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高清4K/5K畫質與影像強化技術

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支援4K甚至5K的高級專業顯示卡: AMD FirePro W9100 & NVIDIA TESLA K80。AMD/NVIDIA/Dell
支援4K甚至5K的高級專業顯示卡: AMD FirePro W9100 & NVIDIA TESLA K80。AMD/NVIDIA/Dell

面板產業的發展進步神速,自各界催生Full HD(全高清)規格至今,Full HD已是電腦與繪圖工作站的最基本解析度,電腦遊戲畫面也從Full HD解析度起跳,提供HD Gaming的聲光感受。

可是當連手機5.5?6吋小面板,都已支援到Full HD 1920x1080解析度,而平板電腦10?12吋如iPad Retina都支援到2048x1536的解析度。桌上型電腦、繪圖工作站更大的27吋顯示器,自然也不得不跟著飆畫素、飆解析度。

2015年將是8核+64位元行動處理器爭旗艦手機的天下。Source:三星?聯發科?高通

2015年將是8核+64位元行動處理器爭旗艦手機的天下。Source:三星?聯發科?高通

高階筆電與變形平板以超高解析度面板提昇顯示畫質。Apple/ASUS/Lenovo

高階筆電與變形平板以超高解析度面板提昇顯示畫質。Apple/ASUS/Lenovo

近年吹起4K Ultra HD風,不僅大尺寸顯示器面板解析度進一步推升,連繪圖晶片廠商的產品發展趨勢也轉向4K UHD、4K Cinema(4096x2160)甚至到5K(5120x2880)Retina Display顯示,可能連下一波應用於超大尺寸投影電視的8K UHD(7680/8192x4320)規格也可能蓄勢待發;當4K/5K甚至8K要導入桌機與繪圖工作站成為單一螢幕的標準,將可為高檔玩家、專業人士的提供更極致的高解析度畫面享受。

4K正發燒  8K蓄勢中

從2013年起各科技大廠紛紛規畫下世代4K的產品計劃,三大繪圖晶片廠商NVIDIA、AMD、Intel紛紛於GPU晶片加入4K規格,甚至市面上已經有4K產品上市。首先由於HDMI v1.4a 僅支援到4K UHD(3840×2160p@24/25/30Hz或4096×2160p@24Hz),對於至少需60Hz起跳的桌上型電腦?繪圖工作站顯示器標準仍嫌不足。

由於DisplayPort 1.2 HBR2(High Bit Rate 2)規範足以應付4K Cinema(4096x2160)60fps的影像輸出,並提供32聲道的環場音域,因此許多4K電視、繪圖卡產品皆具備DisplayPort (DP)v1.2傳輸埠以支援4K。

HDMI陣營也加緊於2013年9月發表HDMI 2.0,真正支援2160p@50/60Hz,HDMI組織並於 2013底前釋出HDMI 2.0的CTS(相容性測試規範),2014年以後將會有更多產品升級至HDMI 2.0介面。NVIDIA GeForce GTX980/970是第一張支援HDMI 2.0的頂級專業影像繪圖卡。而AMD還尚未推出支援HDMI 2.0的顯示卡?繪圖處理器(GPU),皆先以DP 1.2頂著。

於2014年9月中旬正式公佈的Display Port v1.3,支援4線道視訊串流,傳輸速率上限達32.4Gbps,支援4K UHD/Cinema/4K (3840x2160,4096x2160,4096x2304)刷新率到120Hz,最高解析度也破表到5Kx 3K(5120x2880)解析度,且有96?120Hz的刷新率。

DP v1.3的理論解析度上限為8K UHD (7680x3840)@60Hz。而DP也具備3D顯示、DVI/HDMI雙模式顯示技術,而與USB-IF協會合作的USB 3.1的Type-C連接頭,也納入DP匯流排的傳輸協定。許多高階顯示卡同時支援HDMI與DisplayPort兩種顯示規格,並提供適當的轉接頭,即使坊間也能買到。

現階段AMD還尚未推出支援HDMI 2.0的顯示卡?繪圖處理器(GPU),皆先以DP 1.2頂著。NVIDIA GeForce GTX980/970是第一張支援HDMI 2.0的頂級專業影像繪圖卡。

4K電視與4K/5K顯示器?顯卡支援

目前在市場上,4K顯示器螢幕的款式較少,而4K電視款式較多,而4K電視早先是以HDMI v1.4連接線,僅能支援到4K UHD@30Hz,只能說勉強做為電影播放,而無法做遊戲的應用;2014年起多數機種像Sony的 KD-65X9005B,Panasonic的 TX-50AX802、Samsung的UE65HU8500、UE55HU7500,與LG的55UB950V等已經支援到HDMI 2.0,用一條連接線就能支援到4K UHD@60Hz。

至於顯示器部份,像華碩的PQ321Q、夏普PN-K321的4K螢幕,皆採用夏普IGZO的31.5吋面板,能支援到3840x2160解析度。兩者硬體設計是將兩片1920x2160的面板無縫連接起來,並連接兩條HDMI線(Dual HDMI)分別輸出到左右半部的螢幕上,或可以用一條DP 1.2的纜線來達到顯示出4K UHD@60Hz的目的。

