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4K信號處理的本質(zhì):預(yù)期說了算
編輯:雁楓 [ 2016-7-1 15:08:19 ] 文章來源:數(shù)字標(biāo)牌網(wǎng)
信號傳輸

2015年下半年開始,包括傳輸器、線纜、矩陣交換機(jī)和拼接處理器產(chǎn)品在內(nèi)的大屏信號處理產(chǎn)業(yè)開始加速跑步進(jìn)入“4K”時(shí)代。這在一個(gè)4K應(yīng)用依然匱乏的背景下,形成了一道特殊風(fēng)景。

從顯示設(shè)備看,4K加速普及

2015年國內(nèi)液晶電視機(jī)產(chǎn)品的4K銷量占比突破三成,若以年底新品的4K機(jī)種占比看,則達(dá)到了8成。從成本看,40英寸以上液晶顯示設(shè)備,無論電視機(jī)還是拼接單元都可以做到4K2K成本增幅在1成左右的“超低差價(jià)”。

大屏液晶顯示系統(tǒng)中,超過6成的成本與分辨率關(guān)系不大,或者4K2K機(jī)種成本相當(dāng):例如背光源、機(jī)殼部件、音響部件、主流的智能配置、屏幕的偏光片、濾光膜、導(dǎo)光板等。這其實(shí)導(dǎo)致了,只要液晶TFT結(jié)構(gòu)在4K標(biāo)準(zhǔn)上成品率達(dá)到傳統(tǒng)2K的水平,液晶顯示設(shè)備2K4K的區(qū)分將主要由信號輸入輸出部分決定——而信號接口超前配置則是行業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的慣例。

所以,20154K液晶大規(guī)模普及,且價(jià)格并不顯著高于2K產(chǎn)品。如果成本相當(dāng),那么消費(fèi)者是選擇2K還是4K,將不需要任何討論。這與產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用環(huán)境、實(shí)際應(yīng)用中4K被用到多少,已經(jīng)沒有必然關(guān)系。

液晶電視行業(yè)的這種特點(diǎn)也影響到了液晶拼接產(chǎn)品。現(xiàn)在新推出的液晶拼接單元,多數(shù)主打4K概念。液晶拼接轉(zhuǎn)向4K,與其行業(yè)性核心技術(shù)“窄邊”沒有直接關(guān)系。2K4K之間并不意味著技術(shù)難度的增長,同時(shí)也不意味著成本的劇烈變化。在同等價(jià)位下,“選好不選次”的邏輯使得,4K最終成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將是水到渠成的事情。

將視野從液晶顯示轉(zhuǎn)向更為寬廣的領(lǐng)域,如DLP拼接、投影邊緣融合,或者小間距LED系統(tǒng),雖然這些領(lǐng)域單元級別的4K產(chǎn)品還是鳳毛麟角。甚至,由于技術(shù)和成本的問題(液晶4K化恰無這個(gè)問題),這些領(lǐng)域做到單元4K化還有漫漫長路。不過,從整體應(yīng)用角度看,很多大屏工程、尤其是高端工程都早已達(dá)到4K乃至更高的像素?cái)?shù)量。

拼接類型的顯示工程,一大特點(diǎn)就是:單體單元顯示性能不足時(shí)(顯示面積、分辨率、亮度),以多個(gè)顯示單元合作的方式實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。如投影機(jī)融合顯示,可以提升亮度,且在有限面積內(nèi)幾乎無限提升分辨率能力。這種工程系統(tǒng)的特點(diǎn),使得4K對于大屏顯示系統(tǒng)而言,更多的時(shí)候是“一半偽命題”。

因?yàn)椋鳛檎麄(gè)系統(tǒng),大屏工程從來不畏懼高分辨率要求,可以輕松實(shí)現(xiàn)任意高的分辨率水平,4K只是很低的標(biāo)準(zhǔn);但是,如果從顯示單元器件看,的確僅有液晶拼接真正規(guī)模性的進(jìn)入了4K大門。

