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高清4K/5K画质与影像强化技术

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支持4K甚至5K的高级专业显示卡: AMD FirePro W9100 & NVIDIA TESLA K80。AMD/NVIDIA/Dell
支持4K甚至5K的高级专业显示卡: AMD FirePro W9100 & NVIDIA TESLA K80。AMD/NVIDIA/Dell

面板产业的发展进步神速,自各界催生Full HD(全高清)规格至今,Full HD已是电脑与绘图工作站的最基本分辨率,电脑游戏画面也从Full HD分辨率起跳,提供HD Gaming的声光感受。

可是当连手机5.5?6寸小面板,都已支持到Full HD 1920x1080分辨率,而平板电脑10?12寸如iPad Retina都支持到2048x1536的分辨率。桌上型电脑、绘图工作站更大的27寸显示器,自然也不得不跟着飙像素、飙分辨率。

2015年将是8核+64位元移动处理器争旗舰手机的天下。Source:三星?联发科?高通

2015年将是8核+64位元移动处理器争旗舰手机的天下。Source:三星?联发科?高通

高端笔记本电脑与变形平板以超高分辨率面板提昇显示画质。Apple/ASUS/Lenovo

高端笔记本电脑与变形平板以超高分辨率面板提昇显示画质。Apple/ASUS/Lenovo

近年吹起4K Ultra HD风,不仅大尺寸显示器面板分辨率进一步推升,连绘图芯片厂商的产品发展趋势也转向4K UHD、4K Cinema(4096x2160)甚至到5K(5120x2880)Retina Display显示,可能连下一波应用于超大尺寸投影电视的8K UHD(7680/8192x4320)规格也可能蓄势待发;当4K/5K甚至8K要导入桌机与绘图工作站成为单一屏幕的标准,将可为高档玩家、专业人士的提供更极致的高分辨率画面享受。

4K正发烧  8K蓄势中

从2013年起各科技大厂纷纷规划下时代4K的产品计划,三大绘图芯片厂商NVIDIA、AMD、Intel纷纷于GPU芯片加入4K规格,甚至市面上已经有4K产品上市。首先由于HDMI v1.4a 仅支持到4K UHD(3840×2160p@24/25/30Hz或4096×2160p@24Hz),对于至少需60Hz起跳的桌上型电脑?绘图工作站显示器标准仍嫌不足。

由于DisplayPort 1.2 HBR2(High Bit Rate 2)规范足以应付4K Cinema(4096x2160)60fps的影像输出,并提供32声道的环场音域,因此许多4K电视、绘图卡产品皆具备DisplayPort (DP)v1.2传输埠以支持4K。

HDMI阵营也加紧于2013年9月发表HDMI 2.0,真正支持2160p@50/60Hz,HDMI组织并于 2013底前释出HDMI 2.0的CTS(兼容性测试规范),2014年以后将会有更多产品升级至HDMI 2.0界面。NVIDIA GeForce GTX980/970是第一张支持HDMI 2.0的顶级专业影像绘图卡。而AMD还尚未推出支持HDMI 2.0的显示卡?绘图处理器(GPU),皆先以DP 1.2顶着。

于2014年9月中旬正式公布的Display Port v1.3,支持4线道视讯串流,传输速率上限达32.4Gbps,支持4K UHD/Cinema/4K (3840x2160,4096x2160,4096x2304)刷新率到120Hz,最高分辨率也破表到5Kx 3K(5120x2880)分辨率,且有96?120Hz的刷新率。

DP v1.3的理论分辨率上限为8K UHD (7680x3840)@60Hz。而DP也具备3D显示、DVI/HDMI双模式显示技术,而与USB-IF协会合作的USB 3.1的Type-C连接头,也纳入DP汇流排的传输协定。许多高端显示卡同时支持HDMI与DisplayPort两种显示规格,并提供适当的转接头,即使坊间也能买到。

现阶段AMD还尚未推出支持HDMI 2.0的显示卡?绘图处理器(GPU),皆先以DP 1.2顶着。NVIDIA GeForce GTX980/970是第一张支持HDMI 2.0的顶级专业影像绘图卡。

4K电视与4K/5K显示器?显卡支持

目前在市场上,4K显示器屏幕的款式较少,而4K电视款式较多,而4K电视早先是以HDMI v1.4连接线,仅能支持到4K UHD@30Hz,只能说勉强做为电影播放,而无法做游戏的应用;2014年起多数机种像Sony的 KD-65X9005B,Panasonic的 TX-50AX802、Samsung的UE65HU8500、UE55HU7500,与LG的55UB950V等已经支持到HDMI 2.0,用一条连接线就能支持到4K UHD@60Hz。

至于显示器部份,像华硕的PQ321Q、夏普PN-K321的4K屏幕,皆采用夏普IGZO的31.5寸面板,能支持到3840x2160分辨率。两者硬件设计是将两片1920x2160的面板无缝连接起来,并连接两条HDMI线(Dual HDMI)分别输出到左右半部的屏幕上,或可以用一条DP 1.2的缆线来达到显示出4K UHD@60Hz的目的。

苹果于2014年10月中旬发表27寸5K Retina显示器,分辨率达5120x2880(218ppi),随后戴尔(Dell)也发表27寸、5120x2880分辨率的UltraSharp 5K显示器。硬件设计上同样将两片2560x2880面板无缝连接,并使用两条DisplayPort连接线才能输出5120x2880(5K3K分辨率)。显示器售价约2,500美元(约8万多元新台币)。目前还未有厂商推出更高端的6K甚至8K的显示器,仅电视才有。

