVC进行深度合作，他们合作设计出的Super Hi-Vision投影机高达1000000:1的超高对比度（相比韩系，日系厂商的对比度参数更有参考价值），值得一提的是，目前和Super Hi-Vision技术相关联的产业正在研究100英寸以上的等离子显示产品，包括显示器和电视机。

Super Hi-Vision投影机效果

拥有3300万像素（7680×4320分辨率）的工程液晶电视，可以看出Super Hi-Vision所想要表达出的强烈且震撼的立体感，是的，Super Hi-Vision技术最终将会完美支持裸眼3D显示。

1分钟视频需194GB存储空间？

有读者可能会好奇，1080p图像视频的容量已经十分惊人，一部2小时左右的BD50蓝光电影所需要大概45GB的容量，那么拥有16倍1080p精度的Super Hi-Vision技术在视频存储方面又是怎样的情况呢？

现阶段主流蓝光电影容量为上限为50GB

根据日本NHK公司的介绍，片长仅1分钟的Super Hi-Vision视频就需要194GB的存储空间，仅仅1分钟就需要大概200GB的存储容量，这绝对是不可能被接受的事实，因此合理且可靠的压缩技术也是关键的一步。

日本NHK和富士通实验室合作的Super Hi-Vision编码器
看起来是不是足够唬人的？

为了将Super Hi-Vision技术的4倍或者16倍的HDCIF原始信息量压缩至各个环节都可以接受的水平，日本NHK公司采用多项编码器并行工作原理，以往采用MPEG-2编码，不过在近期的Open House活动中，日本NHK首次展示于富士通实验室联合研制的基于MPEG-4 AVC/H.264实时编码器样机，可以将Super Hi-Vision技术高达24Gbps的原始码流压缩至原本的1/100或者1/200。

TDK早在2009年就研制出单张320GB容量的蓝光碟片

这里我们可以用简单的算法来检验下日本NHK和富士通实验室的成果，假设Super Hi-Vision未压缩视频1分钟所需要200GB容量，那么压缩之后容量仅为的1/100或者1/200，那么压缩之后1分钟视频大概需要2GB或者1GB容量，考虑到目前蓝光碟片已经研究至单张光盘320GB的水平，可以搁置大约160分钟的电影，应该说这个成果是相当振奋人心的。

我们相信，日后TDK、松下和索尼等企业有能力研制出单张容量超过500GB甚至1TB的蓝光碟片，好在Super Hi-Vision技术距离投入使用还有数年的时间，TDK、松下和索尼等企业有足够的时间来应对Super Hi-Vision视频所需要的存储空间。

惊人带宽如何实现广播传输？

Super Hi-Vision原始视频1分钟就需要占用大约200GB存储空间，超高的7680×4320解析度并不是唯一的“凶手”，日本NHK公司为Super Hi-Vision技术提供22.2声道的音响系统，其中22个音源位于观众的前面、后面、左边、右边、顶部和底部，再配合2个低频效果音源，相比现在的5.1/7.1环绕系统明显要“奢侈”许多。

日本NHK公司展出Super Hi-Vision卫星广播

Super Hi-Vision技术作为超高清电视新标准，惊人的进步带来的是惊人的带宽需求，如果将庞大的带宽传输到千家万户相信也是我们所关注的。对此，日本NHK公司采用秘籍波分复用技术（DWDM），通过光网络传输24Gbps原始码流，传输距离可达260公里。

通过Super Hi-Vision卫星广播进行试验
Super Hi-Vision电视机完美呈现次时代TV震撼效果

未来日本将会采用21GHz频段作为Super Hi-Vision技术的卫星广播，Super Hi-Vision信号经过压缩技术和调制之后，通过一个上行转换器发送到到专属的21GHz频段进行电视广播。而在用户终端方面，Super Hi-Vision卫星电视信号则被传送到一个下行转换器，通过解密和解码之后显示出来。日本NHK公司计划2015年开始启动这个项目，2020年实现Super Hi-Vision技术正式商用。

对比1080p电视和4K数字电影

有关次时代TV标准——Super Hi-Vision技术的介绍，到这里也算是完结了，不过我们还有两种非常重要的图片需要和大家分享。

Super Hi-Vision技术超高分辨率的优势

这是日本NHK公司针对Super Hi-Vision技术画面临场感的演示文档，可以看到Super Hi-Vision画面可以100%呈现完整的画面，同样的画面换算到传统的1080p电视只能展现其中的一部分，视觉震撼感有些惊天的差距。

Super Hi-Vision技术对比数字电影同样占尽优势

以往电视技术跟着电影走，面对Super Hi-Vision技术的强大，日本NHK公司也没忘“嘲讽”4K（4096×2160）电影。右上角1920×1080数字电视显得异常的凄凉，无论是临场观看效果还是画面精细度都惨不能睹。右下角数字电影情形较1080p则明显好了许多，不过在Super Hi-Vision技术面前还是不够看的。

日本作为技术强国，Super Hi-Vision技术一定会井然有序的发展着，有消息指出，美国将在2020年使用NHK公司研发的Super Hi-Vision电视技术。回过头来看看中国，我们希望2020年能够全面普及1080i高清数字电视信号，这应该是非常有希望实现的可能。

日本NHK公司为了研发Super Hi-Vision技术，和国内的JVC、富士通等企业进行深度合作，才能以尽可能完美的方式呈现7680×4320分辨率，裸眼3D显示和22.2声道，中国何去何从……■

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