技術與週邊成熟，超高清應用蓄勢待發
- DIGITIMES企劃
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由於Full HD(全高清)已成為影像處理器的基本規格，能夠提供1080p解析度的視訊輸出能力，許多顯示面板廠商開始開發Ultra HD(UHD，超高清)面板，帶動4K影像處理器的需求提升，在電視、電腦、平板、手機、相機等資訊產品領域，都有廠商陸續推出4K視訊處理器的解決方案，讓影像拍攝邁向更高層次…
電視機產品往4K發展已成趨勢，然相關電視節目、影片等內容產業還未普及，因此許多Content Creation(內容創造)的產品也紛紛問世，如4K單眼相機、攝錄影機，以及4K影視播放器等。
在相機類產品部分，目前800萬以上畫素的數位相機，其實都具備拍攝4K (3840x2160或4096x2160)解析度以上的靜態照片(Photo)的能力，但攝錄4K動態畫面(Video)時，可能就力有未逮(例如Nikon V1利用高速拍攝功能只能錄1秒)。為進入4K的相機市場，廠商近期紛紛推出了「專業級4K」(可達60fps，每秒60張)，和「消費級4K」(24fps以下)的產品。
專業級4K的攝影機，主打Cinema等級。例如Canon EOS C500、Sony PMW-F5、PXW-Z100、JVC GY-HMQ10/30…等等，甚至Sony PMW-F65還支援高達8K UHD的水準，這類產品主要供給專業電影、電視攝影師使用。而在專業DSLR(單眼相機)部份，目前有Canon EOS-1D C (可達24fps，採Motion JPEG格式)。
在消費級4K攝影機部份，有Sony FDR-AX1，率先支援HDMI 2.0標準。而GoPro推出的Hero3+ Black Edition運動型相機，採1,200萬畫素鏡頭，可拍攝最高達4096x2160 (12fps)的解析度，售價399.99美元，為目前最親民的價格。另PC專用Webcam/IP cam產品部份，有Point Grey的Flea3產品，號稱世上最小的4K Webcam，採USB 3.0介面，能錄製4096x2160 (21fps)的畫面。
除了Camera類的產品，4K Media Player (播放機)也已問世。如Sony FMP-X1，內建Gb級網路埠、2TB硬碟、售價699美元，可搭配Sony自家4款4K UHD TV使用，並連接到Sony經營的4K網路影視服務，並訂閱影片之後，即可播放其提供的4K超高畫質電影數位內容。
4K視訊拍攝的核心 – Camera / Image Processor
當今的行車紀錄器/IP Camera(監控相機)/運動型相機/Webcam等產品，大多已具有Full HD的拍攝能力。採用的影像/視訊處理器包含: 安霸(Ambarella)、聯詠(Novatek)、瑞芯微(Rockchip)…等廠商。目前市面上超過半數的Full HD行車紀錄器，採用的是安霸的1080p等級的解決方案(如A2s)，包含PaPaGO(研勤)、MIO(宇達)、GoPro、Abee(快譯通)、Aiptek(天瀚)、HP(惠普)…等等。
由於4K的影像資料量更龐大(是一般Full HD 的4倍)，要如何處理這樣大量的資料，以專業相機廠商來說，是透過多顆處理器來達成。例如上述的Canon EOS-1D C DSLR就是採用自家研發的雙DIGIC 5+影像處理引擎，來錄製4K等級的影像。而JVC早在2010年就發表的JCY0246影像處理器，係採用40nm製程，體積縮小許多，支援HDMI 1.4、提供4K (60fps)的拍攝能力，可應用到手持式家用攝影機(Handycam)產品上。
除相機公司自行研發的影像晶片外，許多晶片廠商紛紛推出4K的數位相機單晶片(SoC)解決方案，以應用到更小的3C產品上。而為應付4K的解析度，SoC在硬體架構上勢必要會提升CPU運作時脈才能讓影像錄放更流暢。不過行動裝置必須注重省電與散熱，因此要如何兼顧高效能、低功耗，可說是考驗著工程師的設計功力。