GPU?显示卡部份,AMD从2012年RADEON HD 7700?7900、8700?8900、R9 295X2/290X/290/280X/270X与R7 260X/250/240等显示卡产品,皆支持DVI、DP 1.2、HDMI 1.4a等视讯输出埠。透过HDMI 1.4可以输出4096x2160(30Hz)的分辨率,若改用DP 1.2缆线可输出4096x2160@60Hz,搭配双DisplayPort连接线可直接驱动Dell UltraSharp 27 Ultra HD 5K显示器。

NVIDIA则从2012年发表Kepler架构的-GeForce 600与700,均具备DVI、Mini-DP、HDMI 1.4等视讯输出埠,可以透过Mini-DP连接线连接、输出到4K电视或4K显示器做4K影像的输出。

而700系列透过DP可输出4096x2160 (60Hz),透过HDMI 1.4可以输出4096x2160 (30Hz)的分辨率。到了GeForceGTX980/970,除了支持支持HDMI 2.0,以一条HDMI缆线就能支持4K UHD(3840x2160)@60Hz,搭配双DisplayPort连接线可直接驱动上述Dell UltraSharp 27 Ultra HD 5K显示器。

Intel自2012年推出的Ivy Bridge第三代Core处理器,内建的HD 4000 GPU,便具备了4096x2304影像输出能力。到于2013年发表的Haswell第四代处理器(Core i3-4xxx、i5-4xxx、i7-4xxx),以及2014年Haswell Refresh处理器,其内建的HD 5000、Iris 5100、Iris Pro 5200等GPU,可支持DirectX 11.1、OpenGL 4.2,并支持DP 1.2与HDMI 1.4等规格,只要搭配最新版显示卡驱动程序,且主机板有支持DP 1.2,就能接到4K的显示器,但5Kx3K显示器部份,还不确定是否可藉由驱动程序升级的方式来达成。

处理器、GPU、影像传感与手机面板的4K支持

在智能手机部份,高通于2013年初发表的SnapDragon 800处理器(2.3GHz Krait 400 CPU+550MHz Adreno 330 GPU架构),就具备4K视讯影像处理能力,赋予手机画面输出至4K电视的能力。

随后发表的SnapDragon 805应用处理器(2.5GHz Krait 450 CPU + 500MHz Adreno 420 GPU架构),其GPU处理器表现提升40%,并首度支持4K HEVC (H.265) 硬件解码,提供更平顺的4K的视讯摄录与播放能力。

像宏碁Liquid S2、三星Note 3、Sony的Xperia Z1/Z2/Z3纷纷支持4K录影。预计2014年底或2015年推出的SnapDragon 810 64位元处理器,将采20nm制程集结4颗Cortex-A57大核与4颗Cortex-A53小核的4+4八核心设计,采用Adreno 430图形芯片,并且支持5,500万像素双摄影镜头传感器、NFC与4G LTE通讯功能。

三星2014年开发自家Exynos 5移动处理器,目前仅支持到2560x1440,2015年将推出4K UHD的产品。联发科(MediaTek)则推出MT6595/6795处理器,前者采用4颗Cortex-A17与4颗Cortex-A7的4+4八核心设计,而MT6795 64位元处理器则支持4颗Cortex-A57大核与4颗Cortex-A53小核的八核心设计。两者均支持FDD/TD-LTE网络的Cat 4规格(下载速度为150Mbps、上传速度为50Mbps),2560x1600 WQXGA面板输出,以及4K UHD动态摄录影功能。

苹果于2014年推出的MacBook Pro with Retina Display,13.3寸、15.4寸液晶显示器分辨率分别为2560x1600(227ppi)、2880x1800分辨率(220ppi),且支持4K UHD分辨率输出,新的Retina 5K显示器更支持5Kx3K(5120x2880)分辨率。夏普(Sharp)有推出笔记本电脑产品专用4K UHD、15.6寸IGZO显示面板,日商JDI于2013年10月发表全球最小的12寸4K面板,像素达365ppi,于2014年开始量产。

至于平板部份,Google曾于2012年12月委托三星代工生产Nexus 10平板电脑,使用到10.1寸(分辨率300ppi)、2560x1600(WQXGA)的液晶面板,随后华硕(ASUS)于2013年10月底推出Transformer Pad TF701变形平板,采Tegra4处理器,10.1寸300ppi、2560x1600(WQXGA)的液晶显示面板,支持10点多点触控以及4K UHD分辨率画面输出。

Panasonic于2014年CES(美国消费电子展)前夕,发表全球首部直接支持4K UHD分辨率的20寸Toughpad平板电脑,支持4K分辨率并具备多点触控功能。微软于5月发表12寸平板电脑Surface Pro 3,搭配Intel Core i7处理器,重量仅800克,面板分辨率为2160x1440(216ppi),同样也支持4K屏幕影像输出。

在手机部份,日本电信营运商au KDDI,曾委托LG代工制造Isai FL手机,随后LG以自有品牌推出G Pro 3,是全球第一批具备WQHD (2560x1440)分辨率、528ppi的5.5寸智能手机。三星规划于2015年推出4K UHD的可挠式小尺寸面板,将应用于智能手机、平板等产品,我们可望于2015年下半,最迟2016年就会看到4K UHD分辨率的手机。