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從 4K 到 UHD 再到 1080p:您應該了解的液晶電視螢幕解析度

4K、8K、1080p、HD 和 UltraHD 這些規格和數字代表了什麼技術呢?如果您正在購買新電視,您可能會注意到電視螢幕解析度這個名詞旁,列出了這些字母、數字組合:4K、8K、1080p、HD 和 UltraHD。但是這些解析度類型之間有什麼區別?我應該選擇直上 8K 電視嗎?還是選擇 4K 電視?解析度有那麼重要嗎?這一連串的問題其實就是這十年來對於螢幕的革命發展,不論是電視、電腦螢幕、手機,我們眼睛所看到的各種播放影像的畫面,都跟解析度有關。解析度可能不是購買新電視時最重要的因素,不過他和你感受到的影像清晰度有絕對的關係,因此了解解析度有助於購買與螢幕相關的產品。如果你想跳離關於技術、規格的世界,以下是您在電視選購方面需要了解的有關解析度的知識。

簡短重點:

  • 4K是指電視具有 3,840 x 2,160 像素。
  • K指的是2的十次方,也就是1024位元,也可稱為1024個感光點或像素。
  • 4k指的是螢幕解析度面積是1080p的四倍。
  • UHD 就是超高清,也稱為 UltraHD,基本上就是指 4K。
  • 4K 是否意味著畫面會比我的舊電視更好?不一定。
  • 如果 4K 是 1080p 的四倍,那是否意味著 4K 是 4320p?答案是否定的。
  • 8K值得考慮嗎?現在起幾年內都還不需要。

認識解析度

在了解解析度之前,首先應該先認識解析度的表示單位,像素(Pixels)密度。像素密度是單位長度內的像素數量除以單位長度,單位以PPI(Pixels Per Inch)來標示。像素密度越高,說明像素越密集,5PPI 表示每英吋有5個像素,500PPI 表示每英吋有 500 個像素,PPI 的數值高,圖片和影片的解析度就更高。請注意,量測的不是面積,是長度。如果是一張圖的像素,則是用像素總數來表示。

像素單位的不同:PPI、DPI與LPI

值得一提的是,描述解析度的單位另外還有:dpi(Dots Per Inch)與 lpi(Lines Per Inch), lpi 是描述光學分辨率的尺度的。ppi 和 dpi概念上很雷同,都是以每英寸為基準,經常都會出現混用現象,但是兩者應用的領域不同。「ppi 像素」只存在於電腦顯示領域,而「dpi點」只出現於列印或印刷領域。

4K的 K 是 2 的十次方

到目前為止,之前所說的都是非常易於理解的,但是我們常說的4K、2K這些規格,其中的K代表的到底是什麼意義?對於數位影像來講,K指的是像素或感光點的計量單位——這個詞在現在已經被運用為行銷術語,用來簡單直覺判定一台螢幕的實力。在這場“K的戰爭”中,所有螢幕製造商爭相提高K值以提高產品的競爭力,因此對於這個基本定義,我們有需要進一步了解。 首先,K代表顯示器或投影系統中的位元,不過 K 並非是 1000,正確來講,在數位系統中使用二進位或者說以 2 為基數。

在二進位系統中,每一位元只能定義兩個標準的資訊:數值 0 或 1,實際上這代表所謂1千BITS,並不是1000 BIT,而是 1024 BIT——2 的十次方。所以,在數位影像中,1K 代表 1024 位元或感光點或像素。這個測量值最初用於數位電影掃描的規格,並用於描述其他數位電影系統如攝影機、投影機和顯示格式。依此來看,2K 就是 2048,4K 就是 4096,依此類推,不過這種定義並不代表真實世界遵循的標準,標準就是用來被打破的。

什麼是電視解析度?

解析度,就電視螢幕來說,是指構成電視畫面的像素,仔細看電視螢幕,就能發現是由很多光點整齊排列組成,單個像素就是由螢幕上的一個小點組成,如果在手機上,這個點就很難發覺,因為手機螢幕真正做到了在很小的範圍中,排列了與電視一樣,甚至更多的畫素,這也就是手機螢幕為什麼看起來畫面更精緻漂亮的緣故。

電視螢幕解析度 screen resolution

對於電視來講,解析度的定義是組成電視影像的像素(點)數量。無論是哪一種螢幕尺寸,圖像的點數越多,解析度就越高,也會連帶提升圖像的整體品質。電視解析度的常見表示方法為圖像垂直方向包含的像素或點數量。注意,這裡的標示是以垂直方向,例如1080P 指的是水平像素乘以垂直像素為1920×1080,以垂直方向像素1080來稱呼。

