摘 要 本文詳細介紹了超高清電視技術(shù)和高清電視技術(shù)的優(yōu)勢等，通過觀眾的視覺系統(tǒng)，從空間、時間、色彩等方面對電視技術(shù)的參數(shù)進行詳細分析，加深對超高清電視技術(shù)的圖像技術(shù)參數(shù)的了解。

關(guān)鍵詞 超高清電視技術(shù)；圖像格式；解析

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）187-0031-02

電視技術(shù)的發(fā)展不斷革新，從1953年，黑白電視接收機在日本的電視廣播界蔓延，而1984年開始的廣播衛(wèi)星（BS）模擬廣播向?qū)捚粒?6：9寬高比）的大屏幕設(shè)備進行轉(zhuǎn)換，2000年開始的BS數(shù)字廣播、2003年開設(shè)的數(shù)字地面廣播和作為高質(zhì)量圖像攜帶媒體的DVD的普及，實際上在平面、薄型電視呈現(xiàn)的大屏幕圖像畫面的優(yōu)勢已經(jīng)得到觀眾們的高度認可，從電視技術(shù)角度看，電視系統(tǒng)發(fā)展經(jīng)歷了4個歷史階段，而第五代電視技術(shù)——超高清電視技術(shù)也在全球范圍內(nèi)廣泛發(fā)展，也深受觀眾的喜愛和認可。

1 產(chǎn)品概況

根據(jù)“超高清 UHD”（即為國際電信聯(lián)盟所發(fā)布的）標準規(guī)定，國內(nèi)的超高清電視已經(jīng)邁過了兩個發(fā)展階段，第一個階段稱為4K，約800萬像素，分辨率為3840×2160（4K×2K），后經(jīng)發(fā)展提高到8K，達到3300萬像素，即7680×4320（8K×4K）。除此之外，UHDTV 系統(tǒng)之中所對應(yīng)的諸如色差分量方程/亮度、基色坐標、光電轉(zhuǎn)換方程等所對應(yīng)的色度學(xué)指標需要與 ITU-RBT.709及SMPTERP177等現(xiàn)行標準能夠兼容。我國于2002年第一次公布了超高清電視技術(shù)，而公開的成果演示則是在三年之后的愛知博會，這次的公開公開演示時間長達半年，2008年我國選擇借助IP網(wǎng)絡(luò)以及衛(wèi)星技術(shù)進行信號傳輸實驗，并在4年之后的倫敦奧運會上，開始進行7680×4320分辨率及多達22.2聲道的超高清電視技術(shù)進行現(xiàn)場體育賽事的直播，對于當時的現(xiàn)場直播調(diào)動了世界上僅有的三臺超高清攝像機進行了開/閉幕式及田徑運動等項目比賽的直播[1]。

2 超高清電視技術(shù)的優(yōu)勢

為了更好的兼容高清電視格式，8k的超高清圖像需要其分辨率達到7680×4320以及以120幀/秒的幀頻進行掃描，同時超高清圖像中的垂直分解力標準、水平分解力標準、時間矢量標準等均為現(xiàn)行高清電視整數(shù)倍，因為需要對超高清電視技術(shù)視進行全面的設(shè)計以及技術(shù)要求的滿足，根據(jù)相關(guān)研究得出的結(jié)論人類視覺系統(tǒng)（HVS，HumanVisualSystem）在自由條件下其所能夠看見的水平視角超過了180°[1]。但目前廣泛應(yīng)用的標清電視僅實現(xiàn)了13°的視覺范圍，高清電視則為30°，參考ITU-RBT.1845屏幕尺寸以及測算的最佳觀看距離，人類目前可以實現(xiàn)的視覺垂直及水平方向上的最小角分辨率為1角分（arc-min），1角分角對應(yīng)的視距即為目前的數(shù)字圖像效果所能夠?qū)崿F(xiàn)的最佳視覺距離[1]。

最佳視距和水平視角的關(guān)系如圖1。

其中，d代表著最佳視距，θ代表著最佳水平視角。根據(jù)上述公式即可實現(xiàn)高清電視以及超高清電視所對應(yīng)的最佳視距以及最佳的水平視角，詳細結(jié)果如表1所示。

故而，可以得知，在500英寸屏幕的劇場進行觀看時，選擇3m的距離觀看效果最好；如果在家里安裝的是145英寸的電視進行超高清電視節(jié)目的收看時，需要至少保持離屏幕1.5m的距離才可實現(xiàn)100°水平視角的觀影視覺體驗。

3 超高清的圖像格式解析

超高清電視技術(shù)不斷發(fā)展進步，發(fā)展到現(xiàn)階段其需要解決的主要問題為超高清電視的音頻技術(shù)參數(shù)以及超高清拍攝指導(dǎo)顯示過程，針對上述兩個問題目前所使用的解決方法主要為編輯、存儲、播出以及傳輸?shù)?。保障超高清技術(shù)的完美呈現(xiàn)需要做到兼容性以及互通性的協(xié)調(diào)，基本要求為：第一，所拍攝的圖像品質(zhì)需要高于高清電視的圖像品質(zhì)；第二，所實現(xiàn)的技術(shù)手段需要與現(xiàn)有的高清電視具有一定的兼容性、同時還具有一定的通用性；第三，對于未來技術(shù)留有可供提升的空間。

1）空間特點分析，從人類視覺系統(tǒng)和心理感知兩方面入手，對超高清的空間特點進行分析。而超高清圖像格式首要解決的問題是對像素數(shù)量的大小，由于像素數(shù)量的多少與圖像質(zhì)量有直接的關(guān)系。而超高清分辨率還要綜合的分析兩點問題，在保障圖像質(zhì)量不降低的前提條件下，同時提供穩(wěn)定的系統(tǒng)真實感受保障，如何實現(xiàn)這一問題成為目前超高清設(shè)計所需要解決的難題之一，而增加視角和顯示設(shè)備的尺寸是目前最有效可行的方法。

