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详解2K转4K升频技术的原理与应用-如何让画面更逼真

凭借超高的分辨率和更大的屏幕尺寸,新一代显示标准:4K技术正探索应用到采集、制作、分配发行、观看等更广泛的领域,基于4K的显示产品也已经是遍地开花。然而,4K超高清节目源却大大落后于终端市场的发展,因此,为弥补内容的匮乏,两者相应的视频处理技术就应运而生:2K转4K升频处理技术。这种技术与早前的DVD信号通过倍线输出1080P分辨率的目的是相仿的,能够将目前主流的1920×1080物理分辨率的信号源升频至4K的超高清精度。但是,从2K升频至4K分辨率并不是简单的像素点复制的工作,而是需要在像素相邻区间进行纵向及横向四个维度的色彩运算,通过模拟计算来生成更多的色彩过渡信息,显示更细腻的画面,使原有的1080P信号源在画质上提升一个层次。



2K转4K升频技术的原理
   2K转4K技术升频技术是通过对全高清信号进行实时分析,将信号划分为200万个二维区间,相邻区间进行纵向横向四个维度的色彩运算,将全高清的信号数据提升到真正的超高清(UHD)级别(该转换技术不仅可以用在视频上,亦可实现对图片的画质提升)


其主要涉及的技术应用有图像放大功能、图像锐度处理、NR降噪处理(图像不管是模拟信号还是数字信号,都会存在噪声,为了能降图像细节和清晰度表现出来,要消除噪声,这里就需要用到3D动态降噪、2D 静态降噪、消蚊降噪、MPEG降噪等技术)以及细节增强等技术,包括对比度的增强、物体过渡边缘的增强。


2K转4K升频技术的两种常用方法
1、单一补偿技术.
这种技术是通过4K显示设备搭载的图像处理器进行计算,对于正在播放的影片进行追踪补偿和渲染。简单来说就是在原来的每个像素点上直接插入四个像素点,这样2K影片的分辨率就能达到4K,播放的影片不再是直接拉伸,而是点对点显示。不过这种粗糙的插值也使得画面的损失了细节,整体画质的提升其实非常有限。


2、关联补偿技术
    这项技术通过对于2K信号进行实时分析,并将整个画面分成200万个区间,对于相邻区间进行纵向横向四个维度的色彩运算之后再插入像素,这样插入的像素色彩就与周围显示的画面可以匹配。转化成4K分辨率之后,图像的精度也有了更大幅度的提升。


索尼在画质显示领域一直走在行业的前面,其在推出国内首台4K投影机VPL-VW1000ES的时候,就为其设计了专门针对超高清影像进行各种处理的LSI视频处理芯片,可以根据不同的输入信号源进行判断与升频,将1080p全高清影像升频至4K的影像精度,保证影像的高品质。
索尼“4K真实创作”功能的原理
当然,这只是在空间域的基础上对画质进行优化。我们知道4K的标准要求画面显示需要在时间域上达到60帧/秒(fps)甚至更高,这也为现有的显示设备提出了非常高的考验。为此,索尼推出了通过运动评估及插帧补偿的方法估来优化动态效果的Motionflow技术,它能通过判断前后帧图像的区别,在其中插入过渡帧,使得其对移动十分迅速的动作画面也能做到自然清晰的呈现。


值得注意的是,4K升频技术的诞生,并非让全高清信号源输出的画面在4K显示设备上能够达到原生4K信号源般清晰与细腻,而是提升全高清信号源在4K设备上的显示效果,全面超越1080p。因此,这一功能主要用于清晰度的向下兼容,在4K影片尚未普及的现阶段极为受用。不过,在CES2015大展上,我们可以看到各大厂商都着手推出基于4K超高清技术的新硬件和流媒体服务,以满足市场对于内容的需求。随着产业链的成熟,4K、8K技术将得到更大规模的普及,让消费者能够感受超高清技术带来的震撼视觉体验。
但需要注意的是,2K转4K技术只是在4K片源匮乏情况下的一个应急和过渡技术而已,其效果离真正的4K影片肯定还是有明显的差距。
2K转4K升频技术的实际应用
LSI视频处理芯片,能够根据不同的输入信号源进行判断与升频,保证影像的高品质。同时,索尼还有另外一项比较重要的画质提升技术,那就是“真实创作”功能,该项功能被运用到索尼VW-1000ES、VW-500ES、VW-300ES等众多4K投影机产品当中。

 

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