4K究竟是什麼？
關於4K，你了解多少？ 4倍於1080P的4096×2160分辨率？色彩更艷？畫面更銳更精細？價格更貴……相信很多人的理解止步於此。當然，對於大多數消費者知道這些已經夠了。但是，如果你就喜歡較真，刨根問底，是個技術發燒控，想多學一些，這些就顯得皮毛了。
實際上，4K不僅是一次分辨率的大升級，其影響遠遠超過之前1680×1050升級到1920×1080，從應用體驗、UI優化及性能上都提出了更嚴峻的挑戰。今天我們就來聊一聊這個時下最熱門的話題——4K。
想要了解4K產品，首先就要從4K圖像的相關標准入手。圖像的大小可以用像素分辨率來表示，例如1920*1080的分辨率就意味著圖像是由水平方向每行1920個像素以及垂直方向每列1080個像素組成的。 出於方便交流的原因，業界也常常以圖像水平方向上的像素值來表示圖片大小，而且為了簡化過程，一般情況下會用“K”來描述像素值，其中1K相當於1024個像素，幾K就是指圖像的水平方向每行像素值達到或者接近1024的幾倍。
點擊可查看4K完整圖像
這樣一來，4K圖像就是指水平方向每行像素值達到或者接近4096個的圖像，多數情況下特指4096*2160分辨率。 而根據使用範圍的不同，4K圖像也有各種各樣的衍生分辨率，例如Full Aperture 4K的4096*3112、Academy 4K的3656*2664以及UHDTV標準的3840*2160（眼熟吧？）等，都屬於4K分辨率的範疇。
如今最常見的4K分辨率有4096*2160和3840*2160兩種，前者主要用於數字電影領域，後者則多用在4K電視或者4K顯示器上。 採用3840*2160分辨率的電視或顯示器也叫做UHDTV標準產品，知道為什麼眼熟了吧。
UHDTV標準是由國際電信聯盟（ITU）制定 ，全稱是Ultra High Definition Television，也就是現在逛賣場常聽到的超高清電視。 與前一代1920*1080全高清分辨率的Full High Definition Television（即FHDTV）相比，UHDTV的分辨率剛好是FHDTV的四倍，在屏幕尺寸相同的情況下可以顯示更加精細的圖像，而且由於高寬比同樣是16：9，UHDTV標準產品也能很好地兼容FHDTV圖像，更容易被消費者接受。
16倍於1080P的7680*4320 8K輸出畫面
不過，嚴格意義來說，4K電視與UHDTV超高清電視並不能完全劃等號。 因為後者除了3840*2160分辨率外，還包含有7680*4320分辨率，也就是所謂的“8K”了。 因此，從技術上來說，4K電視屬於UHDTV，但是UHDTV卻不僅限於4K電視。 現在，電視或者顯示器廠商將宣傳重點放在“4K”而不是“UHD超高清”上，除了前者讀上去更逼格一些外，其中一個原因就是希望給未來的“8K”產品留出空間。
4K產品需要多高的刷新率？
對於4K分辨率來說，它只有水平方向像素值和垂直方向像素值兩個屬性，不過對4K電視和4K顯示器產品來說，除了分辨率要達標外，刷新率的高低也不容忽視。 刷新率是指屏幕圖像的更新速率，以往的CRT顯示器是依靠電子激發屏幕上的熒光粉顯示圖像的，但是由於同一時間只有一個像素點被點亮，要顯示一張完整的圖像，顯示器就必須在熒光粉余光熄滅前重新對其進行激發。
只是CRT顯示器的熒光粉余光維持時間實際上是很短的，因此電子必須在極短時間重新激發熒光粉，才能維持圖像的穩定，而這個激發的頻率就是我們現在常說的刷新率，如果刷新率不夠，CRT顯示器的畫面就會出現閃爍，看起來很不舒服。 一般來說，CRT顯示器的刷新率是越高越好，至少也要在85Hz以上，人眼才不會感覺到明顯的閃爍。
如今電視機和顯示器都已經走進了LCD液晶時代，LCD的工作原理與CRT完全不同，它更像是幻燈片，只是用LCD來取代了膠片。 LCD的像素點可以看作是單獨的開關，只需一次刷新動作就可以顯示穩定的圖像，完全可以做到只在圖像變化後才刷新屏幕。 現在LCD屏幕之所以還會以恆定的頻率刷新圖像，哪怕只是靜態圖像，更多的是處於產品兼容性的考慮，同時也有利於動態畫面的快速變換。 當然相比於“刷新率越高越好”的CRT屏幕，LCD屏幕對刷新率的要求無疑要低得多，基本上不低於24Hz就可以保證圖像的流暢。
因為人眼視覺殘留效果，我們可以用旋轉的LED燈帶做出這樣的圖案
那為什麼LCD屏幕需要24Hz以上的刷新率呢？ 實際上這是由人眼的視覺殘留時間或者說是視神經的反應時間決定的，這個時間大約是1/24秒，換句話說，當圖片的變換速度達到每秒鐘24幅的時候，由於視覺殘留效應，人眼看到的圖像不再是一幅幅的單獨畫面，而是一個連貫的動畫，這也就電影的原理以及視頻幀速多數是24FPS的主要原因。 由於LCD屏幕在圖像發生變化時需要重新刷新畫面，在播放每秒24FPS的視頻時，就需要每秒至少刷新24次屏幕，才能保證視頻的每一幀都出現在屏幕上，才能保證人眼看到連貫的圖像，這就是LCD屏幕的刷新率要求不低於24Hz的緣故。
