在這兩個月，IMAX Enhanced認證與JVC首款8K家庭影院投影機的出現讓我們再次看到了家庭影院市場又要掀起新的波瀾。IMAX Enhanced認證是由IMAX與DTS共同聯手在家用領域推出的新一代認證項目，從電影制作覆蓋到播放端的家庭影院投影機、AV放大器、Soundbar等產品，具備了挑戰(zhàn)杜比全景聲與杜比視界兩項重要音視頻技術的重要實力。最初看到IMAX Enhanced認證推出的消息，確實令我感到相當興奮，畢竟在商業(yè)電影院領域，IMAX依然備受影音愛好者的認可與追捧，如今能夠切入到家用領域，確實是大家的福氣。同時也高興地看到，IMAX Enhanced認證不只是一個簡單的產品認證，更是從制作端入手，聯合Sony Picture與Paramount兩大電影公司，共同推出IMAX級別的4K HDR與沉浸式三維音效規(guī)格電影大片。其實，現在已經有不少采用IMAX規(guī)格拍攝的電影推出了UHD 4K藍光的版本，但非常可惜的是，并非所有都采用16:9的全屏規(guī)格，有些仍然是2.35:1的比例。現在IMAX Enhanced認證將會使得IMAX拍攝的電影大片能夠充分展現畫質方面的優(yōu)勢，再加上在后制方面加入4K與HDR的元素，讓畫面在細節(jié)與動態(tài)方面的表現能媲美IMAX影院的效果。IMAX Enhanced認證在音頻方面則是由DTS帶來專門針對IMAX電影與影院系統(tǒng)而改造的沉浸式三維音效系統(tǒng)，應該會采用類似于DTS:X的基于音頻對象加入元數據處理的環(huán)繞音效技術。雖然暫時還不確定具體有沒有關于IMAX Enhanced認證音箱系統(tǒng)擺位要求，但按照DTS:X靈活性擺位的方針，我們依然可以保留使用杜比全景聲的環(huán)繞聲系統(tǒng)布局方案。除了IMAX Enhanced認證之外，JVC針對家用市場帶來的首款支持8K超高清顯示的家庭影院投影機DLA-N11也同樣令廣大的影音愛好者感到相當興奮。既然8K家庭影院投影機已經出現了，那么我們離8K的時代還遠嗎？接下來，我們將要透過HDMI 2.1標準與HDCP 2.3協議來深入談談8K超高清的發(fā)展。
單單有8K家庭影院投影機的出現并不夠，我們還需要8K的節(jié)目源
現在幾乎已經是2018年的尾聲，還差兩個多月我們就要進入2019年，那么究竟能不能趕在2020年完成BT.2020推薦規(guī)范給我們制定的目標？隨著一眾8K超高清平板電視的現身，再加上8K投影機開始進入到家用市場，我們似乎看到了8K已經離我們不遠了。不過視頻技術發(fā)展，往往是節(jié)目源跟不上顯示設備的步伐。現在8K也遇到了同樣的問題，不管是傳統(tǒng)碟片還是網絡流媒體逗非常缺乏8K的節(jié)目源。而我們能夠找得到的某些網絡的8K超高清視頻節(jié)目還停留在較低碼流，采用BT.709色域標準制作的片源，離高規(guī)格的8K節(jié)目源還是有著不少的距離。
在這里，我們需要討論什么是高規(guī)格的8K節(jié)目源。首先，高規(guī)格8K節(jié)目源需要擁有8K級別的畫面分辨率，也就是4320p的垂直分辨率，如果按照16:9的畫面比例，就是7680×4320。第二是在色彩方面需要達到BT.2020標準，也就是色域范圍最低限度也應該接近DCI-P3標準，最好能夠達到BT.2020標準，而色深方面則是達到12bit，或者更進一步達到14bit。第三畫面幀率方面達到60p到120p，讓動態(tài)畫面的流暢度大幅度提升。第四是能夠支持HDR高動態(tài)范圍，最好能夠達到動態(tài)HDR。第五是在音頻方面采用基于音頻對象的沉浸式三維音效。這樣高規(guī)格的8K節(jié)目源對于傳輸帶寬的要求十分高，8K/60p、12bit色深、4:2:0規(guī)格的8K信號最起碼需要達到HDMI 2.1標準的48Gps。若是8K/120p、12bit色深、4:2:2規(guī)格的8K信號所需要的帶寬更是達到128Gbps。由此不難發(fā)現，想要得到高規(guī)格8K節(jié)目源，不管是通過網絡流媒體的方式，還是傳統(tǒng)藍光碟片的方式都是很有難度。但相對而言，目前已經有128G大容量規(guī)格的藍光碟片推出，將來搭配更高壓縮比的編碼規(guī)格，高規(guī)格的8K超高清電影依然有機會通過藍光碟片的方式發(fā)行。而網絡流媒體的方式并非不可能，只是受到網絡傳輸帶寬的限制，相信8K流媒體的信號規(guī)格和目前4K流媒體信號一樣都要低于碟片的方式。
