張越 王旭

但另一方面，4K圖像顯示系統(tǒng)勢必要帶動顯示器、顯示卡的更新?lián)Q代，對于很多剛剛將家中的電視、顯示器提升到FullHD標(biāo)準(zhǔn)的朋友而言，大家一定會想，今天4K明天會不會更高，如同不斷升級的數(shù)碼單反感光元件分辨率，真的有必要嗎，我們是不是真的需要那么高的分辨率？《個人電腦》實驗室決定一探當(dāng)前低價位4K顯示器的虛實，告訴您該如何開展自己的4K之旅。

什么是4K？

2012年8月，ITU-R國際電信聯(lián)盟無線電通信部門頒布了BT.2020 Ultra-high definition超高清電視系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)中定義的4K分辨率包括兩種：4096×2160以及3840×2160，電視與電影行業(yè)根據(jù)自身的需求分別選擇不同分辨率，其中前者主要用于數(shù)字電影領(lǐng)域，后者則多用在4K電視或者4K顯示器上。采用3840×2160分辨率的電視或顯示器也叫做UHDTV標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。UHDTV標(biāo)準(zhǔn)是由國際電信聯(lián)盟制定，全稱是Ultra High Definition Television，也就是超清電視。與1920×1080分辨率的Full High Definition Television（FHDTV，全高清電視）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(xì)的圖像，而且由于寬高比同樣是16：9，UHDTV標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品也能很好地兼容FHDTV的圖像，更容易被消費者接受。

不過從嚴(yán)格意義上來說，4K電視與超清電視并不是完全等同的，因為UHDTV標(biāo)準(zhǔn)除了3840×2160分辨率外，還包含有7680×4320分辨率，后者也被稱為8K分辨率。因此從技術(shù)上來說，4K電視屬于超清電視，但是超清電視卻不僅限于4K電視?，F(xiàn)在電視或者顯示器廠商的宣傳重點會放在“4K”而不是“超清”上，除了前者讀上去科技感更強(qiáng)一些外，其中一個原因就是希望給未來的“8K”產(chǎn)品留出區(qū)別的空間。

4K分辨率的顯示器與目前的FHD分辨率顯示器相比，最突出的特點是大尺寸、高清晰。此外，4K能夠顯示更加豐富的色彩數(shù)量，使得畫面更接近真實生活。從標(biāo)清到高清，主要是分辨率方面的升級，在色彩方面并沒有太過明顯的提升。而4K在色彩方面的變化是相當(dāng)引人注目的，在ITU-R頒布的BT.2020超高清廣播標(biāo)準(zhǔn)之中，4K在CIE1931色度表上描繪出相對應(yīng)的色域三角形，面積不僅比Rec.709高清標(biāo)準(zhǔn)的色域三角形要大，甚至比DCI數(shù)字電影院下的色域三角形還要大。4K在色域三角形上的擴(kuò)展，使得4K的畫面色彩表現(xiàn)遠(yuǎn)勝于高清。

4k產(chǎn)品顯示效果有多精細(xì)？

4K甚至更高的像素數(shù)，已經(jīng)不僅僅是電影行業(yè)需要滿足更大投影熒幕輸出的需求，對于相對小尺寸的電視機(jī)和PC顯示器，人們也沒有停止對高分辨率的追求。歸根結(jié)底，還是人們想要更接近真實物體的畫面，只是目前的畫面精度還沒有滿足需求。

自然界的畫面是連續(xù)的，而大家都知道通過電視機(jī)和顯示器展現(xiàn)給我們的，是由點陣組合而成的。同樣面積下越多的點，組成的畫面越精細(xì)。那么多少點才能與自然界的圖像一樣細(xì)膩？答案當(dāng)然是無限個點，同時也是不可能達(dá)到的，這是廢話。對于觀看視頻來說，其實并不需要太高的精細(xì)度，不同的距離有著不同ppi下限，只要在你觀看距離下看不見像素點就好，雖然不同人之間存在個體差異，但就普遍上1080p的分辨率就可以滿足50英寸以內(nèi)的電視機(jī)在客廳環(huán)境下的觀看體驗。