對4K分辨率產品來也是同樣的道理，想要輸出流暢的4K分辨率動態圖像，屏幕刷新率同樣不能低於24Hz，因此以目前主流的兩種4K分辨率3840*2160以及4096*2160來說，它們就有24/25/30/50/60Hz等多種不同的刷新率規格，其中比較常見的是24Hz、30Hz和60Hz，前兩種常見於4K電視上，而60Hz的規格基本上只有PC顯示器或者是旗艦級電視產品才會用上。 至於為何會是這樣的安排，我們會在後續文章中給大家進行詳細講解。
哪些視頻接口可以輸出4K分辨率？
目前可以輸出4K分辨率的接口只有HDMI和DisplayPort，其中HDMI接口想要輸出刷新率4K分辨率，就必須使用支持HDMI 1.4a或更高標準的產品，可以輸出的4K分辨率規格最高為4096* 2160@24 Hz或者是3840*2160@30Hz；DisplayPort接口需要輸出4K分辨率的話要支持DP 1.2標標準，不過其最高可以輸出刷新率為60Hz的4096*2160以及3840*2160分辨率。
之所以會有這樣的區別，歸根到底是兩個接口對應的數據帶寬有所不同導致的，HDMI 1.4a接口的數據帶寬為10.2Gbps，而DP 1.2接口的數據帶寬高達21.6Gbps，是前者的兩倍多一點。 HDMI接口想要輸出60Hz刷新率的4K分辨率，只有等到HDMI 2.0接口正式登場後方方可實現，HDMI 2.0接口的數據帶寬為18Gbps，完全可以滿足60Hz刷新率下4K分辨率的輸出需求。
值得一說的是，目前HDMI接口和DP接口是產品能否在4K分辨率下輸出60Hz刷新率的最直觀區別，目前環境下僅配置HDMI接口的產品肯定不可以輸出60Hz刷新率下4K畫面，只有配置了DP接口的設備才有這個可能性。 現在多數主流級的4K電視的屏幕規格最高也就是3840*2160@30Hz，因此它們多數只配置了HDMI接口，只有少數旗艦級產品會配置DP接口，支持輸出60Hz刷新率的4K分辨率畫面。
輸出4K分辨率需要什麼硬件？
想要輸出4K分辨率的圖像，硬件方面的也不能含糊。 雖然較早之前就有聲稱可以解碼4K視頻的高清播放機，但是支持輸出4K分辨率的高清播放機也是在最近才開始登陸市場，而且大都只能輸出24Hz或者是30Hz的刷新率。 想要輸出60Hz刷新率下的4K圖像，目前PC仍然是最好的選擇。決定PC能否輸出4K分辨率的硬件是顯卡，目前只有Kepler架構、GCN架構或者是更新架構的獨立顯卡支持輸出4K分辨率，集顯平台方面則要用到Haswell架構處理器或者是Kaveri APU方能支持。
首先我們來看看集顯平台如何輸出4K分辨率，英特爾平台必須選用配置HD Graphics 4200/4400/4600/5000以及Iris Pro Graphics 5200、Iris Graphics 5100核芯顯卡的產品，也就是第四代Core i3 /i5/i7系列處理器。 這些核芯顯卡可以通過HDMI接口輸出4096*2304@24Hz以及3840*2160@24Hz的分辨率規格，想要輸出60Hz刷新率的4K分辨率，就必須使用DP接口進行輸出，最高可以輸出3840*2160 @60Hz的規格。
而且值得注意的是，移動版的U系列產品最高只能輸出3840*2160@30Hz的分辨率規格，Y系列在60Hz刷新率下只能輸出2560*1600分辨率，只有H系列也就是配置了Iris系列核心顯卡的產品才能輸出3840*2160@60Hz的分辨率規格。 至於上一代Ivy Bridge則最高只能輸出2560*1600，全部不支持輸出4K分辨率。
AMD的APU則要更好識別一些，只有搭配GCN架構圖形核心的產品才能支持4K分辨率，刷新率方面也是HDMI接口最高輸出30Hz，DP 1.2接口最高輸出60Hz，換句話說想要在APU平台上輸出4K分辨率，目前就只有使用Socket FM2+接口的Kaveri APU可以選擇了。
順帶一提的是，結構基於APU平台的PS4以及Xbox One都支持4K分辨率，不過由於他們都沒有配置DP 1.2接口，因此即便可以輸出4K分辨率的視頻信號，那最多也就是30Hz的刷新率，基本上只有視頻播放以及靜態圖片瀏覽等地方會用上，4K遊戲還是不要想了。
獨顯平台方面，首先我們來看看NVIDIA顯卡產品，從Kepler架構的產品開始就基本具備了4K分辨率輸出能力，不過更早之前的Fermi架構產品就無能為力了，最高只能輸出2560*1600分辨率。 同樣地，輸出3840*2160@60Hz的規格需要標配DP 1.2接口的產品，按照公版產品的話要到GTX 650 Ti Boost以上才會標配DP接口。
AMD顯卡方面需要GCN架構產品，HDMI接口最高可以輸出4096*2160@30Hz規格，DP接口則可以輸出4096*2160@60Hz規格。 由於AMD在入門級GCN獨顯上也有配置DP 1.2接口，因此AMD獨顯平台上輸出60Hz刷新率的4K分辨率在成本上要低一些。
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