【专题】逐渐进入到成熟与普及，4K HDR家用投影技术探讨
在家庭影院系统构建之中，大画面显示系统是必不可少的关键因素。相对于抽象的声音，更为直观的画面能够带给用户更加直接的感官体验。而投影系统发展至今，依然是家庭影院大画面显示系统的首选。进入到4K HDR的年代，尽管平板电视不断向着更大尺寸迈进，但100英寸的机型仍然鲜见，而价格也并非一般玩家能够接受，因此投影系统依然是当今的主流。
从去年初开始，我们就开始筹备关于4K HDR家庭影院投影机方面的大型横向测评，却一直都没有找到合适的时间段，最主要的原因不外是4K HDR技术融入到家用投影方面的时间确实远远不及平板电视，直到今年初，终于看到万元以内级别4K投影机的不断涌现，家庭影院投影机有望在今年全面走入4K的普及化。
于是，我们决定在4月与5月刊为大家带来关于4K HDR家庭影院投影机方面的专题策划，本期将会集中在4K HDR家用投影技术方面的探讨，下一期则是关于主流入门4K HDR投影机方面的大型综合测评，届时将有多个投影机品牌的入门机型和主流机型参与其中，进行正面角逐。
测评包括客观专业测试与主观实际观看两个阶段，并会特别邀请影音行业中的视频技术专家、影音爱好者、玩家与我们共同探索每一台4K HDR家庭影院投影机的潜力和特点。
最初的关注点在4K，却并未引来太多的关注
一直以来，关于家庭影院投影技术方面的焦点似乎都脱离不了画面分辨率，从标清、720p高清到1080p全高清，再到如今的4K超高清。我们并不是说画面的分辨率不重要，越高的分辨率，画面所能呈现出来的细节就越丰富，但如果仅仅以100-150英寸常规的家庭影院投影幕显示尺寸而论，加上观看距离的因素，是否每一位用户都能感受到从1080p全高清升级到4K超高清所带来的画质飞跃，恐怕就很难说了，再加上4K投影刚刚在市场露面，价格也并非平易近人，因此并没有引来太多的关注。
那么究竟怎样的画面分辨率能够称得上4K超高清？在4K投影机进入到家用市场之中，我们发现这些4K投影机有两种分辨率，分别是3840×2160以及4096×2160。这就让不少影音爱好者不知道应该选择哪一种了。
事实上，这两种4K分辨率都可以称作4K超高清，均拥有4倍于1080p全高清的画面精度。其中，3840×2160属于电视广播与蓝光制作方面的UHD标准，4096×2160则属于专业数字电影院的DCI标准。
由于目前我们绝大部分能够获取的4K节目源都是采用3840×2160规格，而绝大部分的电影都是采取Ultra-Wide 4K标准，也就是3840×1600，因此这两种不同4K分辨率的投影机都能兼容播放，只是4096×2160的机型，会在屏幕左右两侧留有一条黑边，但由于投射的屏幕都是16:9的，这两条黑边都会在屏幕之外，实际上并不会对画面观看带来什么影响，不过需要注意在安装调整画面大小的时候应该按照16:9的比例，否则投射画面将会小于屏幕本身。
话说回来，以往不管是720p还是1080p都只有一种分辨率的表达形式，为什么到了4K年代就变成两种？主要原因在于在4K刚刚进入到家庭影院的时候，实际上并没有3840×2160规格的超高清显示芯片，此时只能够借助DCI领域的显示芯片，也就是4096×2160规格，或者透过1920×1080全高清芯片进行处理所得到的3840×2160规格。正是这个原因，就在当时引起了原生4K与非原生4K投影的争议。
不过到了今天，随着技术的发展，即使是1920×1080全高清芯片进行处理所得到的4K超高清画面实际上与原生4K芯片在画面精度方面并不会有太过明显的差异，即使投射在150英寸的大画面之上。更何况对于如今的4K投影机，更多人的关注点都在色彩与动态范围呈现方面。因此，投影机是否采用原生4K显示芯片，又或者采用4K增强或处理的方式，已经变得不是那么重要了。
4K不只是分辨率的跃升，
你能看到的还包括色彩的明显增强
