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世界首台Ultra HD蓝光播放器,背后又有着怎样的故事?

影音新生活2018-11-10 14:50:45
编者按:
本文翻译自松下日本官网的UBZ1开发者访谈,原文共三篇,分别为画质篇、音质篇与设计篇。如今Ultra HD蓝光(超高清蓝光)已陆续上市,4K+HDR时代终于来临,但相信很多人对Ultra HD蓝光依然知之甚少。因此,希望本篇对两位松下影像工程师的访谈,能够让大家对Ultra HD蓝光技术有进一步的认识。
以下是原文:
前言
松下DMR-UBZ1是世界首台Ultra HD蓝光播放器。作为DIGA系列历史上画质与音质最高的旗舰型号,DMR-UBZ1开发过程背后又有着怎样的故事呢?
(左,则竹俊哉;右,甲野和彦)
甲野和彦:隶属于家庭娱乐视频事业部视频业务单元视频产品技术部,曾参与CD、DVD、蓝光的相关产品开发。

则竹俊哉:隶属于松下AVC网络技术公司技术本部AV & ICT开发发展技术平台中心开发部新产品开发课开发1系,曾负责VHS视频信号电路的研发,主攻图像处理。
Ultra HD是最高规格的视觉享受
(提问方)——UBZ1是世界第一台对应Ultra HD蓝光规格的播放器,这一规格的特点在哪里呢?

甲野:Ultra HD俗称4K蓝光,由蓝光的全高清Full HD(1080P)分辨率提升至了4K分辨率水平。此外视频信号的动态范围、对比度区间有了10倍到100倍的提升。色彩再生范围也提升至原来的两倍左右,所以说不只是分辨率,包括色彩、亮度方面的综合画质水平都有了大幅度的提升。

还有一点,Ultra HD蓝光的码率也非常高。最近网络视频十分流行,UBZ1也在积极扩展这一方便的功能——话虽这样讲,但网络视频的码率是受硬件条件限制的。Ultra HD蓝光使用封装载体(光碟等),可以保证视频码率在100Mbps下的稳定播放,其编码对应最新的HEVC技术。现在4K的话题非常流行,4K影视热度很高,但是与之对应的4K资源非常少。Ultra HD蓝光支持的码率之高,可以提供与专业摄像机所拍摄的4K原片不相上下的视频品质。

此外,色彩再现范围与HDR水平的提升会给用户带来从未有过的体验。现在的DVD、蓝光与高清视频采用的多是标准动态范围,而新的HDR视频很多人还没有体验过。Ultra HD蓝光的好处之一就是能让人体会到这些。举例来说:想表达明亮光束的时候可以用色彩的鲜艳程度来代替单调的白色。普通的电视虽说也能表现明亮的场景,但此时暗部细节会丢失,光的过渡也会十分生硬。相比之下,HDR模式可以同时表现非常鲜明的光亮与暗部细节,给人完全不同的体验。HDR视频是具有真实感,更加贴近现实世界肉眼所见以及感受的格式。习惯了这种技术之后再看日常生活中的景色:比如抬头看看天空时,就会感到这里那里都开了HDR模式一样(笑)。毕竟HDR模式下展示的天空跟实际存在的天空看上去都差不多。

即便在动画作品中也可以导入HDR,不知道动画制作人会不会接受这种新的格式呢?也许HDR技术会创造崭新的动画场景也说不定呢。

则竹:色域范围的增加对动画制作来说无疑是个好消息,动画原本就是色彩丰富的世界嘛。表达光亮时可以不再拘束于一片白色,而是通过丰富的色彩变化与更宽广的色域去实现。非常期待动画中用上这个功能。

甲野:在视听方面HDR属于新型技术,我非常好奇影视制作人会如何应用它。能够正确的理解这项技术的话我想也能刺激制作人们的想象力吧。所以说,如果有制作人愿意以全新的视觉冲击力来挑战新作品的话,那这个事情就很有意思了。技术进步与影视制作就像自行车的两个轮子,技术的革新势必会带来崭新的作品。
技术的进步带来的不仅是分辨率与信噪比的提升
——从DVD到蓝光再到Ultra HD,其分辨率都有大幅度提升,这方面DIGA系列有哪些画质技术上的进步呢?

