黃衛(wèi)

【摘要】 4K電視的分辨率有3840*2160和4096*2160像素兩種規(guī)格。相對于全高清數(shù)字電視的圖像分辨率1080p（1920*1080像素），4K電視的分辨率相當(dāng)于4個(gè)1080p，屬于超高清分辨率。高清電視更具有視覺上的逼真感，更加符合人們的視覺感受。高清電視技術(shù)采用數(shù)字信號處理方式，處理速度更快，更適合大容量數(shù)據(jù)傳輸，畫面質(zhì)量更有保障。

【關(guān)鍵詞】 4K 網(wǎng)絡(luò)傳輸 H.265標(biāo)準(zhǔn)

2012年5月，國際電信聯(lián)盟ITU發(fā)布了超高清電視國際標(biāo)準(zhǔn)ITU-RBT.2020的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將屏幕的物理分辨率達(dá)到3840*2160及以上，幀頻高達(dá)120Hz，量化深度12比特的數(shù)字電視稱之為超高清電視，業(yè)界因此亦簡稱為4K電視。超高清電視是指可為觀眾提供超高像素、超大屏幕、超寬觀看角視頻圖像并令觀眾獲得逼真圖像、豐富色彩、豐滿聲音等視聽感受數(shù)字電視技術(shù)。

一、超高清電視的傳輸技術(shù)

超高清電視的分辨率是全高清的4倍，加上傳輸幀率的提升，超高清電視的總數(shù)據(jù)量應(yīng)為全高清電視的4倍以上，給傳輸技術(shù)帶來更高的要求。超高清電視系統(tǒng)必須采用更高效的視頻壓縮方式和傳輸比特利用率以及高性價(jià)比的顯示裝置。

1.1地面?zhèn)鬏?/p>

通過電視臺的制高點(diǎn)天線，對外發(fā)射無線電視信號對所有電視用戶進(jìn)行覆蓋，用戶可以通過利用接收天線及電視機(jī)隨時(shí)觀看電視節(jié)目，這是支持高清數(shù)字電視信號傳輸?shù)幕拘问健?/p>

超高清電視的地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)主要有日本ISDB-T、美國ATSC3.0和歐洲D(zhuǎn)VB-T三種標(biāo)準(zhǔn)。日本在超高清電視技術(shù)方面處于比較領(lǐng)先的地位，地面電視廣播網(wǎng)絡(luò)的ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)制式主要采用OFDM正交頻分復(fù)用技術(shù)和超高階調(diào)制4096QAM方式，并使用雙極化天線和MIMO信號增強(qiáng)技術(shù)。美國Technicolor集團(tuán)2014年10月使用ATSC3.0標(biāo)準(zhǔn)成功完成了4K超高清電視無線傳輸測試，實(shí)現(xiàn)了基于H.265視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的可伸縮HEVC（SHVC）視頻編碼、MPEG-H音頻和MPEG的MMTA/V傳輸標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)性融合，支持普通天線、手機(jī)以及移動的地面用戶的信號接收。

1.2衛(wèi)星傳輸

衛(wèi)星傳輸主要集合高清數(shù)字電視的節(jié)目信息資源在衛(wèi)星地面發(fā)射站，用微波將數(shù)據(jù)發(fā)送到距離地面3.6萬公里的地球同步衛(wèi)星中，再由同步衛(wèi)星將微波轉(zhuǎn)回地面，用戶電視機(jī)通過接收天線及衛(wèi)星制式的機(jī)頂盒接收節(jié)目。衛(wèi)星傳輸具有帶寬大、速度高、覆蓋廣的多種獨(dú)特優(yōu)勢，多數(shù)運(yùn)營商比較傾向于采用該方式來傳輸超高清數(shù)字信號，部分技術(shù)領(lǐng)先的運(yùn)營商已經(jīng)完成了相關(guān)測試。

2014年3月，中國航天數(shù)字傳媒發(fā)布了基于衛(wèi)星傳輸?shù)?K整體解決方案，該方案確保可以穩(wěn)定地以實(shí)時(shí)64Mbit/ s的傳輸速度向用戶推送4K視頻內(nèi)容。一部4K電影片源的容量大約為110～140GB，目前國內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)帶寬不足以應(yīng)付4K視頻內(nèi)容傳輸?shù)男枨螅ù蠹s需要50M以上的帶寬才夠），而這套4K衛(wèi)星內(nèi)容傳輸解決方案可以做到64M/秒，在技術(shù)上已經(jīng)不存在問題，已符合4K電視信號的商業(yè)化需求。

1.3有線與光纖傳輸

有線電視網(wǎng)絡(luò)支持一城一網(wǎng)的企業(yè)化運(yùn)營模式，用戶端通過安裝有限制式機(jī)頂盒獲得信號。有線信號傳輸主要通過光纖網(wǎng)絡(luò)，光纖是當(dāng)前有線傳輸介質(zhì)中性能最好的一類。光纖傳輸具有頻帶寬、容量大、傳輸速率高、安全保密性好等優(yōu)點(diǎn)，通常被用作原始視頻圖像的傳輸媒介。視頻信號的光纖傳輸?shù)臄?shù)據(jù)連續(xù)，畫面顯示幾乎沒有延時(shí)，而且圖像數(shù)據(jù)不可能丟失，這樣可以保證數(shù)據(jù)的高保真。