電視的掃描線,P與I的差別

傳統映像管是以電子槍打到螢幕上發光,一個圖框的掃描線數是525條或625條,美國國家電視系統委員會(National Television System Committee,NTSC)制訂的電視畫面播映標準,明定每幅畫面必需具備五百二十五條掃描線,及每秒鐘必需播映三十幅畫面,而歐洲國家則有每個圖框 625 條掃描線,且每秒 25 個圖框的電視系統。通俗地說,我們可以把電視上的畫面以水平方向分割成很多很多掃瞄線,分得越細,這些畫面就越清楚,而水平線數的掃瞄線數量也就越多。

有時候我們看到1080P,這個 P 代表的是影像是如何在螢幕上被「繪製」出來的。p代表漸進式(Progressive), i代表隔行掃描(interlance)或稱交錯式的掃描。隔行掃描是電視和早期 CRT 顯示器的遺留物,隔行顯示首先繪製所有奇數行,然後繪製所有偶數行。由於屏幕是以交替線繪製的,因此閃爍一直是隔行掃描的問題。

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兩種螢幕掃描方式

早期製造商試圖以各種方式克服這個問題,最常見的方法是增加一秒鐘內繪製整個螢幕的次數,稱為刷新率,最常見的刷新率是每秒 60 次,這對於大多數人來說是可以接受的。如果您靠近舊顯示器或電視,線條相對容易看到,但現在屏幕上的像素非常小,即使放大也很難看到。 現代液晶螢幕的工作方式不同,是採用漸進式掃描,因此液晶螢幕不會有閃爍的問題。此外技術上也改用幀速率作為螢幕顯示每個單獨數據幀的速度。Windows 將幀速率設置為每秒 60 赫茲或 60 個週期,這種速度對於螢幕的顯示能力有一定的影響,也是選購螢幕時需要注意的項目之一。

4K的K成為行銷上螢幕面積增加的倍數

不過以垂直方向的測量是技術上的定義,近幾年來我們習慣稱呼的4K螢幕其實是以水平方向的測量來定義的,為甚麼突然有這種改變呢?小編推測這是為了行銷的方便與效果,廠商在宣傳時改成以水平方向來計量,因為目前電視螢幕長寬比通常水平方向大於垂直方向,因此水平方向的像素以倍數增加,在行銷上更有震撼力,例如我們稱呼的4K 是3840×2160解析度,垂直像素與水平像素都式1080P的兩倍,面積為4倍,因此稱為4K。

電視發展到現在,螢幕有多種解析度規格。較舊的電視型號以及舊款的都有大約一百萬像素(720p)。隨著技術進展,目前許多32吋型號都有 200 萬像素(1080p)。時下主力的電視(通常為 49 吋或更大)都具有更高於 200 萬像素(1080p) 的像素,甚至達到 800 萬(用於 4K 超高清)。最新、最大、最昂貴的電視擁有超過 3300 萬像素(8K)。

720P 是1280 x 720 = 921600,即解析度為 921,600,即大約92萬像素,接近 100 萬像素(1280是按照16 : 9算出來的,4 : 3的計算則是另一種方式,但目前螢幕的長寬比都是按照16:9來切割計算)其中P是逐行掃描的簡稱。依此,1080P是1920 x 1080 = 2,073,600,即解析度為2,073,600,即大約 200 萬像素,所以一般 200 萬像素又稱 1080P。 前文提到 P 是指逐行(progressive)掃描的意思,i 是隔行(interlaced)掃描。1080i 這個 i 是指隔行掃描,同樣是一個掃描頻率,逐行要比隔行畫面更穩定、更不閃爍、效果更好!但 1080i 折算後效果只相當於 540P,當然不如 720P 效果好。

因此對螢幕畫質清晰度的理解:

1080p 就是不管你螢幕多大,它的高度是 1080 個像素點組成。720p 就是不管螢幕多大,它的高度就是 720 個像素點組成。

解析度是用於銷售電視時的最常見規格之一,不過太多的規格定義令消費者眼花撩亂,對於推銷這件事而言,簡單而誇張有力才是王道。4K 和 8K 聽起來或看起來確實高科技且令人印象深刻,也簡單理解。然而,解析度並不是圖像質量中最重要的因素。僅僅因為電視的解析度高於另一台,並不總是意味著它看起來更好。一般來講可能會,但並非總是如此,其原因與解析度不全然相關。具有更好的高動態範圍(HDR)性能、更好的整體對比度或更好的色彩的電視會比只有更多像素的電視看起來更好,這也是同樣4k,某些品牌的電視就貴上幾乎一倍的原因。

