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作者：崔蕴鹏 ，中国传媒大学动画与数字艺术学院惠普教育卓越中心
近期以来，4K逐渐成为了影视领域的热门概念。与2K类似，4K指的是最终画面水平方向的像素数量。但严格地说，4K在不同领域意味着不同的技术指标，如：
• 数字电影：Digital Cinema Initiatives规定，最终以4096x2160分辨率放映的影片为4K。不同比例的画面通过切割像素宽高比实现。
• 超高清电视：UHD标准中，3840x2160的分辨率被称作4K。既HDTV1920x1080的宽、高像素数量各增长一倍。
• 网络流媒体：YouTube的视频文件允许4096x3072的分辨率，既4K。
图1：4K与其他常见量级的像素数量比较示意图
由此可见，4K与SD、HD（2K）类似，是一种分别率的级别。但由于技术指标的倍增，4K的内容制作起来成本更高，采用4K标准的内容也是好中选优。所以，4K更意味着内容的技术指标、制作成本，甚至意味着内容定位的高度和品质。
4K目前在影视中的应用现状
实际上，获取4K级别的画面素材在影视领域已经不是新鲜事了。2007年推出的Red One数字摄像机就可以拍摄4K级别的素材。随后，一大批高端数字摄像机相继推出，4K成为了标配。2012年，4K更是井喷式发展，Red Epic、Sony F63、Canon C500等高端产品支持或超越4K外，高端数码相机Canon EOS 1D c、微型摄像机GoPro Hero 3 Black等民用化的设备也将4K作为标配。一时之间4K从“王谢堂前燕”进入了主流的影视创作领域。但是，为什么我们还不能说4K将一往无前地取代2K呢？
图2：Red数字摄像机的发展规划
4K的技术门槛，主要在于后期制作领域。在目前的电影、电视剧、广告、MV等拍摄中4K的原始素材往往是被降级到2K进行制作的。虽然这样做可以减小数据量、降低制作技术难度，还有降低噪点、提高锐度等好处，但无论如何4K拍摄而2K制作实际是无奈之举。4K拍摄、4K制作然后再根据播出要求进行分辨率调整，才在质量上是高水平，也才能满足正在蓬勃发展的4K放映的要求。
4K变2K的制作方式存在的根本原因是4K拍摄的原始素材数据量巨大，难以进行流畅的剪辑、回放。更不要说几乎成4倍的CG渲染时间和更为复杂的特效、后期合成所带来的成本激增。如果能够解决后期剪辑、特效制作方面的问题，4K内容的制作将冲破瓶颈取得长足发展。
4K对工作站的要求
目前在面对4K素材的时候，常常令人回想起五年前首次面对HD素材时的不知所措。但是由于技术的进步，现在我们的图形工作站有一定的性能储备，让4K剪辑、制作成为可能。
首先，处理性能方面，除了多核心的CPU，一颗强大GPU成为了4K制作的必需之选。作者实践中使用的HP Z800工作站带有Quadro 3800显卡，在Premiere CS 5.5中可以启用GPU加速。直接剪辑4K R3D格式的素材时可以设定为播放时1/4、静止时1/2质量，还可以保持流畅工作。而换用普通Geforce游戏显卡后，1/8质量下也无法流畅工作。所以对于4K素材，有无GPU加速基本决定了工作能否进行。
其次，硬盘作为整个电脑中的数据瓶颈，也需要提高读取速度以保证播放的流畅程度。对于高数据量的电影、电视剧来说，使用外置硬盘阵列是必须的。而对于以广告、MV等短片为主的制作环境，可以采取1.5万转的本机硬盘。作者所用的HP Z800工作站使用了1.5万转的硬盘，在RedCine中播放4K的R3D文件十分流畅。未来价格合适时，更为高速、低耗的SSD也是很好的替代方案。
再次，对于CG渲染、特效制作等高内存消耗量的工作，大容量的内存也是必须的。Aftereffects等特效软件采用内存缓冲的工作方式以提高制作时的交互速度，同时又采用RAM Preview的方式提高预览回放时的流畅程度。所以在制作特效合成时，画面分辨率的大小直接决定了缓存的需求量。根据作者的实际经验，2GB的内存能基本满足SD级别的合成制作；对于HD级别的制作，8GB内存能够保证软件的顺利运行，16GB的内存在交互和预览回放时能有比较好的表现；4K的素材进入Nuke等合成软件时，作者采用了Proxy方式，32GB的内存在交互时比较顺畅（由于Nuke 6的回放方式不同，所以回放与内存关系不大），执行脚本渲染时比2K的素材明显慢一些，但完全可以接受。除了内存容量外，内存的带宽也最好处于完全利用状态，以保证整体的效率。
图3：3D电影短片《戏》4K立体校正制作时的工作界面
最后，整机稳定性方面，相对HD约4倍、相对SD约20倍的像素数量为整机的稳定性提出了倍增的要求。数据量往往决定着传输量、计算量。而在海量的数据传输和计算上如果有哪怕一个数据错误，都会带来不可预知的损失。小到由于重做而引起的效率降低，大到整个电脑蓝屏死机。只要是稳定性出现问题，时间的损失是必然的，不可挽回的数据损失也会时有发生。在处理4K的视频时，工作站会处于几乎疯狂的工作状态。CPU满载、GPU满载、RAM满载、硬盘超载等等同时发生，对每个零件的质量和整个工作站的设计提出了苛刻的要求。所以，采用Xeon的CPU、带有ECC的内存、为工作站设计的显卡、高速硬盘会为4K制作提供较为稳定的保证。整机的供电设计、散热设计、扩展设计更是考量工作站优劣的重要指标。
图4：HP Z800的升级产品HP Z820内部模块化设计
展望
随着4K拍摄日益普及，4K制作的需求也将随之爆发。在4K来袭的前夜了解对手、整顿装备以抢占先机，对于变化日新月异、竞争激烈的影视制作领域具有迫切意义。从2010年春晚小虎队《再聚首》舞台视频制作时初次触及4K，到2011年3D电影《戏》的4K素材拍摄和制作，中国传媒大学动画与数字艺术学院惠普教育卓越中心一直追踪并尝试着4K。虽然4K离全面代替HD还有很长的路可走，但我们坚信4K将与3D、HFR技术一起将成为高端影像表现力、沉浸感的来源，更成为影视技术的高峰。
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