馮聰杰 李祖章

（作者單位：四川九州電子科技股份有限公司）

從4K概念正式提出，到2012年超高清電視國際標(biāo)準(zhǔn)ITU-R BT.2020的發(fā)布，超高清正式進(jìn)入人們的生活。隨著不同尺寸超高清電視的出現(xiàn)，超高清電視就成為關(guān)注的焦點(diǎn)。相比高清電視，超高清電視更加逼真、細(xì)膩，擁有更為準(zhǔn)確的視覺信息和強(qiáng)烈的臨場感，從而為電視技術(shù)發(fā)展開啟了全新的篇章。

1 超高清數(shù)字電視的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 視頻處理技術(shù)

在4K模式下，按照4∶4∶4的模式，超高清數(shù)字電視信號的初始數(shù)據(jù)比為16 Gb/s左右。當(dāng)處于8K模式下，能夠達(dá)到24 Gb/s；按照4∶2∶2的樣本，其4K數(shù)據(jù)為16 Gb/s，在8K模式下，初始數(shù)據(jù)為16 Gb/s。如在上述的數(shù)據(jù)量下進(jìn)行傳輸，那么就無法有效地開展現(xiàn)有的壓縮編碼，還需要結(jié)合新的方式。所以，在2010年，有關(guān)視頻編碼的專家以及活動圖像專家研發(fā)與超高清數(shù)字電視壓縮編碼目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，其作為“高校視頻編碼”的第三代標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，還需要在保證圖像質(zhì)量的同時，將碼率降低50%。這就表示，處于4K模式下，30幀每秒的超高清視頻可以滿足H.264標(biāo)準(zhǔn)的使用要求，并且可以在40 Mb/s內(nèi)實(shí)現(xiàn)壓縮操作，如果按照HEVC標(biāo)準(zhǔn)，就可以處于20 Mb/s之內(nèi)[1]。

1.2 傳輸技術(shù)

1.2.1 地面?zhèn)鬏?/p>

利用電視臺制高點(diǎn)天線，通過對外發(fā)射無線電視信號，就可以覆蓋所有的電石用戶，通過接收天線和電視機(jī)，用戶可以隨時觀看電視節(jié)目，以滿足高清數(shù)字電視信號的傳輸要求。

針對超高清電視的地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)，主要包含了ISDB-T、ATSC3.0和DVB-T。而在超高清電視技術(shù)方面，日本是遙遙領(lǐng)先，其廣播網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)制式主要是利用OFDM的正交頻分復(fù)用技術(shù)以及超高階的調(diào)制4096QAM方式，并且使用了MIMO信號增強(qiáng)技術(shù)以及雙極化天線。

1.2.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，通過電信寬帶來支持互聯(lián)網(wǎng)模式，利用光纖到戶，就可以滿足多種交互式傳播IPTV，也就是通過交互式的網(wǎng)絡(luò)電視為家庭用戶提供數(shù)字電視在內(nèi)的交互式多媒體服務(wù)。在IPTV應(yīng)用中，主要包含了多媒體技術(shù)、通訊技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等內(nèi)容，用戶利用個人電腦或者是網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒就可以直接接收對應(yīng)的節(jié)目，在滿足傳統(tǒng)意義上的視頻服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)瀏覽的同時，也能夠滿足互動點(diǎn)撥、在線交易、網(wǎng)絡(luò)游戲等數(shù)字化的電視平臺要求，進(jìn)而滿足不同層次的用戶需求。例如，美國的YouTube公司就是通過VP9編碼技術(shù)，滿足互聯(lián)網(wǎng)4K串流技術(shù)，從而進(jìn)行超高清電視視頻傳輸。4G技術(shù)持續(xù)發(fā)展，大幅度提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸寬帶以及傳輸質(zhì)量，這樣也可以滿足媒體融合的需求，也有利于資源整合，促進(jìn)超高清電視的發(fā)展[2]。

1.2.3 有線與光纖傳輸

有線電視網(wǎng)絡(luò)能夠滿足“一城一網(wǎng)”的企業(yè)化運(yùn)營模式的實(shí)際要求，利用有限制式的機(jī)頂盒安裝，用戶就能夠獲取信號。有線信號傳輸主要是利用光纖網(wǎng)絡(luò)，而光纖也是目前性能最好的一類傳輸介質(zhì)。光纖傳輸本身擁有容量大、頻帶寬、傳輸效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)，一般作為原始視頻圖像的傳輸介質(zhì)。另外，通過光纖傳輸?shù)囊曨l信號，其本身的數(shù)據(jù)是連續(xù)的，畫面基本上不會出現(xiàn)延時，并且數(shù)據(jù)不會丟失，可以滿足數(shù)據(jù)高保真需求。

