4K超高清技术在科技声像中的应用

太原卫星发射中心：赵斌宁 许建坡 王淼

1.相关理论概述

1.1 科技声像概念及特征

科技声像所反映的是科学技术活动的外部或内部的形态和变化，需要通过专门的技术工具、技术手段、技术方法实现对这种外部或内部形态和变化的摄取、记录、虚拟、加工、处理，为社会需要服务。从本质上来讲，科技声像是科技知识和声像艺术的统一体，其包含着娱乐性和教育性，既可以借此生产广大人民群众喜闻乐见的精神文化产品，又可以借此宣传主旋律思想，发挥对于广大人民群众在思想意识方面的积极教化作用以及对社会舆论的正向引导作用。在党和政府的支持和引导之下，我国科技声像工作获得了持续性发展并取得了诸多成效，制作了大量服务专门领域的技术片、专题片以及服务于人民群众的科普片、科教片等，科技声像工作的开展以及产品的生产在提高全民素质、促进科技进步等方面发挥着重要的效用。

科技声像的内容具有真实性、科学性、权威性。科技声像核心在于科技，可以说科技声像是开展科技宣传工作的重要方式，因此。科技声像的内容依托于带有真实性和客观性的科学现象以及现实标准，其在普及科技知识、发扬科技精神、促进科技发展方面发挥着具有权威性的积极效用。

科技声像的传播范围具有广泛性、普遍性。科技声像以声音和画面为主要表现形式，可以借助多样化的媒体传播渠道加以宣传，其既可以借助传统的报纸、图书、广播、电视进行传播，又可以借助新媒体网络、期刊、电影等新兴媒介加以传播。同时，科技声像的传播面向广大人民群众，其内容和形式可以根据不同群体的特征和需求加以有针对性的创作和传播。

科技声像具有时效性。科技声像无论在开展科技宣传工作还是满足广大人民群众精神文化需求的过程当中，其都需要立足于时代视角，紧跟实时热点，保证宣传工作开展的时效性。例如在中国空间站建设期间，科技声像宣传工作主要围绕记录我国载人航天工程“三步走”战略的实施过程，宣传我国科技自立自强的典范和在科技强国、航天强国伟大征程中形成“载人航天精神”，以及为人类和平利用太空作出开拓性贡献的重大意义。

1.2 4K超高清技术概念及特征

2012年5 月，国际电信联盟发布了BT.2020“超高清电视UHDTV”标准的建议，将屏幕物理分辨率达到3840×2160及以上的电视称之为超高清电视，与之对应的摄像机为4K摄像机。相对于标清和高清画面而言，4K超高清在标准和性能等诸多方面更具优势，如下图表对比可充分显示。

表1 4K超高清与高清、标清技术对比

4K超高清技术画面成像效果好。4K摄像机与传统摄像机在性能和标准方面的区别主要由成像器械的类别和尺寸所决定，超高清4K摄像机的分辨率以及宽容度远远高于普通高清摄像机。更高的分辨率使得超高清4K摄像机在展现图像细节方面具有更强的优势，而将超高清4K摄像机与普通高清摄像机的单帧画面进行对比，其像素数量以及信息量都表现出明显的优势。可以使声像档案在采集时就具备较高的画面质量。

4K超高清技术视觉冲击力强。色域作为摄像机功能的重要构成部分通过借助技术系统对颜色进行编码，产生颜色的总和。一般来讲，在摄像机的摄像端到显示端，色域越宽，其能够还原的色彩就越逼真，同时产生的视觉冲击性更强。超高清4K摄像机的色域广度远远高于普通高清摄像机，其能够精准的展现从暗部到高亮色域的层次，从而带给观众更加具有冲击性的视觉体验。高动态、高色域支持下的超高清4K摄像机可以满足夜晚以及阳光直射情况下的拍摄，同时保证画面的清晰度。对航天声像档案资料拍摄时，通常会出现光线不足、明暗分布不均、显示屏幕闪烁等情况，超高清4K技术可有效应对拍摄环境问题，保证拍摄效果和质量。

4K超高清技术存储格式多样。摄像机当中的视频素材的存储格式对于后期制作有着重要影响。超高清4K摄像机可以在更大程度上对画面信息予以保留，从而为后期制作和调整提供更多的发挥空间。其制作系统可以满足低成本高效率的需求，兼顾存储空间以及后期制作的需要。超高清4K应用下的科技声像档案的制作可以在更大程度上保证存储和保管的时效和质量。

