逐漸進入到成熟與普及，4K HDR家用投影技術探討

在家庭影院系統構建之中，大畫面顯示系統是必不可少的關鍵因素。相對於抽象的聲音，更為直觀的畫面能夠帶給用戶更加直接的感官體驗。而投影系統發展至今，依然是家庭影院大畫面顯示系統的首選。進入到4K HDR的年代，儘管平板電視不斷向著更大尺寸邁進，但100英寸的機型仍然鮮見，而價格也並非一般玩家能夠接受，因此投影系統依然是當今的主流。

從去年初開始，我們就開始籌備關於4K HDR家庭影院投影機方面的大型橫向測評，卻一直都沒有找到合適的時間段，最主要的原因不外是4K HDR技術融入到家用投影方面的時間確實遠遠不及平板電視，直到今年初，終於看到萬元以內級別4K投影機的不斷湧現，家庭影院投影機有望在今年全面走入4K的普及化。

於是，我們決定在4月與5月刊為大家帶來關於4K HDR家庭影院投影機方面的專題策劃，本期將會集中在4K HDR家用投影技術方面的探討，下一期則是關於主流入門4K HDR投影機方面的大型綜合測評，屆時將有多個投影機品牌的入門機型和主流機型參與其中，進行正面角逐。

測評包括客觀專業測試與主觀實際觀看兩個階段，並會特別邀請影音行業中的視頻技術專家、影音愛好者、玩家與我們共同探索每一台4K HDR家庭影院投影機的潛力和特點。

最初的關注點在4K，卻並未引來太多的關注

一直以來，關於家庭影院投影技術方面的焦點似乎都脫離不了畫面解析度，從標清、720p高清到1080p全高清，再到如今的4K超高清。我們並不是說畫面的解析度不重要，越高的解析度，畫面所能呈現出來的細節就越豐富，但如果僅僅以100-150英寸常規的家庭影院投影幕顯示尺寸而論，加上觀看距離的因素，是否每一位用戶都能感受到從1080p全高清升級到4K超高清所帶來的畫質飛躍，恐怕就很難說了，再加上4K投影剛剛在市場露面，價格也並非平易近人，因此並沒有引來太多的關注。

那麼究竟怎樣的畫面解析度能夠稱得上4K超高清？在4K投影機進入到家用市場之中，我們發現這些4K投影機有兩種解析度，分別是3840×2160以及4096×2160。這就讓不少影音愛好者不知道應該選擇哪一種了。

事實上，這兩種4K解析度都可以稱作4K超高清，均擁有4倍於1080p全高清的畫面精度。其中，3840×2160屬於電視廣播與藍光製作方面的UHD標準，4096×2160則屬於專業數字電影院的DCI標準。

由於目前我們絕大部分能夠獲取的4K節目源都是採用3840×2160規格，而絕大部分的電影都是採取Ultra-Wide 4K標準，也就是3840×1600，因此這兩種不同4K解析度的投影機都能兼容播放，只是4096×2160的機型，會在屏幕左右兩側留有一條黑邊，但由於投射的屏幕都是16:9的，這兩條黑邊都會在屏幕之外，實際上並不會對畫面觀看帶來什麼影響，不過需要注意在安裝調整畫面大小的時候應該按照16:9的比例，否則投射畫面將會小於屏幕本身。

話說回來，以往不管是720p還是1080p都只有一種解析度的表達形式，為什麼到了4K年代就變成兩種？主要原因在於在4K剛剛進入到家庭影院的時候，實際上並沒有3840×2160規格的超高清顯示晶元，此時只能夠藉助DCI領域的顯示晶元，也就是4096×2160規格，或者透過1920×1080全高清晶元進行處理所得到的3840×2160規格。正是這個原因，就在當時引起了原生4K與非原生4K投影的爭議。

不過到了今天，隨著技術的發展，即使是1920×1080全高清晶元進行處理所得到的4K超高清畫面實際上與原生4K晶元在畫面精度方面並不會有太過明顯的差異，即使投射在150英寸的大畫面之上。更何況對於如今的4K投影機，更多人的關注點都在色彩與動態範圍呈現方面。因此，投影機是否採用原生4K顯示晶元，又或者採用4K增強或處理的方式，已經變得不是那麼重要了。

