沒有芯片廠商的硬件支持，還想玩轉(zhuǎn)真4K UHD？

4K UHD電視在2014年CES上盛裝亮相，但卻沒有展示什么實(shí)際內(nèi)容。對(duì)于2014年的圣誕季來說，有一個(gè)好消息就是該行業(yè)已經(jīng)開始務(wù)實(shí)得把精力放在一組顯示、接口和編碼標(biāo)準(zhǔn)上，所以消費(fèi)者應(yīng)該不會(huì)再在這個(gè)3DTV的炒作周期內(nèi)遭遇輪番轟炸了。雖然距離每個(gè)人都可以看到4K還有很長一段路要走，但業(yè)界已經(jīng)有了顯著的進(jìn)步。

首先，什么是4K UHD？顯然，消費(fèi)電子協(xié)會(huì)在協(xié)調(diào)拉攏和跑馬圈地上做了出色的工作，防止了各種競(jìng)爭(zhēng)性的超高清晰度電視標(biāo)準(zhǔn)之間足以毀掉整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的惡性競(jìng)爭(zhēng)。要滿足4K HD的標(biāo)準(zhǔn)，顯示上必須至少支持3840 x 2160像素，許多文獻(xiàn)中描述為2160P，邏輯上它是1080P的演進(jìn)，播放像素基本上是1080P的四倍。

“嘿，我的藍(lán)光播放機(jī)已經(jīng)可以播放4K了！”不完全是這樣吧?，F(xiàn)如今，無論是藍(lán)光播放機(jī)還是4K UHD電視，都只是把1080P轉(zhuǎn)換為4K UHD格式。到2015年的圣誕季，官方才會(huì)支持4K藍(lán)光。這個(gè)最新的標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)關(guān)鍵性進(jìn)展是從H.264（高級(jí)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)或AVC）升級(jí)到新的H.265，即廣為人知的高效視頻編碼（HEVC）。

“哥們，我的DIRECTV是4K的！”哥們，在變得過于興奮之前，請(qǐng)仔細(xì)閱讀下印刷精美的手冊(cè)吧。誠然，DIRECTV剛剛推出了19部4K UHD格式的電影。但是，這項(xiàng)服務(wù)只適用于三星最新版本的支持DIRECTV RVU的4K UHD電視。Genie HD34或更高型號(hào)的DVR只是當(dāng)了個(gè)中轉(zhuǎn)站，把4K UHD內(nèi)容直接丟給如前所述的三星電視做繁重的HEVC解碼工作。

“哦，太好了，Netflix是4K的”是的，如果你想要收看“紙牌屋”、“超越罪惡”、“黑名單”，或者其他的節(jié)目，Netflix公司確實(shí)可以支持4K UHD - 不過要收取一定的費(fèi)用。有意思的是，Netflix公司有一套自己的認(rèn)證過程：不是每一款帶有HEVC解碼器的4K UHD電視都通過了Netflix的認(rèn)證。更重要的是，Netflix推薦的通過網(wǎng)絡(luò)下載4K UHD內(nèi)容的速度為25Mbps。（而事實(shí)上，Cox顯然需要更快的速度才能正常工作，我測(cè)量了一下，需要31.92Mbps）。

為什么不是每個(gè)芯片組都通過認(rèn)證呢？這是因?yàn)橐恍┰缙诘腍EVC推動(dòng)者沒有完整的標(biāo)準(zhǔn)支持。除了像素?cái)?shù)增加了四倍之外，4K UHD還定義了一個(gè)新的色彩空間 - ITU-R Recommendation BT.2020。顏色是一個(gè)非常復(fù)雜的課題，但有些量化指標(biāo)可以幫助我們搞清它：Rec.2020采用10位顏色表示，涵蓋了標(biāo)準(zhǔn)色彩空間的75.8%，而Rec.709采用8位色彩表示，只涵蓋35.9%的標(biāo)準(zhǔn)色彩空間。

大多數(shù)不符合要求的芯片組僅支持8位顏色，或者不能流暢得解碼足夠的幀數(shù)。HEVC部署了一套新的算法來實(shí)現(xiàn)更高比特率的編碼 - 這意味著需要進(jìn)行更多的壓縮，以幫助抵消4K UHD更高的分辨率。為流暢處理4K UHD內(nèi)容，要求同時(shí)使用CPU和GPU內(nèi)核并提高其處理能力，大多數(shù)解決方案都采取了軟件方法，如Ittiam公司的軟件HEVC編碼器，可以通過軟件的方式在適當(dāng)?shù)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E7%A1%AC%E4%BB%B6/">硬件資源上完成解碼。

HEVC到底需要多大的處理能力？舉例來說，意法半導(dǎo)體公司的STiH418是一款針對(duì)下一代機(jī)頂盒應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了4K UHD功能的片上系統(tǒng)。該芯片內(nèi)嵌4個(gè)ARM Cortex-A9內(nèi)核和一個(gè)四核的ARM Mali GPU（可能是Mali-T600系列中的一款，目前尚未公開確切的版本）以及意法半導(dǎo)體的Faroudja視頻轉(zhuǎn)碼子系統(tǒng)。它還支持HDMI2.0、USB3.0、eSATA、PCIe和千兆以太網(wǎng)接口，而且可以增加前端芯片支持DOCSIS3.0、MoCA 2.0和802.11ac Wi-Fi接口。STiH418是完整支持幀率高達(dá)60 fps的4K UHD視頻流以及HEVC 5.1水準(zhǔn)的首批芯片之一。

HEVC不只是針對(duì)電視和機(jī)頂盒。蘋果在其iPhone6的FaceTime中采用了H.265標(biāo)準(zhǔn)，可能是得力于蘋果A8 SoC內(nèi)部集成的Imagination 6XT系列4核GPU GX6450的支持。微軟透漏將在Windows10中加入對(duì)HEVC的支持，同時(shí)，業(yè)界期待已久的代號(hào)為“棒棒糖”的Android5.0版本也將支持HEVC，支持方式可能是以運(yùn)行Android TV系統(tǒng)的機(jī)頂盒的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)形式。

所有的跡象 - 手機(jī)、機(jī)頂盒、電視、光盤播放器和流媒體內(nèi)容 - 都表明基于HEVC的4K UHD將會(huì)成為市場(chǎng)的贏家，目前來看，可能需要一到兩年的時(shí)間才會(huì)有足夠的UHD內(nèi)容，而且在某些地方流媒體的網(wǎng)絡(luò)帶寬可能會(huì)成為一個(gè)問題，但標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)統(tǒng)一，2H2014和之后的主流芯片應(yīng)該做好升級(jí)的準(zhǔn)備。