已知安霸(Ambarella)於2012、2013年依序發表S2、A9的4K UHD數位相機單晶片，S2主打IP監控相機市場，A9主打消費相機市場。日前GoPro發表的Hero3+ Black Edition，僅採用其上一代A7L (1080p等級)的晶片來做4K視訊處理，雖可達到12fps，但對運動來說是不夠的。據悉GoPro Hero4將會採用A9晶片，將提供專業等級的4K拍攝能力。
4K影像增艷技術的巧手 – Video Processor
在影音播放部份，由於目前4K(2160p)的影片、電視頻道並不多。因此目前的4K電視大多內建所謂的4K upscaling 或 4K conversion (等比例放大、4K轉換)等增豔技術或解析度擴大的影像處理器，讓電視在播放傳統(如1080p、720p)的影像時，能透過影像後製處理方式，讓傳統解析度的影像，也能表現出接近原生UHD等級的解析度水準。
雖說這些畫質並非真正4K，但為了行銷4K TV，電視機廠商必須內建表現夠好的影像處理器，來讓畫面看起來更逼真，更出色。也促使這類影像處理器的需求量提升。這類產品包括Marvell (Qdeo 技術)、Altera、i-Chips等皆有推出，可以應用到藍光播放器、數位多媒體播放器、機上盒、電視等產品。
值得注意的是法商Marseille公司，其推出的VTV-122x系列的視訊處理器，內建4xHD scaler，能提供2D內容擴展解析度至4K、3D 720p的內容擴展解析度至1080p的畫面等級。在輸出介面上，提供HDMI 1.4b規格，可輸出2160p畫面(24或30Hz)，並支援3D立體影像，以及杜比TrueHD和DTS-HD 2或8聲道的音訊，可製作成媒體轉接盒，或內建於各式播放器、電視內。
搭配其專有的獨家技術，能讓傳統藍光電影畫質(Full HD)表現出接近於Ultra HD的畫質水準，就像在看4K影片一樣，讓觀賞者驚豔不已。該產品也獲得Technicolor(特藝影業集團，前身為Thomson，為彩色電視機鼻祖)的認證。目前已知Senki、Toshiba Symbio等藍光播放盒已內建該處理器。
在視訊編碼技術部份，因應4K影像資料量龐大，傳統以H.264編碼格式已捉襟見肘，因此在ITU(國際電信聯盟)通過新的HEVC (H.265) 的編碼標準之後，其壓縮效率比H.264多出近40%，可大幅減少影音傳輸時所需的頻寬。預計2014年起，德儀(TI)、Altera、賽靈思(Xilinx)、意法半導體(ST)與睿緻科技等晶片商，都會加速開發H.265的影像壓縮/處理晶片，以提供UHD世代的影像解壓縮需求。
4K手機/平板核心 – Mobile Processor
在手機相機部份，高通2013年初發表的Snapdragon 800處理器(2.3GHz Krait 400 CPU + 550MHz Adreno 330 GPU架構)，就具備4K視訊影像處理能力，賦予手機畫面輸出至4K電視的能力。例如宏碁首發的Liquid S2，就可以拍攝4K的影像，隨後三星Note 3、Sony的Xperia Z1、i1 (代號Honami)，也紛紛支援4K錄影。讓美好的時光能夠先用4K的高規格拍攝格式儲存起來，以便以後拿到4K的電視或未來4K的手機上觀看。
至於日前發表的Snapdragon 805應用處理器(2.5GHz Krait 450 CPU + 500MHz Adreno 420 GPU架構)，主要改成更先進的CPU、GPU處理器架構，805的GPU表現比800快40%，可提供更平順的4K的視訊攝錄與播放能力。號稱是世上第一顆UHD的行動處理器。
此外，Snapdragon 805為首款支援4K HEVC (H.265) 硬體解碼、以及支援每秒10億畫素(Gpixel/s)處理量鏡頭的行動處理器，降低視訊傳輸頻寬，因此能更省電。預計2014上半年就以看到相關的平板或手機。據悉Sony Xperia Z1的後續機種、代號 Avatar，便將採用805處理器，為5吋2560x1440解析度的旗艦級手機。
至於三星部份，則正在開發自家下一代Exynos行動處理器，預計先在2014年支援到2560x1440，直到2015年才會推出4K的產品。