名稱水平 x 垂直像素其他名稱設備
10K10,240 x 5,760 或 4,320沒有
8K7,680 x 4,3208K UHD電視
Cinema 4K4,096 x [未指定]4K一些投影機
超高清UHD3,840 x 2,1604K, Ultra HD, Ultra-High Definition電視、顯示器、投影機
2K2,048 x [未指定]一些電影放映機
WUXGA1,920 x 1,200寬屏超擴展圖形陣列 Widescreen Ultra Extended Graphics Array顯示器、投影機
1080p1,920 x 1,080Full HD、FHD、HD、High Definition電視、顯示器、投影儀
720p1,280 x 720HD、High Definition電視

不同解析度的意義

8K 和 4K(Ultra HD超高清)

真正使4K成為熱門話題的是4K電視技術的產生,當螢幕達到50吋時,傳統電視解析度的內容已經無法滿足觀眾需要,推出更高解析度電視成為各大品牌競爭的焦點。對於電視而言,4K 和超高清(Ultra HD,Ultra High-Definition,或UHD)指的是相同的解析度。這些電視,連同超高清藍光(Ultra HD Blu-ray),以及來自Netflix、亞馬遜和其他公司的幾乎所有超高清流媒體內容,都是 3,840 x 2,160 解析度,您一定有發現3840並不是定義上1024的4倍,事實上若從技術上來說, 4K 是指 4,096 像素的水平解析度。

4K 的比例最早是由 The Digital Cinema Initiative 開發的,依照這個定義,4K 與UHD高度相同,但4K 實際上比UHD 寬了 256 像素(4096 – 3840 = 256),這就是為什麼它通常被稱為 DCI 或 C4K(Cinema 4K),這是指您在電影院觀看 4K 電影時所看到的影像解析度。

因此,根據 DCI 的規範,超高清電視在技術上並不是 4K,不過習慣成自然,目前4K說法已經約定俗成,因此 4K 電視雖然解析度為 3,840 x 2,160並非真正4K,但大多數的公司都稱呼Ultra HD 4K或簡稱4K。

這張圖顯示了每種主要解析度格式中的相對像素數。

這張圖顯示了每種主要解析度格式中的相對像素數。

8K 依照相同的邏輯。如果我們談到電視,它是 4K 電視水平和垂直解析度的兩倍,解析度應該是:7,680 x 4,320。目前市場上有少數8K 電視的機種,但這種解析度要普及還需要很多年,尤其是內容創制、頻寬等相關技術規格的同步發展,尤其是內容。

要充分發揮 4K 電視的效益,需要有 4K 內容。經過近幾年的發展,4K 內容產出已逐漸成為主流。大多數主要的流媒體服務,如 Netflix、亞馬遜、iTunes 和 Vudu 都有提供 4K的內容。除此之外,還有超高清藍光播放器和遊戲機,例如PS5和Xbox Series X。如果您關注 PC,過去幾年的許多視訊卡都可以以 4K 渲染遊戲。

真假4K一說,到底什麼是真4K呢?

顯示器業界吵得沸沸揚揚的"真假"4K爭議肇端起於RGB面板及RGBW面板這兩個面板陣營的較勁。

標準 RGB LED 是由紅色、綠色和藍色晶片組成。通過將三個獨立的晶片產生的光按一定比例混合得到不同的顏色。如果所有三個 LED 都以全亮度點亮,則獲得白色。雖然 RGB LED 產生接近白色的顏色,但它不能產生純白色調。額外的白光 LED 晶片可以獲得更真實、更明亮的白光,也因此出現了RGB+W的面板。

隨著電視的競爭日趨激烈,由於RGBW面板有四分之一的子像素為白色(W),而RGB面板沒有混入白色子像素, RGB面板陣營便將「假4K」或「偽4K」的標籤貼在RGBW面板上,並同時標榜自己的RGB面板為「真4 K」。

那麼到底哪一種好呢?