目前想要尋找8K超高清的節(jié)目源，最快捷的方式是透過網絡流媒體平臺，Youtube是早在2015年就開始推出8K視頻短片的平臺
8K分辨率其實就是擁有4320p的垂直分辨率的畫面，按照16:9的畫面比例，就是7680×4320
藍光依然是未來8K高規(guī)格電影的最佳載體，目前網絡帶寬仍然需要進一步發(fā)展
假設未來真得有8K超高清藍光碟片推出，那么就一定會采用全新的HDCP(High-Bandwidth Digital Content Protection) 高清數字內容保護協議，而不是現在應用在UHD 4K藍光中的HDCP 2.2協議。其實，不知不覺之間，HDCP在今年3月就帶來了2.3版本，能夠為全新的8K超高清節(jié)目源傳輸帶來更強的保護。
新一代的HDCP2.3保護協議通過嵌入式的安全模塊 (ESM)硬件保護的方式來加強超高清信號傳輸與播放中的安全性，ESM結構緊湊、高效節(jié)能且在經過配置后可適應各種高分辨率、未壓縮的內容流，如高清和超高清內容流。同時ESM安全模塊既可以集成與HDMI之中，也可以單獨存在。ESM模塊采用多核的規(guī)格可以用于進行密鑰流生成，內容加密和解密，身份驗證和密鑰交換以及系統(tǒng)更新等。目前Synopsys已經帶來了DesignWare ESM嵌入式的安全模塊，并且成功應用在支持HDMI 2.1規(guī)格的8K視頻處理器SC1H06AT1上。值得留意的一點，該8K視頻處理芯片除了能夠通過HDMI 2.1的傳輸介面接入8K超高清視頻信號之外，還能夠透過多路HDMI 2.0接口將多路4K視頻信號升頻處理為8K信號傳輸。值得留意的一點，目前已經有部分的高端平板電視開始采用HDCP 2.3協議，相信在未來有更多8K超高清平板電視與家庭影院投影機會采用HDCP 2.3協議的HDMI接口。
再讓我們細致分析HDMI 2.1標準高規(guī)格的8K信號傳輸的基礎
在8K超高清規(guī)格剛剛推出之初，HDMI標準還不能支持8K視頻信號傳輸，反而專業(yè)顯示領域的DisplayPort搶先一步加入了對8K傳輸的支持。在那個時候，我們就曾經懷疑過，將來要進入到8K超高清顯示時代的時候，HDMI是否還是主流？按照目前的情況來看，我們當時似乎是有點想太多了。去年11月HDMI論壇正式發(fā)布了新一代的HDMI2.1標準，明確指出新一代HDMI傳輸介面能夠支持8K/60的信號傳輸，同時將帶寬擴展為48Gbps。目前，HDMI論壇成員已經達到92家，全面覆蓋了消費電子領域的眾多品牌，影響力越來越大，相信即使到了8K超高清的年代，HDMI依然擁有毫無疑問的統(tǒng)治力。
高規(guī)格8K節(jié)目源需要在色域方面達到BT.2020廣色域
而在色深方面，高規(guī)格8K節(jié)目源要達到12bit，甚至是14bit色深
將來如果真得有8K藍光的推出，在HDCP保護協議方面將會采用全新的HDCP 2.3協議，目前已經有相關的視頻處理芯片出現