4K不只是解析度的躍升，

你能看到的還包括色彩的明顯增強

4K所帶給我們的畫面提升絕對不是簡單的解析度，其中在色彩方面的提升讓4K畫面所呈現的色彩更具活力，更加鮮艷與濃郁，更加貼近我們日常觀看到的自然色彩。從技術層面來說，1080p全高清在色彩方面執行的是BT.709標準，而到了4K年代色彩標準則以BT.2020為標準。從標準規範上，BT.2020標準要比BT.709高出許多，特別是在色彩方面，甚至在一定程度上來說，目前真正能夠達到BT.2020色彩標準的家庭影院投影機還沒出現，以至於不少中高端機型將標準下放至數字電影的DCI-P3標準。不過即便如此，DCI-P3標準也要比BT.709標準高上不少。

在高清的年代，身為用戶的你是否曾經為了是否選擇色域範圍更廣的投影機原生色彩配置，還是說色域範圍明顯較小但更符合BT.709標準的色彩配置而煩惱？從理論上的角度而言，答案毫無疑問是後者，因為在高清電視廣播與藍光節目源的製作端，影片是透過BT.709標準來製作的，投影機方面選擇接近於BT.709標準的色彩配置更能真實還原出影片在經過後期製作的真實色彩。

不過，隨著投影機技術的不斷開拓，尤其是在光源方面的突破，LED與激光光源甚至是常用的高壓水銀燈泡許多都能輕鬆地突破BT.709標準，如果繼續按照BT.709標準來調整，單單從人眼主觀判斷的角度而言，整體色彩就相對較為清淡，對於不少「好色」的影音愛好者則很難滿足。

進入到4K年代，由於標準的色域規範BT.2020或DCI-P3要遠遠大於BT.709標準，這方面的問題就已經不再是一個問題了，我們需要考慮的是盡量讓投影機的色域達到BT.2020或DCI-P3就能夠得到既標準又鮮艷的畫面色彩。此外，還需要強調的是，不管是高清還是4K超高清，灰階白平衡方面都是採用D65標準，這點對於有一定畫面調校經驗的影音愛好者又或者專業的視頻調校人員來說就相當熟悉，一定程度上減輕了畫面調校的難度。

色彩方面的增強，

除了色域範圍，還有色深

4K在色彩方面的提升還遠遠不只是色域範圍，在色彩深度方面也有了顯著的增強，也就是畫面所能顯示出來的色彩數量得到了大幅度的增加。以往高清年代，家庭影院投影機所能接收到的色彩信號是8bit的信號，也就是說能夠顯示大概1600萬多種色彩，而到了4K超高清年代，家庭影院投影機則能夠顯示10bit甚至12bit的色彩。以目前UHD 4K超高清藍光片源的實際情況而言，現階段還屬於10bit色深，即使沒有12bit那麼多種的色彩變化，但相比不到2000萬種色彩的8bit色彩信號，10bit信號則能夠顯示出10.7億左右的色彩。

因此，4K畫面在色彩方面的刻畫力提升是顯而易見的，同時也使得不同色彩之間的過渡變得更加順滑與流暢，並不會出現畫面斷層的問題，例如還原傍晚的天空又或者浩瀚的大海。值得留意的一點，當我們在播放UHD 4K超高清藍光大片的時候，畫面色彩表現力更強，但往往都會處於HDR高動態範圍的顯示狀態之下。這也表示了廣色域、高色深需要和HDR高動態範圍掛鉤，如果播放的是4K非HDR的片源，它所呈現出來的畫面則還是停留在BT.709色域與8bit色深的狀態。由此可見，HDR對於4K顯示畫面潛力的釋放起到了很重要的作用。

真正讓4K再度回歸到我們眼前的，

是HDR高動態範圍技術

這兩年間，促進4K家庭影院投影機不斷出現的主要驅動力莫過於4K HDR影視資源的大量出現，除了在國內外的網路流媒體服務平台，還包括UHD 4K超高清藍光方面。其中，HDR高動態範圍技術成為了核心驅動力。這裡所提及的HDR高動態範圍還僅僅停留在目前支持度最高的HDR 10規格。現階段，4K HDR家用投影機都能夠支持HDR 10規格，而正好在節目源方面也是以HDR 10為主流。從技術層面上來說，HDR 10屬於HDR技術當中較低的規格，但是相比高清時代的SDR標準動態範圍還是有了明顯的提升。

HDR高動態範圍在畫面表現上的特點是在暗部與高光細節方面的延伸與以往相比有了很大的提升。從直觀的觀看角度來說，HDR畫面當中的黑色要更深沉，暗部細節層次過渡更為豐富，高光能量感更強，高光方面的細節變化也更加突出。整體來說，HDR畫面讓我們所能觀看到的影像更為接近於人眼所觀看到的畫面，最終的目的就是創造出一個如同觀看窗戶外景色一般的逼真影像。而從理論上來說，HDR所能呈現的畫面亮度的變化範圍為峰值亮度≥1000cd/平方米(nit)，最小亮度≤0.005cd/㎡，相比SDR的0.1-100cd/㎡有了極大的提升。

