8K还没普及,
HDMI 2.1a就出现了
相比2021年,整个影音市场中采用HDMI 2.1接口的影音设备确实越来越多,从4K全面过渡至8K已是大势所趋。但出乎意料的是,今年年初,HDMI协会推出了HDMI2.1规范的小改版本HDMI2.1a,当中绝大部分的内容都与HDMI2.1相同,规范更新重点并非在进一步提升接口传输带宽之上,而是放在了如何增强和优化HDR高动态范围显示方面,增加了SBTM(Source-Based Tone Mapping)基于信号源的色调映射功能,希望从源头解决困扰我们已久的HDR片源与HDR显示设备之间的色调映射难题。尽管看上去SBTM功能与8K的关系不大,但实际上,由于8K的节目源基本上可以确认都会采用HDR高动态范围的格式,不管是HDR10这类静态HDR格式,还是HDR10+与Dolby Vision杜比视界这类的动态HDR格式。因此,HDR方面的问题同样也是未来8K内容节目源与消费端显示设备在实际应用上所要面对的主要问题所在。
归根到底,由于HDR节目制作所采用的亮度动态范围要大于现阶段消费领域的设备设备,包括平板电视、激光电视与家用投影机。换句话来说现阶段的消费端显示设备的性能还不能满足HDR片源的播放需求,目前,主流的电影后期制作室在制作HDR影片的时候,普遍都会采用1000-4000nit,甚至更高亮度监视器,而制作出来的HDR影片的普遍峰值亮度都在1000nit以上,部分电影的内容最高亮度可达4000nit以上,最高甚至接近10000nit。但家庭影院投影机现阶段所能达到的亮度往往100-250nit之间,即使是亮度稍高的激光电视平均也在400-500nit左右,主流的平板电视则在500-1000nit左右,这就需要进行HDR节目源与显示设备之间的色调映射的处理,显示设备选择合适的亮度曲线“裁切点”,在这点以下的亮度区间放置HDR节目源的亮度信息,在亮度与画面细节之间取得平衡,以确保显示设备呈现出充足的画面亮度的同时也不会丢失高光的细节层次。
色调映射处理的方式确实是现阶段消费级显示设备普遍动态范围不足的一种有效的解决方案,但到了实际落地仍然存在不少的问题。比如说,并不是每一部HDR电影都采用相同的峰值亮度信息,显示设备在进行色调映射的时候,就需要根据不同HDR电影当中不同的亮度元数据,包括内容峰值亮度与平均帧峰值亮度实现更为精准的处理。这就对电视与投影机内部的处理芯片运算能力提出了更高的要求,因此我们也看到了新一代的机型往往会有着更加出色的HDR画质表现。另外一个问题在于当画面中的图像同时包含HDR与SDR的内容时,要分别正确地显示HDR与SDR画面的色彩与细节,通过简单的整体画面色调映射的处理方式是难以实现的。
针对这些色调映射方面的问题,HDMI 2.1a所带来的 SBTM(Source-Based Tone Mapping)基于信号源的色调映射功能,让信号源设备来处理一部分的色调映射,不再需要全部依赖显示设备自身的处理,实现在画中画、独立视频窗口等同时显示HDR、SDR视频或游戏画面。SBTM功能还能让播放设备与指定的某款显示设备进行针对性的色调映射,以达到了更好的HDR画面表现。需要强调的一点,SBTM功能并不会替代现有的HDR技术,诸如HDR10、HDR10+、Dolby Vision、HLG等。而想要开启SBTM功能,必须要确保播放设备与显示设备都支持SBTM功能,HDMI协会指出,大部分的设备都可以简单的固件升级的方式支持SBTM功能。
8K影音播放器陆续面世,
但8K影视资源仍是贫乏
回想起上一次谈8K影音播放器,提到即使今后影音娱乐的方式可能不会再出现碟片的方式,甚至电影上映的方式也以流媒体平台优先,但我们仍然相信8K影音播放设备总会出现的。果然,来到2022年,包括高清先生、亿格瑞等品牌相继宣布推出或即将推出8K超高清播放器,配备了HDMI 2.1接口,支持8K/60p HDR视频播放。
