4K分辨率是什么 你真的知道吗？

转自：http://zj.qq.com/a/20140512/031192_all.htm

手机都上准2K（2560x1440）了，大屏设备上4K还会远吗？市面上支持4K显示的设备越来越多，价格也开始波动。50寸的4K电视，国产也才5K上下，进口的基本是X2的节奏，尺寸再大的价格差就大了；另外还有4K的显示器，戴尔、华硕、三星今年都有推出廉价型号，最便宜的也才4K上下。可以肯定的是，随着人类无止境的“胃口”，4K的需求量只会越来越大，直到普及。

那么，关于4K，你了解多少？4倍于1080P的4096×2160分辨率？色彩更艳？画面更锐更精细？价格更贵……相信很多人的理解止步于此。当然，对于大多数消费者知道这些已经够了。但是，如果你就喜欢较真，刨根问底，是个技术发烧控，想多学一些，这些就显得皮毛了。

实际上，4K不仅是一次分辨率的大升级，其影响远远超过之前1680x1050升级到1920x1080，从应用体验、UI优化及性能上都提出了更严峻的挑战。今天干货帖，我们就来聊一聊这个时下最热门的话题——4K。

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开始之前，还是那句话：纯粹的科普文章，没有深度，称不上什么技术帖。太平洋水深，有不对的地方还望各位高手指正，更欢迎补充造福其他网友哈。

4K究竟是什么？

想要了解4K产品，首先就要从4K图像的相关标准入手。

图像的大小可以用像素分辨率来表示，例如1920*1080的分辨率就意味着图像是由水平方向每行1920个像素以及垂直方向每列1080个像素组成的。出于方便交流的原因，业界也常常以图像水平方向上的像素值来表示图片大小，而且为了简化过程，一般情况下会用“K”来描述像素值，其中1K相当于1024个像素，几K就是指图像的水平方向每行像素值达到或者接近1024的几倍。

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这样一来，4K图像就是指水平方向每行像素值达到或者接近4096个的图像，多数情况下特指4096*2160分辨率。而根据使用范围的不同，4K图像也有各种各样的衍生分辨率，例如Full Aperture 4K的4096*3112、Academy 4K的3656*2664以及UHDTV标准的3840*2160（眼熟吧？）等，都属于4K分辨率的范畴。

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如今最常见的4K分辨率有4096*2160和3840*2160两种，前者主要用于数字电影领域，后者则多用在4K电视或者4K显示器上。采用3840*2160分辨率的电视或显示器也叫做UHDTV标准产品，知道为什么眼熟了吧。

UHDTV标准是由国际电信联盟（ITU）制定，全称是Ultra High Definition Television，也就是现在逛卖场常听到的超高清电视。与前一代1920*1080全高清分辨率的Full High Definition Television（即FHDTV）相比，UHDTV的分辨率刚好是FHDTV的四倍，在屏幕尺寸相同的情况下可以显示更加精细的图像，而且由于高宽比同样是16：9，UHDTV标准产品也能很好地兼容FHDTV图像，更容易被消费者接受。

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16倍于1080P的7680*4320 8K输出画面

不过，严格意义来说，4K电视与UHDTV超高清电视并不能完全划等号。因为后者除了3840*2160分辨率外，还包含有7680*4320分辨率，也就是所谓的“8K”了。因此，从技术上来说，4K电视属于UHDTV，但是UHDTV却不仅限于4K电视。现在，电视或者显示器厂商将宣传重点放在“4K”而不是“UHD超高清”上，除了前者读上去更逼格一些外，其中一个原因就是希望给未来的“8K”产品留出空间。

4K需要多高的刷新率？

对于4K分辨率来说，它只有水平方向像素值和垂直方向像素值两个属性，不过对4K电视和4K显示器产品来说，除了分辨率要达标外，刷新率的高低也不容忽视。

刷新率是指屏幕图像的更新速率，以往的CRT显示器是依靠电子激发屏幕上的荧光粉显示图像的，但是，由于同一时间只有一个像素点被点亮，要显示一张完整的图像，显示器就必须在荧光粉余光熄灭前重新对其进行激发。

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只是，CRT显示器的荧光粉余光维持时间实际上是很短的，因此电子必须在极短时间重新激发荧光粉，才能维持图像的稳定，而这个激发的频率就是我们现在常说的刷新率，如果刷新率不够，CRT显示器的画面就会出现闪烁，看起来很不舒服 。一般来说，CRT显示器的刷新率是越高越好，至少也要在85Hz以上，人眼才不会感觉到明显的闪烁。

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如今，电视机和显示器都已经走进LCD液晶时代，LCD的工作原理与CRT完全不同，它更像是幻灯片，只是用LCD来取代了胶片。

LCD的像素点可以看作是单独的开关，只需一次刷新动作就可以显示稳定的图像，完全可以做到只在图像变化后才刷新屏幕。现在LCD屏幕之所以还会以恒定的频率刷新图像，哪怕只是静态图像，更多的是处于产品兼容性的考虑，同时也有利于动态画面的快速变换。当然，相比于“刷新率越高越好”的CRT屏幕，LCD屏幕对刷新率的要求无疑要低得多，基本上不低于24Hz就可以保证图像的流畅。

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因为人眼视觉残留效果，我们可以用旋转的LED灯带做出这样的图案