4K所带给我们的画面提升绝对不是简单的分辨率，其中在色彩方面的提升让4K画面所呈现的色彩更具活力，更加鲜艳与浓郁，更加贴近我们日常观看到的自然色彩。从技术层面来说，1080p全高清在色彩方面执行的是BT.709标准，而到了4K年代色彩标准则以BT.2020为标准。从标准规范上，BT.2020标准要比BT.709高出许多，特别是在色彩方面，甚至在一定程度上来说，目前真正能够达到BT.2020色彩标准的家庭影院投影机还没出现，以至于不少中高端机型将标准下放至数字电影的DCI-P3标准。不过即便如此，DCI-P3标准也要比BT.709标准高上不少。
在高清的年代，身为用户的你是否曾经为了是否选择色域范围更广的投影机原生色彩配置，还是说色域范围明显较小但更符合BT.709标准的色彩配置而烦恼？从理论上的角度而言，答案毫无疑问是后者，因为在高清电视广播与蓝光节目源的制作端，影片是透过BT.709标准来制作的，投影机方面选择接近于BT.709标准的色彩配置更能真实还原出影片在经过后期制作的真实色彩。
不过，随着投影机技术的不断开拓，尤其是在光源方面的突破，LED与激光光源甚至是常用的高压水银灯泡许多都能轻松地突破BT.709标准，如果继续按照BT.709标准来调整，单单从人眼主观判断的角度而言，整体色彩就相对较为清淡，对于不少“好色”的影音爱好者则很难满足。
进入到4K年代，由于标准的色域规范BT.2020或DCI-P3要远远大于BT.709标准，这方面的问题就已经不再是一个问题了，我们需要考虑的是尽量让投影机的色域达到BT.2020或DCI-P3就能够得到既标准又鲜艳的画面色彩。此外，还需要强调的是，不管是高清还是4K超高清，灰阶白平衡方面都是采用D65标准，这点对于有一定画面调校经验的影音爱好者又或者专业的视频调校人员来说就相当熟悉，一定程度上减轻了画面调校的难度。
色彩方面的增强，
除了色域范围，还有色深
4K在色彩方面的提升还远远不只是色域范围，在色彩深度方面也有了显著的增强，也就是画面所能显示出来的色彩数量得到了大幅度的增加。以往高清年代，家庭影院投影机所能接收到的色彩信号是8bit的信号，也就是说能够显示大概1600万多种色彩，而到了4K超高清年代，家庭影院投影机则能够显示10bit甚至12bit的色彩。以目前UHD 4K超高清蓝光片源的实际情况而言，现阶段还属于10bit色深，即使没有12bit那么多种的色彩变化，但相比不到2000万种色彩的8bit色彩信号，10bit信号则能够显示出10.7亿左右的色彩。
因此，4K画面在色彩方面的刻画力提升是显而易见的，同时也使得不同色彩之间的过渡变得更加顺滑与流畅，并不会出现画面断层的问题，例如还原傍晚的天空又或者浩瀚的大海。值得留意的一点，当我们在播放UHD 4K超高清蓝光大片的时候，画面色彩表现力更强，但往往都会处于HDR高动态范围的显示状态之下。这也表示了广色域、高色深需要和HDR高动态范围挂钩，如果播放的是4K非HDR的片源，它所呈现出来的画面则还是停留在BT.709色域与8bit色深的状态。由此可见，HDR对于4K显示画面潜力的释放起到了很重要的作用。
真正让4K再度回归到我们眼前的，
是HDR高动态范围技术
这两年间，促进4K家庭影院投影机不断出现的主要驱动力莫过于4K HDR影视资源的大量出现，除了在国内外的网络流媒体服务平台，还包括UHD 4K超高清蓝光方面。其中，HDR高动态范围技术成为了核心驱动力。这里所提及的HDR高动态范围还仅仅停留在目前支持度最高的HDR 10规格。现阶段，4K HDR家用投影机都能够支持HDR 10规格，而正好在节目源方面也是以HDR 10为主流。从技术层面上来说，HDR 10属于HDR技术当中较低的规格，但是相比高清时代的SDR标准动态范围还是有了明显的提升。