PC顯示器主要顯示的內(nèi)容是文字和靜態(tài)圖像，這一要求則高得多?？达@示器的距離的確會稍遠(yuǎn)于看書本的距離，但也有時候我們會湊近顯示器去仔細(xì)看一處細(xì)節(jié)，因此在達(dá)到普通打印質(zhì)量（300dpi）之前，提升都是肉眼可以體驗到的。雖然現(xiàn)在桌面顯示器遠(yuǎn)沒有達(dá)到300ppi，但手機(jī)等隨身設(shè)備已經(jīng)超過這一精細(xì)度（4.7英寸的1080p設(shè)備像素密度高達(dá)468ppi），在桌面上有此要求也并不過分。況且現(xiàn)在主流顯示器的像素密度僅僅不到100ppi，提升空間非常大。只是目前應(yīng)用在隨身設(shè)備上的液晶技術(shù)如果制造大尺寸屏幕的話成本和良品率都不理想，好在IGZO已經(jīng)帶來了很大的希望。

不過300ppi這樣的密度對于24英寸的16：10/16：9顯示器來說，需要達(dá)到橫向近6K分辨率，顯然短時間內(nèi)是達(dá)不到的。好在現(xiàn)在4K分辨率的24英寸顯示器已經(jīng)將目前顯示器的96ppi的像素密度翻了一番，24英寸的4K顯示器像素密度達(dá)到了約192ppi，將近200ppi。這個不需細(xì)算也知道，因為尺寸相同下橫/縱分辨率各提高了一倍。盡管這個數(shù)值離打印的300ppi還有一段距離，但已經(jīng)有了大幅的提高，在用戶的體驗上，也理應(yīng)是一個質(zhì)的飛躍。

我們用網(wǎng)站上同一段文字，在不同ppi顯示設(shè)備上的精細(xì)度與紙張打印效果相對比：

最上方為普通96dpi顯示精細(xì)度；第二行是一款4.3英寸480p的手機(jī)屏幕，與24英寸4K顯示器的像素密度接近；第三行是4.3英寸720p手機(jī)屏幕，像素密度達(dá)341ppi，最下方是由打印機(jī)將頁面文字打印至A4紙上然后拍攝。

我們讓手機(jī)顯示這四行文字時與桌面顯示大小相當(dāng)。也就是4.3英寸480p手機(jī)達(dá)到相當(dāng)于桌面普通顯示器約4倍的像素量顯示相同內(nèi)容。實際上在觀看手機(jī)的距離下，189ppi的精細(xì)度不仔細(xì)看已經(jīng)很難看到像素點了，但邊緣還是不完美，與第三行超過300ppi的手機(jī)相比，還是有一定差距，但比起桌面96ppi的顯示器，精細(xì)度已經(jīng)有了質(zhì)的提高。但是要達(dá)到接近打印水平，看來300ppi還是必須的。

雖然300ppi目前還無法達(dá)到，但24英寸4K顯示器已經(jīng)可以帶來200ppi的效果。對于追求精細(xì)顯示的用戶來說，盡管300ppi獲得的效果更好，但目前200ppi也已經(jīng)大幅度提升了文字顯示體驗。

但是想要獲得200ppi的顯示精度，可沒有這么簡單。當(dāng)你興致勃勃地花了不菲的價錢購買了一臺4K顯示器之后，發(fā)現(xiàn)帶來的并不是精細(xì)的顯示效果，而是無盡的苦惱?？粗呦袼孛芏鹊氖謾C(jī)屏幕上宛如印刷一樣的文字和清晰的UI，但在電腦上卻無論如何都調(diào)校不出一個令人舒服的畫面，問題出在誰身上？這就是本篇文章將要談的。

4K產(chǎn)品需要多高的刷新率？

對于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(chǎn)品來說，除了分辨率要達(dá)標(biāo)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(fā)屏幕上的熒光粉顯示圖像的，但是由于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(jìn)行激發(fā)。

