2015年下半年開始,包括傳輸器、線纜、矩陣交換機和拼接處理器產品在內的大屏信號處理產業開始加速跑步進入“4K”時代。這在一個4K應用依然匱乏的背景下,形成了一道特殊風景。
從顯示設備看,4K加速普及
2015年國內液晶電視機產品的4K銷量占比突破三成,若以年底新品的4K機種占比看,則達到了8成。從成本看,40英寸以上液晶顯示設備,無論電視機還是拼接單元都可以做到4K較2K成本增幅在1成左右的“超低差價”。
大屏液晶顯示系統中,超過6成的成本與分辨率關系不大,或者4K與2K機種成本相當:例如背光源、機殼部件、音響部件、主流的智能配置、屏幕的偏光片、濾光膜、導光板等。這其實導致了,只要液晶TFT結構在4K標準上成品率達到傳統2K的水平,液晶顯示設備2K和4K的區分將主要由信號輸入輸出部分決定——而信號接口超前配置則是行業產品設計的慣例。
所以,2015年4K液晶大規模普及,且價格并不顯著高于2K產品。如果成本相當,那么消費者是選擇2K還是4K,將不需要任何討論。這與產品實際應用環境、實際應用中4K被用到多少,已經沒有必然關系。
液晶電視行業的這種特點也影響到了液晶拼接產品。現在新推出的液晶拼接單元,多數主打4K概念。液晶拼接轉向4K,與其行業性核心技術“窄邊”沒有直接關系。2K和4K之間并不意味著技術難度的增長,同時也不意味著成本的劇烈變化。在同等價位下,“選好不選次”的邏輯使得,4K最終成為行業標準將是水到渠成的事情。
將視野從液晶顯示轉向更為寬廣的領域,如DLP拼接、投影邊緣融合,或者小間距LED系統,雖然這些領域單元級別的4K產品還是鳳毛麟角。甚至,由于技術和成本的問題(液晶4K化恰無這個問題),這些領域做到單元4K化還有漫漫長路。不過,從整體應用角度看,很多大屏工程、尤其是高端工程都早已達到4K乃至更高的像素數量。
拼接類型的顯示工程,一大特點就是:單體單元顯示性能不足時(顯示面積、分辨率、亮度),以多個顯示單元合作的方式實現預期效果。如投影機融合顯示,可以提升亮度,且在有限面積內幾乎無限提升分辨率能力。這種工程系統的特點,使得4K對于大屏顯示系統而言,更多的時候是“一半偽命題”。
因為,作為整個系統,大屏工程從來不畏懼高分辨率要求,可以輕松實現任意高的分辨率水平,4K只是很低的標準;但是,如果從顯示單元器件看,的確僅有液晶拼接真正規模性的進入了4K大門。
4K成為應用標準,信號處理才是瓶頸
既然任何一個大屏工程,都可以通過適當的技術選擇,在顯示單元分辨率不高的情況下,輕松實現4K效果;那么也就決定了,這個行業4K應用能否大規模普及的技術性瓶頸將出現在“信號處理”產品上。
首先,信號處理設備要實現4K信號的有效傳輸。這包括傳輸距離和失真方面的技術要求,也包括不同輸入源信號選擇和切換的速度、時效要求。后者對應于4K切換器,或者千兆光纖交換機。而從傳統視頻墻工程體系看,采用專業的4K切換器具有系統上的便捷性——甚至可以以此為基礎改造既有系統為新標準。
對于一個16路的切換器,其輸入輸出是2K還是4K分辨率,意味著4倍的背板帶寬需求的增長。這顯然會增加設備內部通信系統的成本和難度。一個有效的方法是,4K信號全面采用h.265編碼技術。這種新技術將有效壓縮4K信號傳輸中消耗的帶寬,進而在有限的技術難度下實現4K信號的高速交換。
第二,大屏系統信號處理的關鍵依然是拼接處理器。與切換器比較,信號處理設備不僅要實現4K信號的輸入、輸出,而且還要實現信號的處理。后者要求對高壓縮編碼的信號解壓縮和編碼。這一過程沒有任何新技術可以抵消4K和2K之間高達4倍的數據量變化。