現(xiàn)階段，一路光纖只能夠滿足幾路到幾十路的無壓縮高清視頻圖像的傳輸。光纖線傳輸帶寬的進(jìn)一步提高，可以滿足一路單模光纖線中上百路甚至是上千路的高清視頻信號傳輸?？紤]到超高清圖像占據(jù)的帶寬是高清圖像的4倍之多，所以光纖傳輸線路的敷設(shè)成本較大，在實(shí)際利用中，還需要將視頻的壓縮效率提高，可以利用H.265的高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 音頻處理技術(shù)

通過完整的空間立體聲構(gòu)建，具體見圖1所示，就會直接形成3層的換聲場下層兩側(cè)再增加2個低音聲道，形成22.2的環(huán)繞聲系統(tǒng)。與當(dāng)前7.1省道的環(huán)繞聲系統(tǒng)相比，最明顯的特點(diǎn)在于生產(chǎn)能夠完全三維化，其聲音更具有現(xiàn)場感，更加真實(shí)，可以給人帶來強(qiáng)烈的感官體驗(yàn)。

當(dāng)然，其音頻數(shù)據(jù)率也不能小看，基于每聲道48 kb/s，以24 bit采樣作為內(nèi)容，可以達(dá)到28 Mb/s的音頻數(shù)據(jù)率，在音頻壓縮處理之后，其數(shù)據(jù)率會超過2.8 Mb/s。當(dāng)前，Dolby和DTS在進(jìn)行多聲道立體環(huán)繞聲技術(shù)與系統(tǒng)的開發(fā)，并且MPEG也制定了多聲道標(biāo)準(zhǔn)。如果是家用，22.2聲道未必就可以滿足所有的適用性要求。所以，在制定MPEG環(huán)繞聲標(biāo)準(zhǔn)的時候，還應(yīng)該考慮向后的兼容性，也就是兼容或者是更新已有的單聲道系統(tǒng)和立體聲系統(tǒng)。在編碼中，SAC通過利用音源強(qiáng)度和聲道之間空間相關(guān)聯(lián)性，從而進(jìn)行下混處理，就可以降低多聲道音頻的傳輸數(shù)據(jù)率，只需要增加少量的音源空間信息數(shù)據(jù)，就可以增強(qiáng)播放效果。

圖1 空間布置示意圖

2 超高清數(shù)字電視的發(fā)展趨勢

在當(dāng)前的硬件技術(shù)條件下，全社會已經(jīng)逐漸普及4K超高清分辨率，并且更加細(xì)節(jié)的畫面和精細(xì)的分辨率，也能提升消費(fèi)者視覺感官體驗(yàn)。目前，國內(nèi)外的電視品牌都注重4K超高清電視產(chǎn)品的陣營，也就是從原本的高清電視逐步朝著全高清電視過渡，而精致的畫面就成為不斷追求的目標(biāo)，隨著超高清片源的出現(xiàn)，超高清智能電視就會成為發(fā)展的必然。

在當(dāng)前的軟件技術(shù)條件下，集成化、功能豐富化、操作便捷化成為發(fā)展的主要目標(biāo)之一。未來的智能電視不僅需要滿足節(jié)目產(chǎn)品的觀看需求，也要成為智能家居控制終端的顯示系統(tǒng)，這就使得智能電視補(bǔ)給需要像現(xiàn)在一樣，能夠與外地的家人保持相互的視頻通話，同時能夠監(jiān)視家里面空調(diào)、冰箱等產(chǎn)品的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，甚至還可以觀察孩子、寵物在家里面的情況。在未來的發(fā)展中，觀看電視只是其中一個很小的功能，更多是要成為各種移動端信息的輸出與控制終端，這才是未來發(fā)展的主流[3]。

3 結(jié)語

因?yàn)閲鴥?nèi)外超高清試驗(yàn)頻道的存在，超高清電視已具雛形，受到標(biāo)準(zhǔn)推廣進(jìn)度、技術(shù)成熟度以及地理位置等因素的影響，要想大面積推廣，還需要較長的時間去準(zhǔn)備和試驗(yàn)。但是，可以清楚地了解到，隨著有關(guān)超高清技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定與完善，超高清數(shù)字電視必定能走入人們的視野中，從而給人們帶來全新的視聽享受。