2）色彩特點分析，基于對空間特點與時間特點分析，同時也針對超高清電視的色彩呈現(xiàn)展開了深入的研究以及分析。參考ITU-R RecBT.709，高清電視的圖像品質(zhì)與實際物體相比其色彩飽和度大大降低。與此同時，目前市面上流行的消費類平板顯示器在色彩容度方面遠遠超過了現(xiàn)有的高清電視。如何處理好高清電視的視覺效果，需要做到以下幾點：

（1）可以用寬闊的色域來實現(xiàn)對于現(xiàn)有電視相關(guān)系統(tǒng)色域的取代，同時需該色域系統(tǒng)務(wù)必保障以實物顏色為參考標準；

（2）寬色域的色彩編碼效率需要遠遠超過現(xiàn)有的電視色彩系統(tǒng)；

（3）寬色域的基色單元物理其需要具備良好的接受性，同時需要電視技術(shù)也能夠適用于整個的色域顯示，且可以應(yīng)用到圖像質(zhì)量處理之中。

3）臨場感分析，臨場感需要評估，同時對于臨場感的評估需要一定的測試。本文探討的臨場感分析所進行的測試實驗是挑選了300個測試對象并分為5組，確保每一組均可以從不同的視角進行視頻的收看，在此過程之中進行4張不同視覺以及不同內(nèi)容圖片的拍攝，以此作為對臨場感進行評估的客觀依據(jù)，也會使得評估的結(jié)果更加的精確，而經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，在水平視角增加的同時臨場感也會增加，最后在80°到100°之間達到了飽和狀態(tài)。而臨場感最強的時候是在視角為77°的時候，但在不同的統(tǒng)計方法下這個數(shù)值意義并不大，而實驗測試發(fā)現(xiàn)，在對拍攝角度為100°的圖片進行比對時發(fā)現(xiàn)超高清視角的范圍為80°～100°時，其最佳狀態(tài)的觀看距離為屏幕高度的0.75倍～1倍。

4）真實感分析，目前對于真實感的評估以及分析需要根據(jù)所獲得的6個不同角度的分辨率圖片進行綜合性的判斷，在此基礎(chǔ)上再結(jié)合實際物體進行比對，可以在所有的測試對象中挑選出一張與實物最為接近的一張圖片?？偨Y(jié)測試經(jīng)驗得出，空間所對應(yīng)的分辨率對實際物體是否能夠得到明顯的區(qū)分，需要角坐標所對應(yīng)的分辨率不斷提高，在此情況下所能夠獲得的視覺臨場感就越強。

5）視角分析，通過大量的視角測試研究發(fā)現(xiàn)，對人類的視覺系統(tǒng)視角極限技術(shù)進行不斷的突破可以提高高清電視節(jié)目視角的臨場感受。大量的測試實驗，獲得了不同視角的觀察圖片，同時也掌握了大量的測試對象所出現(xiàn)的比如身體擺動等因素所產(chǎn)生的影響數(shù)據(jù)，在綜合各種數(shù)據(jù)之后進行了超高清圖像最佳觀看視角結(jié)果的計算。通過數(shù)據(jù)比對及計算得出，視角與人體身體擺動幅度的關(guān)系呈現(xiàn)出明顯的反比例關(guān)系，也就是說若是想獲得較大的視角效果，那么觀看者應(yīng)該控制自身的身體擺動幅度，計算得出最大的視角可達到80°左右。

4 運動視覺的分析

4.1 運動模糊

運動模糊一般指的是實物在圖像的移動過程之中所呈現(xiàn)出的視覺效果，除此之外，由于長時間的曝光以及置于場景中的物體若是處于快速移動的狀態(tài)也會出現(xiàn)明顯的視覺效果。對于該結(jié)論，通過實驗可以進行充分的展現(xiàn)運動模糊及曝光時間兩者間的關(guān)系，在測試之中我們所使用的物體其運動速率維持為30°/s，同時將拍攝的曝光時間控制到1/200s～1/300s的范圍，通過上述數(shù)據(jù)可知，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(zhì)量作為基礎(chǔ)[1]。

4.2 頻閃效應(yīng)

我們通常用曝光時間為1/240s，幀頻為60f/s、80f/s、120f/s，為圖像質(zhì)量的主觀的評價，而當確定了幀頻的大小之后，其所對應(yīng)的運動模糊圖像也一并被人們所接受了，特別是當其所對應(yīng)的幀頻超過100Hz時所得到的圖像質(zhì)量均能被接受。

4.3 閃爍

使用寬屏幕進行超清電視的觀看時其閃爍頻率會增大，并且基于對人類視覺的特點，人類對視覺閃爍也更加關(guān)注，從理論上講，我們根據(jù)人類的感知特點，利用臨界融合的頻率（Fusion Frequencies）來代表閃爍。

5 結(jié)論

本文對超高清電視技術(shù)各項指標進行了描述，而圖像格式，系統(tǒng)參數(shù)等要求進行了特別描述，根據(jù)人類視覺系統(tǒng)對超高清電視技術(shù)的革新，也帶給觀眾更強烈的真實感和臨場感的超高清質(zhì)量觀看體驗。

參考文獻

[1]李靜.超高清電視技術(shù)的圖像格式[J].廣播與電視技術(shù)，2013，40（11）：30，32-36.

作者簡介：邢國華，河北廣播電視臺。