RGB 分別代表的是紅(Red)、綠(Green)、藍(Blue)三原色。4K 電視的實際解析度為 3840×2160,代表著單一水平方向有3840個像素。在左方的示意圖的左邊圖可以看到,RGB 面板的一個像素會包含紅、綠、藍三個子像素。每個像素都具備 RGB 三原色,所以不會產生顏色再現的損失。

RGB LED排列方式

每一水平方向之R、G、B子像素數量為3840,單一水平方向整體子像素總和如下計算:

3840 像素x 3 子像素 = 11,520 子像素

而RGBW面板即是增加白色(white)子像素於原本RGB三原色的排列之中,不同於由RGB面板所構成的子像素組合,RGBW的排列如下:

RGB+W的面板排列

從以上子像素的排列方式可發現,每 4 個像素各有 3 個紅色、綠色、藍色及白色子像素,若以單一水平方向來計算每個顏色子像素數目,計算如下:

3840 像素 x 3/4 = 2880 子像素

將四個顏色之子像素相加後,單一水平方向的子像素總和仍為 11,520 個。不過問題來了,因為增加了 W 子像素,所以 RGB 子像素數目減少了25%,色彩表現會因此而降低效果。 除此之外,垂直方向也會因為這樣的排列讓影像的線條變粗,當影像中有複雜紋理的區域,如樹木花草或毛髮,銳利度的表現就不會像單純 RGB 結構的面板表現來的出色。 RGB 及 RGBW 各有優缺點。由於白色的子像素只能發白光,所以 RGBW 的整體色彩表現不若 RGB。但也因為 RGBW 有 W 的關係,RGBW 的透光性較佳,因為出光效率提升故背光模組的設計就不用補強太多,所以較亮也較省電。

RGB面板RGBW面板
色彩飽和度較佳色彩飽和度稍差
純色呈現佳純色呈現稍有偏差
面板穿透率較差面板穿透率較佳
相同亮度下,成本高相同亮度下,成本低

對於消費者,選購時只要注意面板的規格,然後在現場依照需要評估到底適合哪一種即可。

2K的問題是不存在

在 4K 普及之前,實際上電視機型中,規格是 2K 解析度的並不多。它更常是用來指一種電影解析度,電影院中使用的大多數數位電影放映機都是 2K 解析度(有些更低)。它的寬度為 2,048 像素,DCI並沒有指定垂直解析度。

由於目前以 4K 用來規範電視和內容的稱呼已經約定俗成, 2K 作為大多數更小和更舊的 HDTV 以及藍光所使用的 1080p 解析度的簡寫形式也變得越來越普遍。

1080p或Full HD全高清

電視在歷史上一直都是使用垂直來描述解析度(可以追溯到玻璃映像管時代)。所以1080p是垂直解析度。幾乎所有 HDTV 的縱橫比都是 1.78:1(16:9,又稱寬屏),這也意味著水平解析度為 1,920 像素(1,920 x 1,080)。

這是另一個有趣但奇怪的地方,因為幾十年以來的電視都是一直在以垂直解析度來制定,然後突然間我們談論的4K 電視卻是用水平解析度。這就是為什麼 1080p 不是 1K 的原因。如果有的話,如上所述,按照與超高清電視是 4K 相同的邏輯,它應該是2K。也就是說,大多數人不叫 1080p作 2K。而是稱之為 1080p 或Full HD全高清。

720p 或HD,High Definition 大約是 1080p 像素數的一半,解析度是1280 x 720 像素。現在已經很難再找到 720p 的電視了。

電視螢幕與電腦螢幕的差別

不過到目前為止,我們討論的都是電視螢幕,事實上更常見的螢幕是電腦螢幕,大多數人其實不能很明確的分辨電視螢幕與電腦螢幕的差別,有些人會簡單的指出電視螢幕通常比較大,電腦螢幕相對較小。電視螢幕幾乎常見大於32吋以上的機型,電腦螢幕則多半在24吋以內。但如果我們用同樣32吋的螢幕來比較,為何電腦螢幕價格遠高於電視螢幕呢?事實上兩者外觀很像,但實際上有很多細節與功能不同。有人認為電視螢幕又大又便宜,那麼是不是可以拿來當電腦螢幕呢?在實務上這兩者之間確實不能互用,錯誤使用容易傷害眼睛,消費時需要特別注意。

電腦顯示器解析度有不同的規格,包括:WUXGA、WXGA、WXXXGA、WXCBGBSA、WXLADYGAGA,這些難以理解且對用戶不友好的混亂字母來各家業者用來描述解析度。基本上,最常看到的是 FHD (1,920×1,080) 和 WUXGA (1,920×1,200)。其餘的規格基本上可以忽略。