目前此类8K播放器所面临的技术难点主要是在解码方面,而8K视频资源的编码方式主要包括了H.265 HEVC、H.266 VCC以及AV1三种规格。对于8K播放器而言,如果是H.265 HEVC编码,尽管8K视频的数据量较大,但相对应来说,解码的压力也没有那么大,相对来说播放起来也会更加流畅,不会出现卡顿的问题。而H.266 VCC与AV1这两个新的视频编解码技术相比H.265 HEVC有着更高的效率,可以缩减30%-50%左右的数据量,更合适网络流媒体播放,其中AV1更是获得了Netflix和YouTube这两大国外流媒体服务平台的支持,同时Nvidia GeForce RTX 30系列和AMD Radeon RX 6000系列的显卡,Amlogic S905X4、S905C2和Mediatek Dimensity 1000+处理器都已经支持AV1的硬件解码。那么如果,这些8K播放器机身内部的处理芯片支持AV1和H.266 VCC,那么要流畅播放8K网络流媒体影视资源,当然是轻而易举的事情。但如果它们并不支持硬件解码,只是通过软件解码的方式,面对更大的数据压缩比,恐怕只能通过处理器超频的方式来来提升解码能力。
另外,值得留意的一点,现阶段的8K播放器都没有加入光盘的介质。8K相比4K,画面分辨率提升了4倍,整体数据量有了明显的提升,即使H.266 VCC与AV1比H.265 HEVC压缩比更高,节省高达50%的存储容量与传输带宽,对于存储和传输的压力依然不小。假设未来还将推出8K UHD蓝光的方式,恐怕还得推出一种全新的光盘形式来应对,比如说更多层数的蓝光光盘,如果采用多碟封装的形式必然会加大成本,让8K UHD蓝光的售价变得更高,要在市场中普及就会变得更加困难了。假设8K信号源的未来只有流媒体的形式,8K影音播放功能很大程度上会集成在8K电视甚至是8K投影机之中,成为显示设备的一项基本功能。至于解码方面,只要8K电视或投影机内嵌AV1和H.266 VCC硬件解码芯片,再加上HDMI 2.1或2.1a接口,直接处理8K流媒体影视节目资源也并非什么难事。现在主要的难题还是缺乏8K影视相关资源,真心希望国内外各大流媒体平台能够正式推出8K电影和电视剧作品。
8K/60Hz游戏?
更多人关注的是4K/120Hz高刷游戏
现在影音与游戏之间的关系越来越紧密了,不少制作优良的游戏在画面和声音方面的表现已经相当接近电影,因此我们在打造8K超高清家用系统的时候,当然也要将游戏性能放到我们的考虑范围之中。但是,现阶段我们来谈8K/60Hz游戏还为时尚早,更多人关注的是4K/120Hz高刷新率游戏体验。
从目前两台已经面世的新生代游戏主机PS5和XSX的性能来看,暂时还只能实现少数游戏的4K/120Hz高刷游戏体验,更不要说要求更高的8K/60Hz游戏。即便是采用目前最高硬件规格的独立显卡,想要在8K这么高的分辨率之下达到60p的畅玩体验都是一件相当困难的事情。因此,相对而言,同样需要高带宽传输的4K/120Hz高刷游戏成为了大家关注的重点。一方面是因为目前要找到一款合适的4K/120Hz的电视和投影机要比8K/60Hz的容易许多,另一方面,也是最为核心的部分,对于游戏而言,游戏画面帧率比起画面分辨率对游戏体验来说更为重要。游戏画面不同于电影拍摄画面会保留动态模糊的信息,每一帧的画面都是清晰的,并没有动态模糊的细节,或者说丢失了运动过渡的图像细节,想要获得更流畅的动态影像,最理想的方式是采用高帧率的显示方式,让画面即使在快速移动之中都是清晰的。当然也会有一些游戏会加入动态模糊的功能,让玩家可以在低帧率运行的情况下,保持画面的流畅,只是往往结果会是让整个游戏画面看上去有点模糊,画面并不锐利,毕竟这些都是额外加入的模糊处理,而并非真实的动态模糊运动信息。因此,4K/120Hz游戏体验在一定程度上来说可能比8K/60Hz要更为爽快,画面清晰度更高,动态影像过度的细节更为丰富。另外,考虑到游戏画面的帧率往往会不停跳动,因此显示设备最好能够支持VRR可变刷新率显示技术,可根据游戏画面帧率的变化而同步变化,使得游戏画面不会突然因为帧率与显示设备刷新率的不同步而产生撕裂或卡顿的问题。从目前显示设备的硬件性能来说,能够支持VRR的电视并不在少数,但是投影机方面就鲜有支持的,希望后续能够简单地通过固件升级的方式支持VRR。至于什么时候再来深入谈8K游戏,恐怕要到8K/120Hz高刷游戏来到我们身边的时候了,不知道下一代的游戏主机又或者高端显卡能否实现呢?
未完待续