蘋果於2014年10月中旬發表27吋5K Retina顯示器,解析度達5120x2880(218ppi),隨後戴爾(Dell)也發表27吋、5120x2880解析度的UltraSharp 5K顯示器。硬體設計上同樣將兩片2560x2880面板無縫連接,並使用兩條DisplayPort連接線才能輸出5120x2880(5K3K解析度)。顯示器售價約2,500美元(約8萬多元新台幣)。目前還未有廠商推出更高階的6K甚至8K的顯示器,僅電視才有。

GPU?顯示卡部份,AMD從2012年RADEON HD 7700?7900、8700?8900、R9 295X2/290X/290/280X/270X與R7 260X/250/240等顯示卡產品,皆支援DVI、DP 1.2、HDMI 1.4a等視訊輸出埠。透過HDMI 1.4可以輸出4096x2160(30Hz)的解析度,若改用DP 1.2纜線可輸出4096x2160@60Hz,搭配雙DisplayPort連接線可直接驅動Dell UltraSharp 27 Ultra HD 5K顯示器。

NVIDIA則從2012年發表Kepler架構的-GeForce 600與700,均具備DVI、Mini-DP、HDMI 1.4等視訊輸出埠,可以透過Mini-DP連接線連接、輸出到4K電視或4K顯示器做4K影像的輸出。

而700系列透過DP可輸出4096x2160 (60Hz),透過HDMI 1.4可以輸出4096x2160 (30Hz)的解析度。到了GeForceGTX980/970,除了支援支援HDMI 2.0,以一條HDMI纜線就能支援4K UHD(3840x2160)@60Hz,搭配雙DisplayPort連接線可直接驅動上述Dell UltraSharp 27 Ultra HD 5K顯示器。

Intel自2012年推出的Ivy Bridge第三代Core處理器,內建的HD 4000 GPU,便具備了4096x2304影像輸出能力。到於2013年發表的Haswell第四代處理器(Core i3-4xxx、i5-4xxx、i7-4xxx),以及2014年Haswell Refresh處理器,其內建的HD 5000、Iris 5100、Iris Pro 5200等GPU,可支援DirectX 11.1、OpenGL 4.2,並支援DP 1.2與HDMI 1.4等規格,只要搭配最新版顯示卡驅動程式,且主機板有支援DP 1.2,就能接到4K的顯示器,但5Kx3K顯示器部份,還不確定是否可藉由驅動程式升級的方式來達成。

處理器、GPU、影像感測與手機面板的4K支援

在智慧手機部份,高通於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。

隨後發表的SnapDragon 805應用處理器(2.5GHz Krait 450 CPU + 500MHz Adreno 420 GPU架構),其GPU處理器表現提升40%,並首度支援4K HEVC (H.265) 硬體解碼,提供更平順的4K的視訊攝錄與播放能力。

像宏碁Liquid S2、三星Note 3、Sony的Xperia Z1/Z2/Z3紛紛支援4K錄影。預計2014年底或2015年推出的SnapDragon 810 64位元處理器,將採20nm製程集結4顆Cortex-A57大核與4顆Cortex-A53小核的4+4八核心設計,採用Adreno 430圖形晶片,並且支援5,500萬像素雙攝影鏡頭感測器、NFC與4G LTE通訊功能。

三星2014年開發自家Exynos 5行動處理器,目前僅支援到2560x1440,2015年將推出4K UHD的產品。聯發科(MediaTek)則推出MT6595/6795處理器,前者採用4顆Cortex-A17與4顆Cortex-A7的4+4八核心設計,而MT6795 64位元處理器則支援4顆Cortex-A57大核與4顆Cortex-A53小核的八核心設計。兩者均支援FDD/TD-LTE網路的Cat 4規格(下載速度為150Mbps、上傳速度為50Mbps),2560x1600 WQXGA面板輸出,以及4K UHD動態攝錄影功能。

蘋果於2014年推出的MacBook Pro with Retina Display,13.3吋、15.4吋液晶顯示器解析度分別為2560x1600(227ppi)、2880x1800解析度(220ppi),且支援4K UHD解析度輸出,新的Retina 5K顯示器更支援5Kx3K(5120x2880)解析度。夏普(Sharp)有推出筆電產品專用4K UHD、15.6吋IGZO顯示面板,日商JDI於2013年10月發表全球最小的12吋4K面板,像素達365ppi,於2014年開始量產。

至於平板部份,Google曾於2012年12月委託三星代工生產Nexus 10平板電腦,使用到10.1吋(解析度300ppi)、2560x1600(WQXGA)的液晶面板,隨後華碩(ASUS)於2013年10月底推出Transformer Pad TF701變形平板,採Tegra4處理器,10.1吋300ppi、2560x1600(WQXGA)的液晶顯示面板,支援10點多點觸控以及4K UHD解析度畫面輸出。

Panasonic於2014年CES(美國消費電子展)前夕,發表全球首部直接支援4K UHD解析度的20吋Toughpad平板電腦,支援4K解析度並具備多點觸控功能。微軟於5月發表12吋平板電腦Surface Pro 3,搭配Intel Core i7處理器,重量僅800克,面板解析度為2160x1440(216ppi),同樣也支援4K螢幕影像輸出。

在手機部份,日本電信營運商au KDDI,曾委託LG代工製造Isai FL手機,隨後LG以自有品牌推出G Pro 3,是全球第一批具備WQHD (2560x1440)解析度、528ppi的5.5吋智慧手機。三星規劃於2015年推出4K UHD的可撓式小尺寸面板,將應用於智慧手機、平板等產品,我們可望於2015年下半,最遲2016年就會看到4K UHD解析度的手機。