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(fā)熒光粉，才能維持圖像的穩(wěn)定，而這個激發(fā)的頻率就是我們現(xiàn)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(xiàn)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(jī)和顯示器都已經(jīng)走進(jìn)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(guān)，只需一次刷新動作就可以顯示穩(wěn)定的圖像，完全可以做到只在圖像變化后才刷新屏幕?，F(xiàn)在LCD屏幕之所以還會以恒定的頻率刷新圖像，哪怕只是靜態(tài)圖像，更多的是出于產(chǎn)品兼容性的考慮，同時也有利于動態(tài)畫面的快速變換。當(dāng)然相比于“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，基本上不低于24Hz就可以保證圖像的流暢。

那為什么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(jīng)的反應(yīng)時間決定的，這個時間大約是1/24秒，換句話說，當(dāng)圖片的變換速度達(dá)到每秒鐘24幅的時候，由于視覺殘留效應(yīng)，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(shù)是24FPS的主要原因。由于LCD屏幕在圖像發(fā)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(xiàn)在屏幕上，從而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于24Hz的緣故。

對4K分辨率產(chǎn)品來也是同樣的道理，想要輸出流暢的4K分辨率動態(tài)圖像，屏幕刷新率同樣不能低于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(guī)格，其中比較常見的是24Hz、30Hz和60Hz，前兩種常見于4K電視上，而60Hz的規(guī)格基本上只有PC顯示器或者是旗艦級電視產(chǎn)品才會用上。至于為何會是這樣的安排，我們會在后續(xù)文章中給大家進(jìn)行詳細(xì)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(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，可以輸出的4K分辨率規(guī)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(biāo)準(zhǔn)，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(qū)別，歸根到底是兩個接口對應(yīng)的數(shù)據(jù)帶寬有所不同導(dǎo)致的，HDMI 1.4a接口的數(shù)據(jù)帶寬為10.2Gbps，而DP 1.2接口的數(shù)據(jù)帶寬高達(dá)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接口正式登場后方可實現(xiàn)，HDMI 2.0接口的數(shù)據(jù)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(chǎn)品能否在4K分辨率下輸出60Hz刷新率的最直觀區(qū)別，目前環(huán)境下僅配置HDMI接口的產(chǎn)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(shè)備才有這個可能性?，F(xiàn)在多數(shù)主流級的4K電視的屏幕規(guī)格最高也就是3840×2160@30Hz，因此它們多數(shù)只配置了HDMI接口，只有少數(shù)旗艦級產(chǎn)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分辨率需要什么硬件？

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(jī)，但是支持輸出4K分辨率的高清播放機(jī)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(gòu)、GCN架構(gòu)或者是更新架構(gòu)的獨立顯卡支持輸出4K分辨率，核顯平臺方面則要用到Haswell架構(gòu)英特爾處理器或者是Kaveri APU方能支持。

首先我們來看看核顯平臺如何輸出4K分辨率，英特爾平臺必須選用配置HD Graphics 4200/4400/4600/5000以及Iris Pro Graphics 5200、Iris Graphics 5100核芯顯卡的產(chǎn)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(guī)格，想要輸出60Hz刷新率的4K分辨率，就必須使用DP接口進(jìn)行輸出，最高可以輸出3840×2160@60Hz的規(guī)格。

而且值得注意的是，移動版的U系列產(chǎn)品最高只能輸出3840×2160@30Hz的分辨率規(guī)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系列核芯顯卡的產(chǎn)品才能輸出3840×2160@60Hz的分辨率規(guī)格。至于上一代Ivy Bridge則最高只能輸出2560×1600，全部不支持4K分辨率輸出。

AMD的APU則要更好識別一些，只有搭配GCN架構(gòu)圖形核心的產(chǎn)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平臺上輸出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(jié)構(gòu)基于APU平臺的PS4以及Xbox One都支持4K分辨率，不過由于他們都沒有配置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(tài)圖片瀏覽等地方會用上，4K游戲還是不要想了。

獨顯平臺方面，首先我們來看看NVIDIA顯卡產(chǎn)品，從Kepler架構(gòu)的產(chǎn)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(gòu)產(chǎn)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(guī)格需要標(biāo)配DP 1.2接口的產(chǎn)品，按照公版產(chǎn)品的話要到GTX 650 Ti Boost以上才會標(biāo)配DP接口。