2.4K超高清技术在科技声像档案制作中的应用

2.1 对焦准确、构图恰当

要想将现实生活当中存在的人、事、物展现在银幕上，就需要根据构图这一基本画面结构形式，在无限的空间当中按照一定的比例以形、光、色的方式汇聚于屏幕当中，并且注重视觉价值的美感。基于科技声像档案制作特征及基本要求来看，其注重纪实性，要求画面构图与对焦对现实事物的正确再现。相对于标清和高清画面而言，超高清4K画面在应用过程当中构图更加稳定灵活，并且变焦画面出现的频率较少，拍摄出来的画面具有图像大、前景深的特征。例如，SONY FS7 35mm 4K摄像机和SONY蓝光高清摄像机在航天器测试现场上同机位同景别拍摄的画面，SONY FS7 35mm 4K摄像机拍摄出的画面宽容度更大、细节体现更明显、清晰度更高、色彩更丰富。

2.2 色彩真实、镜头语言丰富

正如上述所述，科技声像档案制作要求的特殊性使得摄像机在对画面色彩加以处理时也应当遵循现实性与真实性的基本原则，应当在更大程度上实现对现实生活当中存在的人、事、物的复刻。超高清技术借助4K摄像机，其色彩还原性要远远高于普通高清摄像机，其中的宽色域技术更是能够满足光线明暗不均的拍摄环境，更好的突出画面当中的暗部与亮部的细节。同时，其中存在的灰色画面模式更是可以借助后期调色展现更加丰富的层次性。镜头运动在于借助镜头语言叙述故事，表达情感。超高清以4K摄像机在完成拍摄和制作的过程当中可以在一定程度上延长画面的停留时间或者放慢镜头的运动速度，从而能够从更加细节化的程度对画面情景予以展示，把人、事、物拍摄的更加清晰完整。

2.3 应用效果

历史与现实具有实践性和客观性，然而，人类对于历史和现实的认知却受主观能动性的影响呈现出一定的主观性和差异性。而借助影像对于历史和现实情况予以复刻和再现则可以帮助人们探寻真相，获得科学和正确的认知，在一定程度上避免“1000个读者心中有1000个哈姆雷特”的情况。4K超高清技术在科技声像档案制作当中的应用可以更好的满足互联网信息时代背景下人类视觉化表达和获取信息的需求。例如在载人航天跟踪记录过程中，4K超高清技术的应用可以展现更加客观和真实的影像资料，在保证画面质量的前提下，增强观众的视觉体验感，真实的画面感使得图像的说服力更强，犹如身临发射现场的震撼画面，使观众油然而然产生我国航天技术自主超越的代入感和建设航天强国的自豪感。

3.4K超高清技术在科技声像档案管理中的应用创新

3.1 优化视觉体验

4K超高清技术在科技声像档案制作及管理当中的应用使得产生的影像档案资料不仅容量大、清晰度高，同时其在生动性和真实性的展现方面都较传统高清时代有了突出进步。当然，为了推动4K超高清技术在科技声像档案管理当中的创新性因素，还需要进一步优化视觉体验，使得4K超高清摄像机可以将更多的信息内容同时容纳于同一画面当中，在保证画面质量和细节度的同时更好的满足人眼获取的画面感光范围，优化可视化的视觉体验。当然，4K超高清技术也可以结合杜比全景声技术，对细微的声音加以感知和记录，保证对现实场景的复刻和还原。既可以在更大程度上满足科技声像档案制作和管理的纪实性，又可以带给观众以更加舒适的视觉体验。

3.2 创新管理利用服务

传统科技声像档案制作和管理当中主要运用库存保存方法，受方式和技术的局限性影响，其难以满足档案资源的无限复刻使用以及在线查询需求。在大数据时代背景下，就需要对4K超高清技术加以合理应用，同时创新档案管理利用服务来满足时代和现实需求，使得数字化影像技术能够在收集整理、格式转换、编目检索、复制利用等多方面满足科技声像档案管理数字化和信息化需求。在创新科技档案管理利用服务的过程当中，应当将开发的科技档案声像资料借助网络平台加以保存，通过建立系统化的数据库满足在线资源共享。从而更好的满足信息化时代背景下用户在资料查阅以及资源调取方面的个性化和碎片化需求，使得用户可以借助电脑、手机等各类移动化客户端，随时随地查询并下载科技声像档案资料和信息。

3.3 构建信息化体系

要想推动4K超高清技术在科技声像档案制作和管理当中的应用创新就需要构建信息化体系，有效应用超高清视频技术网络化制作、数字信号保存与传输等手段充分满足数字化档案保存和管理需求。如全息影像技术采用电子元件记录全息图像，可以对数字声像档案通过人工智能进行图像的强度和相位分布分析，将有利于后期标注和科学归档。数据化时代背景下科技声像档案管理信息化体系的构建和完善不仅要致力于提供丰富而多样的档案资源，更应当助力于用户与管理者之间的互动，实现智慧档案信息化建设。