4K成為應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),信號處理才是瓶頸

既然任何一個(gè)大屏工程,都可以通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)選擇,在顯示單元分辨率不高的情況下,輕松實(shí)現(xiàn)4K效果;那么也就決定了,這個(gè)行業(yè)4K應(yīng)用能否大規(guī)模普及的技術(shù)性瓶頸將出現(xiàn)在“信號處理”產(chǎn)品上。

首先,信號處理設(shè)備要實(shí)現(xiàn)4K信號的有效傳輸。這包括傳輸距離和失真方面的技術(shù)要求,也包括不同輸入源信號選擇和切換的速度、時(shí)效要求。后者對應(yīng)于4K切換器,或者千兆光纖交換機(jī)。而從傳統(tǒng)視頻墻工程體系看,采用專業(yè)的4K切換器具有系統(tǒng)上的便捷性——甚至可以以此為基礎(chǔ)改造既有系統(tǒng)為新標(biāo)準(zhǔn)。

對于一個(gè)16路的切換器,其輸入輸出是2K還是4K分辨率,意味著4倍的背板帶寬需求的增長。這顯然會增加設(shè)備內(nèi)部通信系統(tǒng)的成本和難度。一個(gè)有效的方法是,4K信號全面采用h.265編碼技術(shù)。這種新技術(shù)將有效壓縮4K信號傳輸中消耗的帶寬,進(jìn)而在有限的技術(shù)難度下實(shí)現(xiàn)4K信號的高速交換。

第二,大屏系統(tǒng)信號處理的關(guān)鍵依然是拼接處理器。與切換器比較,信號處理設(shè)備不僅要實(shí)現(xiàn)4K信號的輸入、輸出,而且還要實(shí)現(xiàn)信號的處理。后者要求對高壓縮編碼的信號解壓縮和編碼。這一過程沒有任何新技術(shù)可以抵消4K2K之間高達(dá)4倍的數(shù)據(jù)量變化。

亦是說,4K大屏拼接處理器的難點(diǎn),即是能夠處理4倍以上的數(shù)據(jù)量。而且要求基本做到數(shù)據(jù)計(jì)算的高即時(shí)性。這顯然使得16路或者32路等接近極限的拼接處理器,很難直接過渡到4K標(biāo)準(zhǔn)。所以,市場的現(xiàn)實(shí)是,很多廠商的4K拼接處理器是從4路輸入產(chǎn)品開始的。

第三,一個(gè)理想的4K大屏顯示系統(tǒng),還需要比4K更為強(qiáng)大的輸出能力。這個(gè)比4K更為強(qiáng)大的輸出能力是什么呢?即,如果一個(gè)系統(tǒng)要求把44K信號,平鋪到一個(gè)16k*2k的、由16個(gè)2k*1k單元組成的視頻墻上(同時(shí)又其它4K信號疊加和窗口顯示),輸出系統(tǒng)的最終總分辨率將高達(dá)16k*2k。如果這個(gè)視頻墻要體現(xiàn)出最好的清晰度效果,就要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的分辨率信號供給,這對于拼接處理器的輸出性能、后續(xù)畫面分割器的輸入性能都是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

現(xiàn)在,一個(gè)比較理想的做法是:多個(gè)拼接處理器協(xié)同工作、一個(gè)拼接處理器采用多輸出口輸出4K級別的子畫面給多個(gè)畫面分割器,使用支持4K標(biāo)準(zhǔn)輸入的畫面分割器產(chǎn)品。

通過以上分析可以看出,4K大屏系統(tǒng)的難點(diǎn)實(shí)際落在:第一,4K信號的拼接處理,第二,超4K信號輸出和大屏系統(tǒng)信號逐點(diǎn)清晰顯示上。尤其是后者,才是最終決定一個(gè)龐大的大屏工程,能否最終實(shí)現(xiàn)對“4K信號最佳效果支持”的關(guān)鍵。