AMD顯卡方面需要GCN架構(gòu)產(chǎn)品，HDMI接口最高可以輸出4096×2160@30Hz規(guī)格，DP接口則可以輸出4096×2160@60Hz規(guī)格。由于AMD在入門級GCN獨顯上也有配置DP 1.2接口，因此AMD獨顯平臺上輸出60Hz刷新率的4K分辨率在成本上要低一些。

4K顯示器并不萬能

目前消費級4K顯示器有三個尺寸，分別為32英寸（31.5），28英寸，24英寸（23.8）三種尺寸，其中24英寸則是當(dāng)下像素密度最高的尺寸，雖然松下也有推出20英寸的4K顯示設(shè)備，但顯然不會用做桌面顯示器。24英寸可選的兩款型號皆為廣色域。而32英寸的桌面顯示器體積可以用巨大來形容。這個尺寸的顯示器主要用于大幅面的CAD制圖、廣告設(shè)計等。當(dāng)然也可以用這樣的機(jī)器近距離體驗4K電影、4K分辨率下的游戲。但如果更多應(yīng)用還是靜態(tài)圖文，則并不適合。原因是使用大尺寸顯示器時，僅移動眼球已經(jīng)無法覆蓋全畫面，視點在畫面中移動時，頭部也需要跟著往復(fù)移動，尤其是上下移動很容易疲勞。筆者使用顯示器閱讀文字時通常距離半米左右，自己的體會是：顯示畫面如果高度超過30cm，就會需要大幅度移動頭部，從而易于導(dǎo)致疲勞。30cm高度對應(yīng)的是對角線23～24英寸的顯示器，因此筆者選擇顯示器不會超過24英寸。

當(dāng)然不同人之間習(xí)慣和適應(yīng)能力有差異，筆者的體會不能代表所有用戶，但通常情況下應(yīng)該是在這個范圍，因此若非有大幅面繪圖需求，而是通常以圖文應(yīng)用為主的話，請謹(jǐn)慎選擇27英寸及更大的顯示器。

如此一來最適合的則是24英寸的4K顯示器，既與目前主流顯示器尺寸相同，又可以獲得更高的像素密度，前文粗略地計算過，約為192ppi。也就是說，我可以獲得4倍于過去的細(xì)膩文字了？答案很殘酷，接上顯示器你就知道了。

的確目前來看，小尺寸4K顯示器的體驗遠(yuǎn)沒有預(yù)想的好。不過畢竟這是一次大的變革，而且從以往Windows的表現(xiàn)來看，在這方面的體驗上重視度并不夠。我們期待隨著小尺寸4K顯示器成為話題，軟件廠商們也開始能夠?qū)@一方面的用戶體驗予以重視，畢竟只有軟件的對應(yīng)，才能充分發(fā)揮硬件的優(yōu)勢。4K很可能給PC體驗帶來質(zhì)的提升，就像幾年前誰也想不到現(xiàn)在的手機(jī)屏幕會達(dá)到如此程度一樣。在PC顯示器上體驗印刷品質(zhì)的UI和文字，或許只是時間問題。

操作系統(tǒng)：為4K時代的來臨奠定基礎(chǔ)

在Windows 7環(huán)境下，首次連接4K顯示器后，幾乎每個人都會驚訝：字真小。如果不知道Windows可以縮放UI的話，通常還會抱怨道：這怎么看呀，簡直會瞎眼。的確，盡管主機(jī)可以識別到顯示器的最佳分辨率、尺寸等一系列參數(shù)，但Windows 7設(shè)計當(dāng)初似乎并沒有為高ppi顯示器考慮自動調(diào)整UI尺寸的設(shè)計。因此在首次連接4K顯示器未作任何調(diào)整時，桌面UI還是依照正常的96ppi習(xí)慣設(shè)定。

下圖就是一張連接4K顯示器后默認(rèn)UI尺寸的桌面截圖（以AOC U2868PQU演示）。如果是24英寸的4K顯示器的話，大小相當(dāng)于普通ppi顯示器將桌面截圖然后橫縱皆縮小50%。當(dāng)然這樣的結(jié)果是截圖變得模糊，而4K顯示器由于是原始分辨率，各項目都是清晰的，但是它實在是太小了。

