我们不要将分辨率与 UHD 信号的清晰度混淆

何塞·曼努埃尔·梅南德斯 (José Manuel Menéndez) 教授 马德里理工大学 和主任 RTVE 主席 – UPM，提供了 UHD 领域特别讨论的两个概念的关键：分辨率和清晰度。

如果我们问任何人两种电视信号（一种标清和另一种高清）之间的区别，他们给出的第一个答案肯定是“高清信号通常看起来更好”。正确的。如果我们坚持并问为什么它看起来更好，很可能会提出“高清图像中的点比标清更多”等观点。真的。那么，定义和分辨率一样吗？答案是否定的。这两个概念相关，但并不相同。

正如在 第1章 的 超高清西班牙白皮书在其第一版中，电视中的标清和高清概念并不新鲜。第一个电视系统基于机械元件，仅显示 30 行图像。与此同时，多个电子系统也被提出，它们已经提供了超过 400 条图像线。这些电子系统被认为是 高清 （高清 – 高清），与机械系统提供的质量下降相比。随后，从20世纪50年代开始，在世界范围内活跃了数十年的标准被提出：NTSC、PAL和SECAM。

在模拟电视领域，以下概念 定义 y 解决 他们是联系在一起的。这 垂直分辨率或清晰度 是场景中活动或可见线的数量，而 水平分辨率或清晰度 是 再现图像的细节的精细度，并且与工作带宽密切相关，因为该值越大，模拟信号表示场景中突变（边缘）的能力就越大，即高空间频率。因此，水平分辨率或清晰度是 主观概念，因为它取决于眼睛的视力。

第一个“高清系统”

Con todos estos precedentes, es normal que los sistemas de TV analógicos propusieran mecanismos para mejorar la percepción subjetiva de la calidad de las imágenes, y a estos sistemas se los denominara sistemas de HD, ya que mejoraban el “nivel de detalle con que apreciaban los elementos que componían la escena”. Con el paso del tiempo, a la señal audiovisual que ofrecían los estándares NTSC, PAL y SECAM se los consideró como sistemas de definición estándar (Standard Definition – SD), caracterizados por:

• 具有 484 至 576 条活动线、宽高比（屏幕宽度与其高度之间的比率）为 4/3、隔行扫描和帧刷新率在 50 至 60 场/秒之间的视频信号。
• 单声道音频信号直到 80 年代末才出现，当时部署了丽音 728 系统，并且可以使用立体声和数字音频。

80 年代中期，多家公司和财团发起了一场开发模拟系统的竞赛，以提供更高的场景质量和细节，HD 这个名称重新出现。在欧洲，该提案称为 HD-MAC（高清 - 多路复用模拟组件）。该系统呈现：

• 具有 1152 条可见线的模拟视频信号，处理高频以更好地表示图像中的高空间频率、16/9 宽高比、隔行扫描和 50 场/秒的帧刷新率。
• 高品质立体声数字音频信号。

上述HD-MAC系统的排放测试是在巴塞罗那第92届奥运会和同年的塞维利亚世博会上进行的。

信号的数字化（标清和高清）涉及分辨率和清晰度概念之间的完全分离：

• 的概念 解决在数字信号中，与图像呈现的像素的列数和行数相关。因此，水平分辨率是列数，垂直分辨率是行数。
• 的概念 定义 与以下想法有关 能够再现场景元素的细节精细度，这将取决于捕获系统的能力，信号在生产中如何处理，如何编码、压缩和传输，如何在屏幕上表示，以及观察者的视觉能力，即链条中的所有元素。

产生影响的定义

Si se analiza el conjunto de elementos con los que se incrementó la definición en el salto de SD a HD, se observa que es reducido, aunque suficiente para lograr un impacto muy importante en la percepción subjetiva. No se debe olvidar la importancia de la señal de audio en la calidad subjetiva final del observador (como demostró la BBC), por lo que se deben considerar aspectos tanto de la señal de vídeo como de audio.