盡管此前我們曾經簡單討論過HDMI 2.1標準的一些細節(jié)，但在那個時候8K平板電視與8K家庭影院投影機仍是遙不可及，并沒有對HDMI 2.1標準有更深的理解。下面我們再來談談HDMI 2.1標準的重要特點。首先最為關鍵的一點在于支持傳輸帶寬的大幅度躍升。從HDMI 2.0b標準的最高18Gbps驟然提升至48Gbps，直接的影響是HDMI線材需要更新換代，而長距離傳輸HDMI光纖線的優(yōu)勢將更加明顯。為什么HDMI 2.1標準是48Gbps最高傳輸帶寬規(guī)格？因為當我們要傳輸8K/60p，4:2:0，12bit超高清信號的時候，我們就需要48Gbps的傳輸帶寬。換句話來說，HDMI 2.1標準是專門為下一代的超高清8K傳輸而特別設計的，充分考慮過8K信號傳輸的要求。為了解決48Gbps信號傳輸的問題，HDMI論壇特別推出了嶄新的Ultra High Speed HDMI線材規(guī)范，能夠全面支持4Kp50/60/100/120與8Kp50/60并且還加入了eARC與VRR等新的HDMI 2.1的技術特點。同時Ultra High Speed HDMI線材還特別強調擁有超低的EMI(電磁干擾)，可減少對附近無線設備的干擾。畢竟目前越來越多的播放設備、平板電視以及AV放大器開始加入了無線傳輸的功能，隨著無線傳輸帶寬的不斷提高，對于電磁干擾的要求就更高。
HDMI 2.1標準是目前HDMI方面的最高標準，所支持的最高帶寬達到了48Gps，對于長距離傳輸有了更高的要求，并提出了Ultra High Speed HDMI線材規(guī)范
值得留意的一點，對于傳輸線材標準，HDMI論壇已經不再采用HDMI版本來標識，而是采用另外一套與傳輸帶寬相關的標準來定義。對于1080/24p，4:2:2，8bit，帶寬為2.23Gbps以下的信號傳輸，可以采用Standard HDMI線材；對于4K/24p，4:2:2，8bit，帶寬為8.91Gbps以下的信號可以采用High Speed HDMI線材；對于4K/60p，4:2:2，10bit，帶寬為17.82Gbps以下的信號可以采用Premium HDMI線材；至于48Gbps帶寬以下的4K/8K/10K信號傳輸可以采用Ultra High Speed HDMI線材傳輸。而根據HDMI論壇的相關資料，下一代的HDMI標準很可能直接就支持8K/120p，4:2:2，12bit，帶寬為128.3Gbps的超高清信號傳輸，而這也將會是BT.2020標準中最高規(guī)格的8K信號傳輸標準。因此，隨著HDMI傳輸的帶寬越來越高，未來還需要突破至128Gbps，對于HDMI線材的傳輸要求更高，同時這也意味著HDMI線材在技術上還需要不斷突破。而從目前的情況來看，想要實現48Gbps高帶寬的10米以上的長距離傳輸，HDMI光纖線是一種不錯的解決方案，同樣也可以考慮采用HDMI轉高速網線如(7A類線)的方式。但是未來，傳統(tǒng)的HDMI合金線是否能夠通過技術的改革，加入性能更為強大的放大器實現48Gbps的8K超高清信號長距離傳輸，讓我們拭目以待吧。另外，對于HDMI 2.1標準所支持的畫面分辨率，除了8K之外，還能支持10K超高清顯示。其實10K就是8K的2.35:1版本，垂直分辨率依然是4320，只不過畫面的水平分辨率提升到10240。同樣，HDMI 2.1標準也支持4K的寬屏版5K超高清顯示，也就是5120×2160。
接下來談談幀率與HDR的提升，HDMI 2.1標準為8K超高清奠定了堅實的基礎
在HDMI 2.1標準之中，我們可以看到8K方面的技術指標并不會單獨存在，往往在后面都會加上60這個數字。其實這個數字就是幀率，或者說是屏幕的刷新頻率。幀率越高，我們所能看到的動態(tài)影像細節(jié)就越多。在1080p藍光電影的年代，基本上電影大片都是采用最低的24p的幀率，畫面的流暢性非常一般，特別是面對高速轉換的鏡頭，很容易會出現卡頓的問題。可惜的是，在如今的UHD 4K超高清藍光電影的時代，絕大部分的電影大片還是沿用了24p的幀率，動作大片卡頓的問題依然存在。不過我們也終于看到第一部采用60p幀率的電影，來自李安的《比利林恩的中場戰(zhàn)事》，畫面流暢性相信給不少影音愛好者留下了深刻的印象。其實，幀率是非常重要的衡量畫面優(yōu)異性的指標。而電腦顯示器在這方面就比平板電視和家庭影院投影機要走得快許多，目前144Hz刷新率的顯示器已經成為了電子競技類游戲屏幕的標配，想想我們許多藍光碟片還是可憐的24p的幀率，只能透過平板電視與投影機上的插幀功能將其提升至60p。在BT.2020標準之中，對于8K超高清信號是需要達到120p的幀率，而在HDMI 2.1標準之中最高也可以支持8K60的傳輸要求，對于以往僅是24p的幀率已是不少的提升，為進入下一階段的8K/120超高清信號傳輸打下基礎。