在通常96ppi左右的顯示器上，原始UI尺寸是很合適的，但在4K分辨率的高ppi場合下，文字、圖標(biāo)等各組件都會非常小。因此想要恢復(fù)可讀性，需要放大UI。Windows 7默認(rèn)可選125%和150%兩個放大選項，對于32英寸的4K顯示器來說，150%可以恢復(fù)到不錯的可讀性，但是如果是24英寸的4K顯示器，由于密度正好增加了一倍，因此200%才可以恢復(fù)到原來習(xí)慣的大小，這時需要在自定義中選擇，這是延續(xù)Windows XP的dpi（ppi）調(diào)整選項，調(diào)節(jié)是無級的，很好用。

Metro UI（現(xiàn)正式稱呼為Modern UI）在設(shè)計之初就是需要對應(yīng)包括高ppi的平板電腦等不同ppi的顯示設(shè)備，因此在Metro UI下，Windows8自動針對屏幕ppi設(shè)定了他認(rèn)為合理的UI縮放。雖然在4K顯示器上實際效果不太盡人意，好在可以調(diào)節(jié)，而且桌面應(yīng)用使用Metro UI的場合不多。

在桌面環(huán)境下，Windows 8默認(rèn)提供最大200%的放大選項，原先的自定義選項則改稱為「讓我選擇一個適合我所有顯示器的縮放級別」，效果上是一樣的。

那么Mac OS X下會怎么樣？蘋果已經(jīng)推出了幾款Retina顯示屏的MacBook，而且在顯示體驗上也做得非常好。系統(tǒng)會自動對筆記本的屏幕適配最合適的UI尺寸，并且提供手動選擇。而且由于Mac OS X UI、圖標(biāo)和字體矢量化程度很高（僅有少數(shù)英文字體是點陣），UI放大后一致性保持得也不錯，帶來高清晰度的同時尺寸合適且沒有違和感?？墒窃诮玉g外接4K顯示器后，并沒有提供UI縮放選項，僅可以使用適用于原生UI大小。于是和Windows的默認(rèn)情況一樣，菜單、文字小得很費眼睛，而且由于不可以調(diào)整UI縮放，體驗還不如Windows。

Retina MacBook Pro內(nèi)置顯示器的菜單欄，高度為42個像素，外接顯示器后的普通UI大小，高21個像素。如果應(yīng)用于內(nèi)建Retina顯示器的UI放大可以應(yīng)用在外接4K顯示器上，體驗將會非常棒。

說到這里，才發(fā)現(xiàn)應(yīng)用軟件對UI放大的兼容性才是最大的問題。前面關(guān)于字體渲染的問題已經(jīng)有了一個不錯的解決方案，雖然是第三方的。但應(yīng)用軟件這一問題，就真的無法解決了么？因為就算是Google、Adobe這樣的軟件大公司的產(chǎn)品支持度也好差呀。

如果你有意向在不久的將來使用4K顯示器并改善顯示效果，那么通過bug反饋這一路徑應(yīng)該是不錯的方法。對于應(yīng)用開發(fā)者來說，實現(xiàn)正常支持UI放大可能并不難，目前沒有做到可能僅僅是因為沒有意識到需求，畢竟這樣的需求還是極小眾，因此如果開發(fā)者收到了這樣的要求，那么考慮進(jìn)行優(yōu)化也不是不可能的。如果不提出的話，可能開發(fā)者需要很晚，甚至要晚到4K顯示器普及才有可能意識到軟件需要改善。

雖然都把4K視為下一代PC的標(biāo)準(zhǔn)，不過4K的發(fā)展現(xiàn)在還是起步狀態(tài)，成本上最高的一塊是4K顯示器（商業(yè)用的4K制作系統(tǒng)不算在內(nèi)），這個需要更多廠商介入，面板及顯示器的售價才能逐步下降，并為普通消費者接受。

4K超高的分辨率帶給用戶更廣闊的視野，不論是視頻還是網(wǎng)頁瀏覽，都有讓人耳目一新的感覺，不過4K對硬件的要求也提高了不止一個量級，4K視頻及4K游戲是最大的考驗。此外，4K要想深入人心還需要系統(tǒng)及軟件廠商的支持，微軟的Windows 8.1開了好頭，不過第三方廠商還要跟上才行。