则竹:DVD,在标准分辨率下可达10Mbps左右的码率,以现在的标准去衡量的话绝对算不上是高画质。另外它所采用的多是隔行扫描标准,用现在的放映设备播放时还要进行I/P转换——这就考验其降噪水平了。

由DVD变成蓝光后逐行扫描成为主流,虽说还有一部分隔行扫描的素材,但蓝光时代I/P转换技术就没以前那么重要了。另外蓝光的码率提升到了40Mbps、视频压缩格式也进化为H.264,噪点大幅下降,降噪处理的重要性也没那么高了。

那么重点来了——对于蓝光来说最重要的是色彩处理。常见的视频压缩格式虽然以全分辨率收录亮度信息、色彩信息则是以“4:2:0”的格式进行记录,相当于其分辨率只有2K标准。所以视频再生的关键变成了如何将色彩还原至原有的分辨率。我们从蓝光时代开始,将技术开发中心从DVD时代的I/P与噪点抑制转为色彩信号复原。在DVD时代,因为原信号的噪点就很多,所以降低噪点是重点。蓝光的S/N(信噪比)有了明显提升,因为信号S的比重提高,S/N的水平自然就提高了。但对色彩信号来说,原始信号S与噪点N的比重并没有改变,所以视频再生的关键变成如何更加忠实的再现原信号。从DVD发展到蓝光,视频处理的重点也发生了重大变化。

发展到Ultra HD时代后技术的重点不再是S/N的处理,而是色阶提升到10bit以上所带来的问题。我们在蓝光时代曾经发开出名为MGVC的高色阶提升技术,在此基础上研发Ultra HD的相关技术可以说水到渠成。比如说用HDMI端口连接高清电视时信号一般会被限制在8bit,在我们的UBZ1上播放Ultra HD蓝光时可以自动切换视频至保证以10bit精度进行播放,这样就避免了画质下降。这也可以说是从MGVC的基础上衍生出来的Ultra HD技术吧。
忠实再现影视制作者的意图
——UBZ1的画质研发是以怎样的思路进行的?

甲野:DIGA的画质研发思路是“忠实于原画”。这个思路从蓝光时代就已经有了,开发思路可以说基本一致。影视制作者的作品以及他的意图如何能最大限度地还原给用户,这是我们的初衷。从DVD到蓝光,再从蓝光到Ultra HD,作品的品质不断提升,而Ultra HD优秀的载体特性也会吸引更加优秀的作品。4K、HDR、广色域等丰富的视频信息浓缩到一张光盘之中,将其中的内容正确而精准地表达给用户便是画质研发的目标。



(UBZ1开发者访谈之HDR技术讲解)


——这次用了怎样的技术去提升Ultra HD蓝光的画质?

则竹:即便是4K分辨率的素材,其色彩信号也是以相当于2K分辨率的程度压缩进去的,如果将其还原为4K分辨率是画质处理的重点。UBZ1在现有技术的基础上加入了色度提升增强版技术,使其提升到4K分辨率的色彩信息。其关键是BT.2020规格——这是一种色域规格,他改变了原始信号压缩为2K信号时的传统做法。所以在面对不同的素材时,我们会统一提升到相同的规格,利用色度提升增强版再加上4K分辨率,达到符合BT.2020规格的标准。

另外,输出HDR视频时虽说UBZ1可以将其完全还原,但现在世界上支持HDR的电视还很少。所以为了在那些还未支持HDR的4K电视上也能欣赏HDR作品,我们开发了转换技术。

甲野:这属于松下独家的技术,也是我们开发的重点,其中活用了则竹常年积累的视频处理经验。原本HDR作品应该在HDR电视机上欣赏,可现实中这种电视还太少。买了UBZ1后因为电视不对应HDR格式所以没法体验,这种感觉就太可惜了,所以我们针对性地开发了独家的动态对比度转化技术来改善这个问题。
向用户展现4K素材的最高品质
——作为世界第一台Ultra HD蓝光的对应机型,应如何向全世界的用户表达你们的想法呢?