還有一些顯示器具有獨特的解析度,如 5K(5,120×2,880)或超寬屏 21:9 縱橫比,如 3,440×1,440。例如:三星-cf791。三星的 CF791 超寬屏顯示器具有 3,440×1,440 像素或 UW-QHD(超寬四倍高清)解析度。

電視亮度太高不適合近距離觀看

電視螢幕的設計給多人且長距離使用,市場上絕大多數的電視亮度在 450~600 cd/m²,而新的HDR技術其要求高對比,亮度甚至高達800~1600 cd/m² ,參考下表,高亮度的電視機並不適合拿來近距離觀看,避免傷害長時間觀看而傷害了眼睛。而電腦螢幕的亮度設計250~300 cd/m ²,並可以調整亮度來達到最佳的觀看亮度,較適合長時間近距離的使用。

電視細膩度較弱,近距離看顆粒感大

一台50吋的電視來說,4K解析度其PPI=88.12 PPI,普通1080P解析度,其PPI=44 ,電視的PPI較小,近距離觀賞很容易發現粗粗的顆粒感,不適合近距離來使用;相較於一台27吋4K螢幕,其PPI=163,拿來瀏覽網頁、觀賞影片時,可以明顯感受到因解析度提升,讓畫面更加的細緻,較適合用來工作與娛樂來使用,這種差別在手機螢幕上更為明顯。蘋果的顯示器之所以昂貴的原因就是它比一般電腦螢幕更為細膩,達到RETINA的精緻度,iMac with Retina 5K display 就達到218PPI。

電視顏色經過顯示晶片處理

動態顯示效果是電視比電腦螢幕少見的強項,為了強化影像的觀賞效果,經過處理的顏色豐富而鮮豔,不過因為不夠精準,對於專業、辦公室的使用者來說卻是致命傷,實際應用應用起來,容易有銳利度與清晰度不夠的問題。

AGLR表面處理

電視對於色彩、對比度的要求較高,為了讓畫面看起來更銳利通常會進行表面處理,但也比螢幕的AG(防眩膜層)更容易反光,只要在燈光或有陽光的地方做使用,都容易看到另人討厭的反光,用久了都容易傷眼睛,因此近距離觀看還是推薦有防眩光霧面處理的螢幕為主,長時間使用較不傷眼睛。

灰階顯示程度不同

一般電視只能顯示 16~235 的灰階,而電腦顯示器可以顯示 0~255 之間完整的灰階,0~16電視無法顯示的灰階都會被當純黑處理,顯示器能全部顯示出純黑到純白所分成的256階,對於細節與明亮度的呈現會更好,這對於需要更精準電腦色彩作業的人來說是非常重要的。

連接埠支援程度不同

一般的電視 IC 並沒有支援 DP(Display Port) 及 TYPE-C 這兩種接頭,支援 DP 1.4 的螢幕可以在 4K 解析下支援 120Hz 輸出,有些人買了新螢幕卻無法支援高解析與更新頻率,其中最主要的原因之一就是連接埠沒有連接支援度較高的DP;Type-C 則是目前行動裝置主流介面,讓行動裝置連接更方便,不管是手機或是輕薄筆電都可以順利連接桌上型螢幕。這也是後續高階螢幕的主流規格連接埠必備的介面。

視角的幅度

一般電視螢幕更著重於寬廣的視角,因為在客廳需要提供多人觀賞節目,因此兼顧每個觀賞者的角度對於電視更為重要。相對地對於電腦螢幕近距離使用,視角的幅度就可能在成本考量下節省。

不過電腦螢幕中也有所謂IPS,是以廣視角面板所著稱,改善了一般電腦螢幕在某個角度就出現眩光的問題。

輸入延遲和響應時間

從你按下滑鼠或鍵盤,到畫面顯示出來的反應時間,這稱為 Input Lag 反應時間。時間愈長表示你看到的畫面延遲愈久,通常電視有較長的反應時間。電視通常具有較低的刷新率(如 60Hz),並且對視頻輸入的處理遠遠超過計算機顯示器,這增加了輸入延遲。電視的 Input Lag 普遍在 20ms 以上,而相較於顯示器,其反應時間都在 10ms 以下,較高階,特別是電競類機種為 4~1ms,對於操作或是遊戲反應都有較佳的顯示效果。不要小看這 10~20ms 的差異,使用者可以明顯感受到頓挫、畫面延遲的感覺,遊戲對戰往往勝負就在這一瞬間的 10~20ms。

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