亦是說,4K大屏拼接處理器的難點,即是能夠處理4倍以上的數據量。而且要求基本做到數據計算的高即時性。這顯然使得16路或者32路等接近極限的拼接處理器,很難直接過渡到4K標準。所以,市場的現實是,很多廠商的4K拼接處理器是從4路輸入產品開始的。
第三,一個理想的4K大屏顯示系統,還需要比4K更為強大的輸出能力。這個比4K更為強大的輸出能力是什么呢?即,如果一個系統要求把4路4K信號,平鋪到一個16k*2k的、由16個2k*1k單元組成的視頻墻上(同時又其它4K信號疊加和窗口顯示),輸出系統的最終總分辨率將高達16k*2k。如果這個視頻墻要體現出最好的清晰度效果,就要實現點對點的分辨率信號供給,這對于拼接處理器的輸出性能、后續畫面分割器的輸入性能都是一個巨大的挑戰。
現在,一個比較理想的做法是:多個拼接處理器協同工作、一個拼接處理器采用多輸出口輸出4K級別的子畫面給多個畫面分割器,使用支持4K標準輸入的畫面分割器產品。
通過以上分析可以看出,4K大屏系統的難點實際落在:第一,4K信號的拼接處理,第二,超4K信號輸出和大屏系統信號逐點清晰顯示上。尤其是后者,才是最終決定一個龐大的大屏工程,能否最終實現對“4K信號最佳效果支持”的關鍵。
當然,信號處理行業并不畏懼這些困難。因為,有挑戰意義的工程需求,才有不斷進步的創新空間,也意味著企業可以獲得更為豐厚的利潤。
預期驅動,關鍵行業4K需求升溫
有多少客戶已經在面臨4K信號的實際需求呢?這個問題的答案是一個非常低的數值。因為,從4K推動最強的廣電系統看,除了少數電影項目非常喜歡4K外,更大規模的電視臺市場還處于對2K投入的消化階段——從成本角度看,很難說服這些客戶更新全套的4K標準。
但是,另一個角度看,4K應是未來顯示行業的基本標準。首先,人類對顯示性能的極限追求從未停止過。而現在普及的2K產品,還不能很好的消除“畫面顆粒感”這個顯示效果瓶頸。甚至,即便是4K也不能達到真正的理想畫質效果:未來還會有8K,乃至更高的標準。
第二,對細節的追求,除了有視覺意義外,還有很多更為廣泛的意義。例如科學研究或者工業仿真應用中,更多細節的細膩展示,本身就意味著大屏系統作為生產設備,其生產力能力的提升。即便是安防這樣的重視成本的系統,在關鍵節點和應用中,更高的分辨率也能提供更為充分的細節信息,尤其是智能安防、基于行為識別的自主安防風險控制系統,對視頻信號的解析力要求將會更高——事實上,高分辨率和寬亮度動態適應,依然是安防監視系統最核心的技術提升方向。
正是以上這些可能的效果預期,使得雖然今天市場上真實的4K應用還在起步階段,但是超過一半的大屏客戶會對4K感興趣——興趣即是潛在市場購買力。這一點已經成為行業共識。例如廣電產業,在預算允許的情況下,客戶幾乎會100%選購4K產品:因為,大屏系統不是“日日換新”的消費品,為新標準超前買單,具有較強的系統保值意義。
同時,4K電視的普及,已經客觀上培養起了最終消費群體對4K概念的認可,并構建了一個從內容到硬件的完整的產業體系。這個產業體系的能量正在向廣告、演藝背景墻、工業應用等領域擴張,并逐漸形成4K應用,規模效應下的“成本低廉化”。
總之,大屏系統4K化還是一個具有很強前瞻性的課題。但是從整個產業的趨勢、上下游準備和消費認可角度看,4K的普及卻也毫無懸念。或者說,大屏4K系統,現在處于一個“強預期驅動”模式之下。這一強預期狀態,將大力推動4K信號處理設備的創新與發展。