HDR高动态范围在画面表现上的特点是在暗部与高光细节方面的延伸与以往相比有了很大的提升。从直观的观看角度来说，HDR画面当中的黑色要更深沉，暗部细节层次过渡更为丰富，高光能量感更强，高光方面的细节变化也更加突出。整体来说，HDR画面让我们所能观看到的影像更为接近于人眼所观看到的画面，最终的目的就是创造出一个如同观看窗户外景色一般的逼真影像。而从理论上来说，HDR所能呈现的画面亮度的变化范围为峰值亮度≥1000cd/平方米(nit)，最小亮度≤0.005cd/㎡，相比SDR的0.1-100cd/㎡有了极大的提升。
前面我们曾提到，现阶段家庭影院投影机主要还停留在HDR10的发展阶段。事实上，根据ITU-R国际电信联盟所推出的两个HDR推荐规范BT.2100与BT.2390，我们可以了解到，实际上HDR10、Dolby Vision与HLG都属于符合规范要求的HDR规格，三者各自有相应的特点。
其中HDR10属于开源性质的规格，技术指标较低，但兼容性较强；Dolby Vision属于杜比实验室的专利技术，技术指标最高，但目前家庭影院投影机仍没有机型能够支持；HLG属于欧洲甚至未来其他地区电视广播所采用的HDR技术，兼容性强，也获得了部分家庭影院投影机的支持。此外，更加重要的是，HDR技术规范仍然在不断优化之中，陆续有新的HDR规格出现，但我们认为不管HDR技术的发展如何，对于现阶段的家庭影院投影机而言，首先需要解决的一个问题在于如何增强本身的动态范围，其中就包括了难度相当高的画面亮度提升的问题。
提升画面亮度，
成为家庭影院投影系统未来发展的关键点
随着光源与显示芯片技术的不断发展，家庭影院投影机本身的性能已经较早期有了不少的提升，其中最突出的一点在于光输出方面，从原本的1000-2000流明，已经逐步提升至2000-5000流明，投射在100-150英寸的大屏幕上所呈现出来的画面峰值亮度大多超过了SDR标准动态范围100-120cd/㎡的最高亮度水平。
因此，当4K家庭影院投影机开始兼容HDR10之后，这一部分的高光能量终于能够充分释放出来，不过这次遇到的问题则刚好相反，投影机的性能达不到标准要求。目前，普遍的家庭影院投影机当投射120英寸的大画面时，画面亮度大部分都没能超过500cd/㎡，还没能达到HDR10所要求的1000cd/㎡。因此，这也成为了家庭影院投影机未来发展的主要方向，如何在输出亮度方面进一步取得突破。
控制好漏光，获得优秀的黑位下潜，
是当前家庭影院投影系统不能忽视之处
要充分发挥HDR高动态范围画面的特点，除了投影系统的画面亮度足够之外，还需要获得足够深沉的黑色。根据目前不少HDR电影大片制作的特性，不难f发现许多细节都集中在暗部，投影机黑色的延展就显得更为重要了。对于投影系统而言，首先我们应该控制好观看环境的光线，尽量在全黑的遮光环境下观看，避免外界光线或室内灯光直射屏幕，否则轻微的光线干扰就会严重影响整个画面的黑位表现力。其次，我们应该选择黑位控制得更好的家庭影院投影机。对于家庭影院投影机来说，要获得更好的黑色下潜，实际上也属于控制漏光，不管在显示芯片部分还是光路投射部分。这也是判断一款家庭影院投影机性能是否优秀的主要参照标准之一。
合理的EOTF配置与控制，
是绝大部分家庭影院投影机容易忽略的地方
除了前面所提及的两点，家庭影院投影机想要充分展现HDR画面的特点，还需要考虑合理的EOTF(电光转换函数)，也就是Gamma的配置与控制，简单的来说就是要处理好画面由暗转亮的变化速度。如果说投影机的峰值亮度与黑位决定了投影机动态范围中的黑白两端，那么EOTF则决定了动态范围这条变化曲线的走势，就是究竟哪一段应该维持在较暗之处，哪一段应该迅速提升亮度而让画面处于较亮的状态之上。
国际上，目前针对HDR的EOTF设定拥有相对应的ST.2084规范，但由于家庭影院投影机的情况有些特殊，高光部分无法达到HDR10的基本要求，再加上不同投影机本身的性能也不一样，导致了各家在EOTF的预设上各不相同。但是我们希望各大品牌应该尽量开放EOTF的调整控制功能，让我们能够对EOTF进行最优化的调整以充分发挥投影机本身的潜能。此外，投影机是否能够兼容处理HDR节目源后制过程中的相关元数据也是十分重要的部分。