甲野:我们的执念与其说是开发世界第一台主机,不如说是做一台能够展现4K素材最高品质的机器。现在4K成为热门话题基本是在电视机平台上面,正儿八经的4K影视作品可以说非常少。Ultra HD 蓝光的话可以提供最高规格的4K作品,这是产品开发的起点。途中HDR技术开始兴起——通过对HDR技术的研究,我们认为可以借此革新影视作品给人带来的冲击力,并在这些技术的基础上向全世界用户带来全新的视听体验。此外,UBZ1这样的旗舰型产品定价肯定不会很低,让客户感到这台主机的购买价值也是产品开发的动力。所以说开发人员首先从用户的角度上去思考并感受产品打开的过程。虽说UBZ1是世界首台Ultra HD 蓝光播放器,但未来的产品也会逐渐对应这种规格。希望到那时UBZ1会变成一台有纪念价值的高端收藏品。

——为了提高画质开发了新的4K引擎。

甲野:在蓝光时代消费级产品的视频引擎为“色度提升技术”,旗舰级产品则是“色度提升增强版”。“色度提升增强版”是我们色彩处理技术的最高峰,是凝缩了所有技术精华的产品。在此基础上我们开发了4K版本的“4K色度提升增强版”。

则竹:我们开发的全高清系统在现有的DIGA系列产品中几乎可以实现全域画质还原。在现有技术基础上使其对应4K格式,这就是全新的4K引擎。所以说这不是单纯的分辨率提升,而是从一开始就保持了相当高的画质水准。

——关于画质、功能还有其它方面的改进么?

则竹:UBZ1是时隔两年后新发布的旗舰级产品,实际上这两年里消费级产品的画质一直在进步。去年一种称为“W超解码”的新技术投入应用,这是前年机型BZT9600上所没有的。UBZ1上也集成了这个技术,所以除了Ultra HD 蓝光的功能外,播放老式蓝光光碟时其画质比上一代BZT9600也有提升。
Ultra HD蓝光今后的发展值得期待

——请说明一下画质开发所遇到的难点。


甲野:开发UBZ1时Ultra HD蓝光的规格尚未确定,可以说产品开发与规格制定是并行进行的。此次加入的HDR技术未曾有过,这方面也需要从零开始。没有规格、没有作品、没有知识——可以说一切都是从0开始摸索。所有研发从0开始并行推进,在没有规格的情况下边预测边执行。在此基础上,也与其它厂商一同推进Ultra HD 蓝光的规格化与商品化。

则竹:虽说加入了HDR、BT.2020这些新技术,但是整体上看重点并不只有这两个。考虑到现有的影视资源,我们在规格转换、画面合成等方面也做了很多工作。开发过程中,Ultra HD 蓝光的规格尚不确定,为了明确新规格与老规格间的关系可以说费了很多功夫(苦笑)。影视技术的传承非常复杂,处理起来很是棘手。为了处理好这些问题并融合新技术进去,可以说下了很多力气。


甲野:从头开始重新研究各种现有的规格也是一个不错的学习(笑)。

——最后请向用户们简单阐述UBZ1的画质优势吧。

甲野:首先UBZ1是世界首台支持Ultra HD 蓝光规格的播放器,4K全高清视频、HDR等技术的加入将会给大家带来前所未有的视听体验。此外Ultra HD 蓝光的品质远超现有的蓝光,画面变好的同时音质也有所提升。所以说UBZ1集成了上一代旗舰BZT9600优秀的音质,能给大家最好的听觉享受。

则竹:站在开发者的角度上,我想今后的HDR影音资源会更加丰富。这个技术会带来极大的视频品质提升,希望用户们能够享受到我们技术研发的成果。

甲野:松下所开发的高画质技术并不是纸上谈兵。无论怎样的影视载体都可以通过UBZ1实现画质的提升。今后画质开发的重点将是Ultra HD 蓝光与HDR,我们将对这两个课题持续研究下去。个人来讲我非常期待Ultra HD 蓝光的进一步发展,希望以后也能向用户们展示其优点。

(未完待续。下一篇,音质篇)
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