前面我們曾提到，現階段家庭影院投影機主要還停留在HDR10的發展階段。事實上，根據ITU-R國際電信聯盟所推出的兩個HDR推薦規範BT.2100與BT.2390，我們可以了解到，實際上HDR10、Dolby Vision與HLG都屬於符合規範要求的HDR規格，三者各自有相應的特點。

其中HDR10屬於開源性質的規格，技術指標較低，但兼容性較強；Dolby Vision屬於杜比實驗室的專利技術，技術指標最高，但目前家庭影院投影機仍沒有機型能夠支持；HLG屬於歐洲甚至未來其他地區電視廣播所採用的HDR技術，兼容性強，也獲得了部分家庭影院投影機的支持。此外，更加重要的是，HDR技術規範仍然在不斷優化之中，陸續有新的HDR規格出現，但我們認為不管HDR技術的發展如何，對於現階段的家庭影院投影機而言，首先需要解決的一個問題在於如何增強本身的動態範圍，其中就包括了難度相當高的畫面亮度提升的問題。

提升畫面亮度，

成為家庭影院投影系統未來發展的關鍵點

隨著光源與顯示晶元技術的不斷發展，家庭影院投影機本身的性能已經較早期有了不少的提升，其中最突出的一點在於光輸出方面，從原本的1000-2000流明，已經逐步提升至2000-5000流明，投射在100-150英寸的大屏幕上所呈現出來的畫面峰值亮度大多超過了SDR標準動態範圍100-120cd/㎡的最高亮度水平。

因此，當4K家庭影院投影機開始兼容HDR10之後，這一部分的高光能量終於能夠充分釋放出來，不過這次遇到的問題則剛好相反，投影機的性能達不到標準要求。目前，普遍的家庭影院投影機當投射120英寸的大畫面時，畫面亮度大部分都沒能超過500cd/㎡，還沒能達到HDR10所要求的1000cd/㎡。因此，這也成為了家庭影院投影機未來發展的主要方向，如何在輸出亮度方面進一步取得突破。

控制好漏光，獲得優秀的黑位下潛，

是當前家庭影院投影系統不能忽視之處

要充分發揮HDR高動態範圍畫面的特點，除了投影系統的畫面亮度足夠之外，還需要獲得足夠深沉的黑色。根據目前不少HDR電影大片製作的特性，不難f發現許多細節都集中在暗部，投影機黑色的延展就顯得更為重要了。對於投影系統而言，首先我們應該控制好觀看環境的光線，盡量在全黑的遮光環境下觀看，避免外界光線或室內燈光直射屏幕，否則輕微的光線干擾就會嚴重影響整個畫面的黑位表現力。其次，我們應該選擇黑位控制得更好的家庭影院投影機。對於家庭影院投影機來說，要獲得更好的黑色下潛，實際上也屬於控制漏光，不管在顯示晶元部分還是光路投射部分。這也是判斷一款家庭影院投影機性能是否優秀的主要參照標準之一。

合理的EOTF配置與控制，

是絕大部分家庭影院投影機容易忽略的地方

除了前面所提及的兩點，家庭影院投影機想要充分展現HDR畫面的特點，還需要考慮合理的EOTF(電光轉換函數)，也就是Gamma的配置與控制，簡單的來說就是要處理好畫面由暗轉亮的變化速度。如果說投影機的峰值亮度與黑位決定了投影機動態範圍中的黑白兩端，那麼EOTF則決定了動態範圍這條變化曲線的走勢，就是究竟哪一段應該維持在較暗之處，哪一段應該迅速提升亮度而讓畫面處於較亮的狀態之上。

國際上，目前針對HDR的EOTF設定擁有相對應的ST.2084規範，但由於家庭影院投影機的情況有些特殊，高光部分無法達到HDR10的基本要求，再加上不同投影機本身的性能也不一樣，導致了各家在EOTF的預設上各不相同。但是我們希望各大品牌應該盡量開放EOTF的調整控制功能，讓我們能夠對EOTF進行最優化的調整以充分發揮投影機本身的潛能。此外，投影機是否能夠兼容處理HDR節目源後制過程中的相關元數據也是十分重要的部分。

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