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4K信号处理的本质:预期说了算

来源:投影时代 更新日期:2016-06-30 作者:那山那水

   2015年下半年开始,包括传输器、线缆、矩阵交换机和拼接处理器产品在内的大屏信号处理产业开始加速跑步进入“4K”时代。这在一个4K应用依然匮乏的背景下,形成了一道特殊风景。

    从显示设备看,4K加速普及

    2015年国内液晶电视机产品的4K销量占比突破三成,若以年底新品的4K机种占比看,则达到了8成。从成本看,40英寸以上液晶显示设备,无论电视机还是拼接单元都可以做到4K较2K成本增幅在1成左右的“超低差价”。

    大屏液晶显示系统中,超过6成的成本与分辨率关系不大,或者4K与2K机种成本相当:例如背光源、机壳部件、音响部件、主流的智能配置、屏幕的偏光片、滤光膜、导光板等。这其实导致了,只要液晶TFT结构在4K标准上成品率达到传统2K的水平,液晶显示设备2K和4K的区分将主要由信号输入输出部分决定——而信号接口超前配置则是行业产品设计的惯例。

4K信号处理的本质:预期说了算

    所以,2015年4K液晶大规模普及,且价格并不显著高于2K产品。如果成本相当,那么消费者是选择2K还是4K,将不需要任何讨论。这与产品实际应用环境、实际应用中4K被用到多少,已经没有必然关系。

    液晶电视行业的这种特点也影响到了液晶拼接产品。现在新推出的液晶拼接单元,多数主打4K概念。液晶拼接转向4K,与其行业性核心技术“窄边”没有直接关系。2K和4K之间并不意味着技术难度的增长,同时也不意味着成本的剧烈变化。在同等价位下,“选好不选次”的逻辑使得,4K最终成为行业标准将是水到渠成的事情。

    将视野从液晶显示转向更为宽广的领域,如DLP拼接、投影边缘融合,或者小间距LED系统,虽然这些领域单元级别的4K产品还是凤毛麟角。甚至,由于技术和成本的问题(液晶4K化恰无这个问题),这些领域做到单元4K化还有漫漫长路。不过,从整体应用角度看,很多大屏工程、尤其是高端工程都早已达到4K乃至更高的像素数量。

    拼接类型的显示工程,一大特点就是:单体单元显示性能不足时(显示面积、分辨率、亮度),以多个显示单元合作的方式实现预期效果。如投影机融合显示,可以提升亮度,且在有限面积内几乎无限提升分辨率能力。这种工程系统的特点,使得4K对于大屏显示系统而言,更多的时候是“一半伪命题”。

    因为,作为整个系统,大屏工程从来不畏惧高分辨率要求,可以轻松实现任意高的分辨率水平,4K只是很低的标准;但是,如果从显示单元器件看,的确仅有液晶拼接真正规模性的进入了4K大门。

    4K成为应用标准,信号处理才是瓶颈

    既然任何一个大屏工程,都可以通过适当的技术选择,在显示单元分辨率不高的情况下,轻松实现4K效果;那么也就决定了,这个行业4K应用能否大规模普及的技术性瓶颈将出现在“信号处理”产品上。

    首先,信号处理设备要实现4K信号的有效传输。这包括传输距离和失真方面的技术要求,也包括不同输入源信号选择和切换的速度、时效要求。后者对应于4K切换器,或者千兆光纤交换机。而从传统视频墙工程体系看,采用专业的4K切换器具有系统上的便捷性——甚至可以以此为基础改造既有系统为新标准。

4K信号处理的本质:预期说了算

    对于一个16路的切换器,其输入输出是2K还是4K分辨率,意味着4倍的背板带宽需求的增长。这显然会增加设备内部通信系统的成本和难度。一个有效的方法是,4K信号全面采用h.265编码技术。这种新技术将有效压缩4K信号传输中消耗的带宽,进而在有限的技术难度下实现4K信号的高速交换。