在HDMI 2.1標準之中，特別支持8K/60規(guī)格的超高清信號傳輸，盡管在BT.2020標準中應該需要達到8K/120，但也是不少的提升
對于動態(tài)HDR高動態(tài)范圍的正式支持，也是HDMI 2.1標準中一個令人關注的焦點
除了幀率之外，這兩年來火熱的HDR高動態(tài)范圍相信也將會成為未來8K超高清傳輸不可或缺的重要因素。目前主流的HDR技術主要分為兩大類，一是屬于靜態(tài)HDR技術的HDR10，一是采用元數據的動態(tài)HDR技術的Dolby Vision。HDR10與Dolby Vision已經成為了現階段UHD 4K超高清藍光的主流HDR技術規(guī)格，只是在家庭影院方面，家庭影院投影機暫時只支持HDR10，還不能支持Dolby Vision，如果想要感受Dolby Vision的優(yōu)勢，就需要通過平板電視來實現了。HDR高動態(tài)范圍的好處是擴大了整個畫面的明暗對比，使得畫面中的黑色更深沉，高光更具能量感，從而讓整個畫面的細節(jié)更為豐富，高光部分的色彩更加接近于我們所看到的實際色彩亮度。動態(tài)HDR技術的優(yōu)勢，在于其動態(tài)范圍優(yōu)化的方式從整部電影，調整為每一幀的畫面，也就是說對于畫面動態(tài)范圍的處理更為細致，所得到的每一幀畫面的明暗對比更為強烈，更能凸顯HDR高動態(tài)范圍的優(yōu)勢。未來的8K超高清顯示必然會結合更為出眾的動態(tài)HDR技術，這也是HDMI 2.1標準所具備的另外一個重要特點。
最后再講講其余的HDMI 2.1標準增加的功能，eARC、VRR、QMS、QFT、ALLM
eARC、VRR、QMS、QFT、ALLM功能大大增強了HDMI傳輸介面在觀看與玩游戲方面的實用性
為了優(yōu)化畫面與聲音方面的表現力，HDMI 2.1標準之中加入了不少有趣的功能，盡管不像8K/60、動態(tài)HDR技術、48Gbps帶寬那么引人注目，但是卻同樣十分有用，包括了eARC、VRR、QMS、QFT、ALLM功能。其中eARC增強型音頻回傳訊道功能，能夠支持目前前沿的基于對象的音頻規(guī)格，包括Dolby Atmos與DTS:X，以及未壓縮的5.1、7.1以及最高32通道的未壓縮音頻信號的回傳，可以確保音頻設備與HDMI 2.1設備之間的完整的兼容性。VRR可變刷新頻率是一種專門針對電子游戲的功能，通過不斷改變刷新頻率將視頻源與顯示設備同步，從而帶來更加流暢的與最佳質量的影像再現，可以實現在渲染的同時發(fā)送并顯示幀，不會受到任何限制，有效減少或消除游戲畫面延遲、卡頓與撕裂的問題。QMS快速媒體切換功能可以瞬間切換顯示內容的分辨率或幀率，而不會有任何顯示中斷，換句話來說就是徹底解決了我們在切換不同信號源令人討厭的黑屏等待的問題，實現快速的節(jié)目源切換。這個也是HDMI 2.1標準中最為實用的功能之一。QFT快速幀傳輸功能也是一個減少游戲和交互式虛擬現實顯示延遲問題的實用性功能。ALLM自動低延遲模式可以為各種不同的娛樂應用顯示的時候，自動設置理想的延遲設置，同時不會干擾觀看與交互性應用，主要也是為游戲與VR顯示而設的功能。
總結與展望
盡管目前8K超高清顯示離我們還有不少的距離，但是隨著8K顯示設備的不斷出現，HDMI標準與HDCP協議的不斷完善，當8K超高清節(jié)目源能夠進入到我們身邊之時，8K超高清時代就會到臨。但是究竟是否能夠在2年后的2020年就實現呢？如果只是從分辨率的角度，應該難度并非太大，但是又要加上120p幀率、動態(tài)HDR高動態(tài)范圍技術、BT.2020廣色域、12bit色深，恐怕就有不少的壓力了，起碼HDMI標準需要升級以滿足高達128Gbps高帶寬的傳輸要求。最后，讓我們期待家用視頻技術的再一次升級與蛻變吧！