那为什么LCD屏幕需要24Hz以上的刷新率呢？实际上，这是由人眼的视觉残留时间或者说是视神经的反应时间决定的，这个时间大约是1/24秒，换句话说，当图片的变换速度达到每秒钟24幅的时候，由于视觉残留效应，人眼看到的图像不再是一幅幅的单独画面，而是一个连贯的动画，这也就电影的原理以及视频帧速多数是24FPS的主要原因。由于LCD屏幕在图像发生变化时需要重新刷新画面，在播放每秒24FPS的视频时，就需要每秒至少刷新24次屏幕，才能保证视频的每一帧都出现在屏幕上，才能保证人眼看到连贯的图像，这就是LCD屏幕的刷新率要求不低于24Hz的缘故。

说了这么多，跟4K有什么关系？其实同理，LCD屏幕覆盖面太广了，生活中大大小小的液晶屏，包括4K产品。那么，想要输出流畅的4K分辨率动态图像，屏幕刷新率就不能低于24Hz，因此，以目前主流的两种4K分辨率3840*2160以及4096*2160来说，它们就有24/25/30/50/60Hz等不同的刷新率规格，其中比较常见的是24Hz、30Hz和60Hz，刷新到60Hz的基本上就是4K显示器或者旗舰电视了。

哪些视频接口可以输出4K？

目前，可以输出4K分辨率的接口只有HDMI和DisplayPort，其中HDMI必须使用支持HDMI 1.4a或更高标准的产品，可以输出的4K分辨率规格最高为4096*2160 & 24 Hz或者是3840*2160 & 30Hz；DisplayPort则需要支持到DP 1.2标准，不过其最高可以输出刷新率为60Hz的4096*2160以及3840*2160分辨率。

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之所以会有这样的区别，归根到底是两个接口对应的数据带宽有所不同导致的，HDMI 1.4a接口的数据带宽为10.2Gbps，而DP 1.2接口的数据带宽高达21.6Gbps，是前者的两倍多一点。HDMI接口想要输出60Hz刷新率的4K分辨率，只有等到HDMI 2.0接口正式登场以后了，HDMI 2.0接口的数据带宽为18Gbps，完全可以满足60Hz刷新率下4K分辨率的输出需求。

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值得一提的是，目前HDMI接口和DP接口是一款产品能否在4K分辨率下输出60Hz刷新率的最直观区别，现在仅配置HDMI接口的产品肯定输出不了60Hz刷新率下的4K画面，只有配置了DP接口的设备才有这个可能性。现在多数主流的4K电视屏幕规格最高也就是3840*2160 & 30Hz，因此它们多数只配置了HDMI接口，只有少数旗舰产品会配置DP接口，这也是前面我们提到说基本只有4K旗舰电视才能支持60Hz刷新的原因了。

输出4K需要什么硬件？

想要输出4K分辨率的图像，硬件方面当然也不能含糊。

虽然较早之前就有声称可以解码4K视频的高清播放机，但是支持输出4K的高清播放机也是在最近才开始登陆市场，而且大都只能输出24Hz或者是30Hz的刷新率。想要输出60Hz刷新率下的4K图像，目前PC仍然是最好的选择。 决定PC能否输出4K的硬件是显卡，目前只有Kepler架构、GCN架构或者是更新架构的独立显卡支持输出4K，集显平台方面则要用到Haswell架构处理器或者是Kaveri APU才可以。

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就近原则，我们就先来看看英特尔的集显平台是如何输出4K分辨率的。

英特尔平台必须选用配置HD Graphics 4200/4400/4600/5000以及Iris Pro Graphics 5200、Iris Graphics 5100核芯显卡的产品，也就是第四代Core i3/i5/i7系列处理器。这些核芯显卡可以通过HDMI接口输出4096*2304 & 24Hz以及3840*2160 & 24Hz的分辨率规格，想要输出60Hz刷新率的4K分辨率，还是要用到DP接口。

而且值得注意的是，移动版的U系列产品最高只能输出3840*2160 & 30Hz的分辨率规格，Y系列在60Hz刷新率下只能输出2560*1600分辨率，只有H系列也就是配置了Iris系列核心显卡的产品才能输出3840*2160 & 60Hz的分辨率规格。至于上一代Ivy Bridge则最高只能输出2560*1600，无法完成4K输出。

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接下来是AMD的APU平台。

AMD的APU则要更好识别一些，只有搭配GCN架构图形核心的产品才能支持4K分辨率，刷新率方面也是HDMI接口最高输出30Hz，DP 1.2接口最高输出60Hz，换句话说想要在APU平台上输出4K分辨率，目前就只有使用Socket FM2+接口的Kaveri APU可以选择了。

顺带一提的是，结构基于APU平台的PS4以及Xbox One都支持4K分辨率，不过由于他们都没有配置DP 1.2接口，因此即便可以输出4K分辨率的视频信号，那最多也就是30Hz的刷新率，基本上只有视频播放以及静态图片浏览等地方会用上，4K游戏还是不要想了。

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最后是独显平台。

首先，我们来看看NVIDIA的显卡，从Kepler架构的产品开始就基本具备了4K分辨率输出能力，不过更早之前的Fermi架构产品就无能为力了，最高只能输出2560*1600分辨率。同样地，输出3840*2160 & 60Hz的规格需要标配DP 1.2接口，按照公版产品的话要到GTX 650 Ti Boost以上才会标配DP。

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然后是AMD显卡，GCN架构是必须的，接口还是HDMI = 4096*2160 & 30Hz，DP = 4096*2160 & 60Hz的原则。不过，由于AMD在入门级GCN独显上也有配置DP 1.2接口，因此，选择AMD独显平台输出60Hz刷新率4K的成本要比NV要低一些。