目前，一路光纖只能傳輸幾路到幾十路的無壓縮的高清視頻圖像，隨著光纖線傳輸帶寬的不斷提高，完全可以實(shí)現(xiàn)在一路單模光纖線中傳輸上百路甚至幾千路高清視頻信號的傳輸。由于超高清圖像占用帶寬比高清圖像高出四倍以上，敷設(shè)專用的光纖傳輸線路成本較大，利用有線傳輸超高清數(shù)字電視信號需要提高視頻壓縮效率，即采用H.265高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。

1.4網(wǎng)絡(luò)傳輸

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，利用電信寬帶支持互聯(lián)網(wǎng)模式，通過光纖到戶，實(shí)現(xiàn)電視節(jié)目的多種交互式傳播的IPTV，即交互式網(wǎng)絡(luò)電視為家庭用戶提供了包括數(shù)字電視在內(nèi)的各種交互式多媒體服務(wù)。在IPTV應(yīng)用過程中，包括了通訊技術(shù)、多媒體技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等內(nèi)容，用戶可在家中利用個(gè)人電腦或者網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒接收網(wǎng)絡(luò)電視節(jié)目，既支持傳統(tǒng)意義上的視頻服務(wù)及網(wǎng)絡(luò)瀏覽，也支持?jǐn)?shù)字化電視平臺，如互動點(diǎn)播、網(wǎng)絡(luò)游戲、在線交易、語音信箱等，滿足用戶不同層面的需求。

在美國，YouTube公司和Elemental Technologies公司分別采用VP9和HEVC編碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)的4K串流技術(shù)，用以傳輸超高清電視視頻。

隨著4G傳輸技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬和傳輸質(zhì)量得到很大提升，更加有利于推進(jìn)電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)相互融合的三網(wǎng)融合IP優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，這對于整合資源發(fā)展超高清電視非常有利。

二、超高清電視發(fā)展趨勢

2.1技術(shù)革新

目前4K技術(shù)的普及面臨的最主要問題，是其超高清分辨率帶來的超大帶寬占用和超高存儲成本。我國高清有線電視目前主要選用調(diào)制等級為64的QAM調(diào)制器，即采用64QAM調(diào)制方式，這種調(diào)制技術(shù)配合H.264編碼方式，是目前我國地市級城市普遍采用的高清電視傳輸方式。在超高清電視傳輸中H.264壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)已不能很好地滿足信源壓縮的要求，需要有相比H.264更高效的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)一步推動視頻高清化的發(fā)展。

JVT-VC小組于2013年定稿發(fā)布下一代視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，命名為HEVC（High Efficiency Video Coding），然后分別被ITU-T和ISO/IEC采納成為國際標(biāo)準(zhǔn)，也就是H.265視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。最新H.265標(biāo)準(zhǔn)基本繼承了H.264的框架，但在其中采用了大量全新的技術(shù)。在高清分辨率下，這些新技術(shù)的使用可以使H.265的壓縮性能相比H.264提升一倍，簡單來說，就是相同視頻質(zhì)量下，高清視頻所需要的傳輸帶寬或者存儲空間則為H.264的一半左右。從客觀效果測試提升上來看，測試結(jié)果表明，H.265在1080P分辨率下相比H.264碼率降低40%～50%，在720p下相比降低30%～40%。H.265由于其算法本身的特點(diǎn)，在4K這種更高分辨率的編碼處理上效率會更高，必然會成為未來4K高清電視分辨率的最佳選擇標(biāo)準(zhǔn)。

2.2內(nèi)容革新

超高清片源匱乏始終是阻礙超高清電視發(fā)展的主要因素，尤其是關(guān)注度最高的各類突發(fā)事件現(xiàn)場直播，觀眾很關(guān)注的新聞節(jié)目目前還很少高清化，更談不上超高清化。新聞?lì)惞?jié)目無法進(jìn)行高清直播的主要原因是因?yàn)楦邘挕⒏叻直媛屎蛶实某咔鍒D像，需要不一樣的發(fā)射和接收設(shè)備。

我國觀眾對4K技術(shù)熱情很高，以電信、廣電為首的運(yùn)營商也在積極開展置換4K機(jī)頂盒、增加4K超高清節(jié)目的推廣工作。4K技術(shù)帶動了液晶電視產(chǎn)業(yè)、傳輸和配套設(shè)備產(chǎn)業(yè)、文化傳媒產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)優(yōu)化發(fā)展。積極推廣原生4K電視節(jié)目錄制，以此推動超高清電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，布局我國的4K超高清無線電視傳輸系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)鏈，是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代廣播電視行業(yè)面對的巨大機(jī)遇和挑戰(zhàn)，這也正是當(dāng)前中國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)升級轉(zhuǎn)型、提升產(chǎn)業(yè)核心競爭力、不斷提高全要素生產(chǎn)率的供給側(cè)改革所需要的發(fā)展革新。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 李東山.超高清數(shù)字電視關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢探討[J].數(shù)字通信世界，2016（2）：48-52.

[2] 惠慧，朱林林，何大治. 超高清電視發(fā)展趨勢研究[J]. 電視技術(shù)，2015，39（ 6） ： 22-26.endprint