Con todo lo anterior, los elementos introducidos por la TV con la señal HD en relación con la señal SD anterior para mejorar la definición son:

• Se incrementa la resolución de las imágenes de manera muy importante （1280列×720行情况下为222.2%，1920列×1080行情况下为500%，后者业内称为全高清（全高清 – 全高清），提供更多的图像信息。
• 宽高比从 4/3 更改为 16/9, 提供更接近电影信号纵横比的全景视图。
• 两者都 使用隔行信号作为逐行信号，这使得启动第一个渐进信号发射变得更容易，可以提供更大的能力来表示场景中物体的运动。
• 关于音频信号，使用 5.1 多通道系统， 从而提供了更大的能力来横向定位声源，并产生低频、高水平的声音效果，类似于电影院所提供的效果。

关于视频编码，使用 8 或 10 位/像素 在这两种情况下， 比色空间 实际上是相同的，并且两个系统都使用 类似伽马预校正 并基于 TRC 的回应。技术的发展和家庭中接收器的布置意味着标清视频信号通常被压缩并通过以下方式传输： MPEG-2，以及高清信号 H.264。使用这两种压缩器，可以根据压缩程度（具有更高或更低的比特率）实现高信号质量，因此，不应出于定义目的而考虑所执行的压缩。

超高清带来了什么

然而，从高清到超高清的跳跃（超高清 - UHD）代表了更广泛的元素集，可以促进更大的 定义 在图像中：

• 图像的分辨率增加了 FHD 分辨率的倍数: 建议与 4K信号 （其行数和列数是 FHD 信号的两倍，即 3840 列 × 2160 行），格式也称为 超高清-1;或有信号 8K （行数和列数是 FHD 的四倍，即 7680 列 × 4320 行），格式为 超高清-2， 始终保持纵横比 16/9。这为场景中捕获的对象提供了更高级别的细节。
• 完全放弃使用隔行扫描，专门使用渐进格式，可以更好地描述场景中对象的运动。
• 使用 更高的帧刷新率 HFR，它与渐进式格式一起，有助于通过在大屏幕上和距离屏幕较近的距离上呈现，改善物体运动的主观感知。
• 它是用一个编码的 最小 10 位，也允许在 12 下工作。这种更大的位深度/像素（称为 高位/像素深度 – 高位深度 – 六溴二苯醚）假设一个 更好的描述纹理的能力 以及场景中物体的平滑变化表面。
• 它考虑的是 使用高动态范围 （高动态范围 – HDR），尝试提供更类似于人眼在现实中感知的明暗对比的图像，并避免所谓的问题 条带 当一个人不按照 Barten 模型工作时。当前屏幕提供更大对比度的可能性促进了这一方面。
  (con negros más puros) y picos de brillo más altos (por encima de los tradicionales 150 nits de los TRC), llegando incluso a varios miles de nits.
• 他 比色空间 definido por la recomendación para UHD incrementa un 111,1% el utilizado por la señal HD tradicional, lo cual implica una mayor capacidad para representar los colores originales de los elementos de la escena WCG.
• 相对于 señal de audio, UHD trae consigo múltiples mejoras, con un conjunto de elementos que han dado lugar al concepto de audio de nueva generación (Next Generation Audio – NGA) en la señal UHD, y que incluye:
  • Facilitar la ubicación de fuentes
  • sonoras tridimensionales，即不仅具有横向全景控制，还具有纵向全景控制，造成更大的场景沉浸感。
  • 允许 三维声场的最佳再现 与用户可用的扬声器基础设施。
  • 提供 个性化声音体验的机制，允许选择语言、控制声源之间的电平（例如，对话与环境噪声）以促进清晰度、选择可选通道（例如音频描述）等，所有这些都在视听材料的制作中促进的控制之下。

有利于主观性的改进

目前，UHD 给我们带来了一个我们之前不太意识到的问题：即使包括非常高的像素密度，让传感器保持其尺寸也会在捕获相机的光圈边缘产生衍射问题，正如 UHD 西班牙白皮书第 3 章中所反映的那样，这在使用数字时会带来问题。f 光学块中的高（闭合虹膜）。

综上所述，很明显，从标清到高清，尤其是从高清到超高清的演变，一直试图结合各种工具来生成 更好的主观感觉 “自然视觉”以及随之而来的屏幕上“观察场景时更精细的细节”。提高分辨率是其中之一，非常重要，但向超高清的跳跃也提供了其他非常重要的元素，对消费视听内容时的主观感知产生强烈影响。

当我的家人和朋友知道我搬进这里时 世界，他们向我寻求有关购买新 UHD 屏幕的建议，事实是我总是遇到同样的困境： 我到底该如何向他们解释，用两个词来解释，不要购买只有更多像素的屏幕？

何塞·曼努埃尔·梅南德斯

教授 马德里理工大学 y 导演 的 RTVE主席 – 芬欧汇川