    第二,大屏系统信号处理的关键依然是拼接处理器。与切换器比较,信号处理设备不仅要实现4K信号的输入、输出,而且还要实现信号的处理。后者要求对高压缩编码的信号解压缩和编码。这一过程没有任何新技术可以抵消4K和2K之间高达4倍的数据量变化。

    亦是说,4K大屏拼接处理器的难点,即是能够处理4倍以上的数据量。而且要求基本做到数据计算的高即时性。这显然使得16路或者32路等接近极限的拼接处理器,很难直接过渡到4K标准。所以,市场的现实是,很多厂商的4K拼接处理器是从4路输入产品开始的。

    第三,一个理想的4K大屏显示系统,还需要比4K更为强大的输出能力。这个比4K更为强大的输出能力是什么呢?即,如果一个系统要求把4路4K信号,平铺到一个16k*2k的、由16个2k*1k单元组成的视频墙上(同时又其它4K信号叠加和窗口显示),输出系统的最终总分辨率将高达16k*2k。如果这个视频墙要体现出最好的清晰度效果,就要实现点对点的分辨率信号供给,这对于拼接处理器的输出性能、后续画面分割器的输入性能都是一个巨大的挑战。

    现在,一个比较理想的做法是:多个拼接处理器协同工作、一个拼接处理器采用多输出口输出4K级别的子画面给多个画面分割器,使用支持4K标准输入的画面分割器产品。

    通过以上分析可以看出,4K大屏系统的难点实际落在:第一,4K信号的拼接处理,第二,超4K信号输出和大屏系统信号逐点清晰显示上。尤其是后者,才是最终决定一个庞大的大屏工程,能否最终实现对“4K信号最佳效果支持”的关键。

    当然,信号处理行业并不畏惧这些困难。因为,有挑战意义的工程需求,才有不断进步的创新空间,也意味着企业可以获得更为丰厚的利润。

    预期驱动,关键行业4K需求升温

    有多少客户已经在面临4K信号的实际需求呢?这个问题的答案是一个非常低的数值。因为,从4K推动最强的广电系统看,除了少数电影项目非常喜欢4K外,更大规模的电视台市场还处于对2K投入的消化阶段——从成本角度看,很难说服这些客户更新全套的4K标准。

4K信号处理的本质:预期说了算

    但是,另一个角度看,4K应是未来显示行业的基本标准。首先,人类对显示性能的极限追求从未停止过。而现在普及的2K产品,还不能很好的消除“画面颗粒感”这个显示效果瓶颈。甚至,即便是4K也不能达到真正的理想画质效果:未来还会有8K,乃至更高的标准。

    第二,对细节的追求,除了有视觉意义外,还有很多更为广泛的意义。例如科学研究或者工业仿真应用中,更多细节的细腻展示,本身就意味着大屏系统作为生产设备,其生产力能力的提升。即便是安防这样的重视成本的系统,在关键节点和应用中,更高的分辨率也能提供更为充分的细节信息,尤其是智能安防、基于行为识别的自主安防风险控制系统,对视频信号的解析力要求将会更高——事实上,高分辨率和宽亮度动态适应,依然是安防监视系统最核心的技术提升方向。

    正是以上这些可能的效果预期,使得虽然今天市场上真实的4K应用还在起步阶段,但是超过一半的大屏客户会对4K感兴趣——兴趣即是潜在市场购买力。这一点已经成为行业共识。例如广电产业,在预算允许的情况下,客户几乎会100%选购4K产品:因为,大屏系统不是“日日换新”的消费品,为新标准超前买单,具有较强的系统保值意义。

    同时,4K电视的普及,已经客观上培养起了最终消费群体对4K概念的认可,并构建了一个从内容到硬件的完整的产业体系。这个产业体系的能量正在向广告、演艺背景墙、工业应用等领域扩张,并逐渐形成4K应用,规模效应下的“成本低廉化”。

    总之,大屏系统4K化还是一个具有很强前瞻性的课题。但是从整个产业的趋势、上下游准备和消费认可角度看,4K的普及却也毫无悬念。或者说,大屏4K系统,现在处于一个“强预期驱动”模式之下。这一强预期状态,将大力推动4K信号处理设备的创新与发展。

   

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