當(dāng)然,信號處理行業(yè)并不畏懼這些困難。因?yàn)椋刑魬?zhàn)意義的工程需求,才有不斷進(jìn)步的創(chuàng)新空間,也意味著企業(yè)可以獲得更為豐厚的利潤。

預(yù)期驅(qū)動,關(guān)鍵行業(yè)4K需求升溫

有多少客戶已經(jīng)在面臨4K信號的實(shí)際需求呢?這個(gè)問題的答案是一個(gè)非常低的數(shù)值。因?yàn)椋瑥?/FONT>4K推動最強(qiáng)的廣電系統(tǒng)看,除了少數(shù)電影項(xiàng)目非常喜歡4K外,更大規(guī)模的電視臺市場還處于對2K投入的消化階段——從成本角度看,很難說服這些客戶更新全套的4K標(biāo)準(zhǔn)。

但是,另一個(gè)角度看,4K應(yīng)是未來顯示行業(yè)的基本標(biāo)準(zhǔn)。首先,人類對顯示性能的極限追求從未停止過。而現(xiàn)在普及的2K產(chǎn)品,還不能很好的消除“畫面顆粒感”這個(gè)顯示效果瓶頸。甚至,即便是4K也不能達(dá)到真正的理想畫質(zhì)效果:未來還會有8K,乃至更高的標(biāo)準(zhǔn)。

第二,對細(xì)節(jié)的追求,除了有視覺意義外,還有很多更為廣泛的意義。例如科學(xué)研究或者工業(yè)仿真應(yīng)用中,更多細(xì)節(jié)的細(xì)膩展示,本身就意味著大屏系統(tǒng)作為生產(chǎn)設(shè)備,其生產(chǎn)力能力的提升。即便是安防這樣的重視成本的系統(tǒng),在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和應(yīng)用中,更高的分辨率也能提供更為充分的細(xì)節(jié)信息,尤其是智能安防、基于行為識別的自主安防風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng),對視頻信號的解析力要求將會更高——事實(shí)上,高分辨率和寬亮度動態(tài)適應(yīng),依然是安防監(jiān)視系統(tǒng)最核心的技術(shù)提升方向。

正是以上這些可能的效果預(yù)期,使得雖然今天市場上真實(shí)的4K應(yīng)用還在起步階段,但是超過一半的大屏客戶會對4K感興趣——興趣即是潛在市場購買力。這一點(diǎn)已經(jīng)成為行業(yè)共識。例如廣電產(chǎn)業(yè),在預(yù)算允許的情況下,客戶幾乎會100%選購4K產(chǎn)品:因?yàn)椋笃料到y(tǒng)不是“日日換新”的消費(fèi)品,為新標(biāo)準(zhǔn)超前買單,具有較強(qiáng)的系統(tǒng)保值意義。

同時(shí),4K電視的普及,已經(jīng)客觀上培養(yǎng)起了最終消費(fèi)群體對4K概念的認(rèn)可,并構(gòu)建了一個(gè)從內(nèi)容到硬件的完整的產(chǎn)業(yè)體系。這個(gè)產(chǎn)業(yè)體系的能量正在向廣告、演藝背景墻、工業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域擴(kuò)張,并逐漸形成4K應(yīng)用,規(guī)模效應(yīng)下的“成本低廉化”。

總之,大屏系統(tǒng)4K化還是一個(gè)具有很強(qiáng)前瞻性的課題。但是從整個(gè)產(chǎn)業(yè)的趨勢、上下游準(zhǔn)備和消費(fèi)認(rèn)可角度看,4K的普及卻也毫無懸念。或者說,大屏4K系統(tǒng),現(xiàn)在處于一個(gè)“強(qiáng)預(yù)期驅(qū)動”模式之下。這一強(qiáng)預(yù)期狀態(tài),將大力推動4K信號處理設(shè)備的創(chuàng)新與發(fā)展。


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