楊三

【摘要】? ? 隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，原本傳統(tǒng)的高標清電視已經(jīng)失去大量市場，被4K等超高清電視所取代?，F(xiàn)代人對所接收的音視頻的清晰度、速度以及質(zhì)量都提出了更高的要求，這一方面給音視頻信號傳輸技術(shù)帶來了嚴峻挑戰(zhàn)，另一方面也是視音頻傳輸系統(tǒng)進一步發(fā)展的動力。本片文章旨在通過對目前融媒體發(fā)展背景下4K視音頻信號傳輸?shù)陌l(fā)展現(xiàn)狀及其他相關(guān)內(nèi)容的分析，基于此提出對4K信號傳輸技術(shù)發(fā)展的展望，為相關(guān)研究提供參考。

【關(guān)鍵詞】? ? 融媒體背景? ? 4K信號傳輸? ? 視音頻傳輸

引言：

在媒體融合的大背景下，IP技術(shù)與SDI技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，4K等等超高清技術(shù)使得音視頻傳播向著更加遠程化、高速化、集中化的趨勢發(fā)展。4K等超高清電視的出現(xiàn)讓4K技術(shù)發(fā)展更加火熱，目前國家已經(jīng)制定4K技術(shù)規(guī)范，相關(guān)技術(shù)的發(fā)展逐漸走向完善。但是技術(shù)發(fā)展更新迭代，目前市場上很多公司甚至推出8K超高清顯示器，這給4K在新時代的發(fā)展提出了嚴峻挑戰(zhàn)，為提高4K技術(shù)音視頻傳輸在市場上的競爭力，4K在音視頻傳輸技術(shù)中的應用亟需創(chuàng)新發(fā)展。

一、4K技術(shù)的概念

4K技術(shù)建立在4K分辨率的基礎(chǔ)之上，涉及EIDR（高動態(tài)）以及WCG（寬色域）兩大部分內(nèi)容，相比于傳統(tǒng)的標清分辨率 720×576 而言，4K電視的分辨率得到了顯著的提升，達到了 3840×2160水平，而受行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，甚至衍生出了8K電視，其分辨率達到了 7680×4320。

相比于普通圖像而言，全新的 EIDR 高動態(tài)范圍圖像在技術(shù)上實現(xiàn)了較大的突破，它可以呈現(xiàn)出更寬廣的動態(tài)范圍，所涉及到的圖像細節(jié)更為豐富，以若干個曝光時間為基準，從而得到了與之相對應的LDR圖像，在此基礎(chǔ)上進一步合成出 EIDR 圖像?；诖耍?K信號傳輸使得呈現(xiàn)出來的畫面更加真實，視覺效果極好。

二、傳統(tǒng)視音頻傳輸系統(tǒng)存在的問題

在傳統(tǒng)的視音頻傳輸系統(tǒng)中，相關(guān)工作人員可以通過對系統(tǒng)及信號的控制去過濾音視頻的傳輸信號，因此安全性、可靠性以及專業(yè)性都比較高。但是其中也存在一些問題。

2.1系統(tǒng)建設(shè)成本高

傳統(tǒng)的音視頻傳輸系統(tǒng)通過對傳輸信號以及整個系統(tǒng)的人工控制確保傳輸?shù)挠行?，因此在建設(shè)過程中需要投入較多的人力物力，建設(shè)成本很高;目前，如果要在傳統(tǒng)音視頻傳輸渠道中引入IP傳輸技術(shù)，難度也較大，需要的花費高昂;傳統(tǒng)的信號傳輸系統(tǒng)同時也需要進行系統(tǒng)維護，在此過程中需要投入大量運營費用。綜合看來，傳統(tǒng)音視頻傳輸系統(tǒng)建設(shè)成本偏高。

2.2傳輸靈活性不高

傳統(tǒng)的音視頻傳輸在建設(shè)之初就已經(jīng)形成相對閉合的系統(tǒng)了，能夠?qū)崿F(xiàn)獨立的音視頻信號傳輸。目前出現(xiàn)較多的新興的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)以及IP網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，但是傳統(tǒng)視音頻傳輸技術(shù)由于相對封閉無法與這些新型技術(shù)進行連接，更無法實現(xiàn)共享，傳輸靈活性難以提高。

2.3未來發(fā)展競爭力弱

由于傳統(tǒng)的音視頻傳輸技術(shù)的建設(shè)成本高以及系統(tǒng)相對閉合、靈活性不高等原因，進一步造成傳統(tǒng)傳輸系統(tǒng)很難進行轉(zhuǎn)型升級;再加上目前新興傳輸技術(shù)例如4K音視頻傳輸技術(shù)等的高速發(fā)展，搶占了大量市場，使得傳統(tǒng)音視頻傳輸系統(tǒng)受到挑戰(zhàn)，競爭力相對較弱。

三、融媒體背景下的4K視音頻傳輸技術(shù)

3.1全系統(tǒng)光纖集成技術(shù)

在4K視音頻傳輸過程中，全系統(tǒng)光纖集成是保證傳輸順利的一項重要技術(shù)。在此技術(shù)條件支持下，工作人員可以對整個系統(tǒng)進行總體規(guī)劃，設(shè)計框架，同時還可以使用主備冗余與擴展預留的單模多芯光纖進行功能空間布線。全系統(tǒng)光纖集成技術(shù)還可以實現(xiàn)相鄰功能空間信號傳輸模塊的調(diào)整或者更換，以此來解決電視展示與轉(zhuǎn)播等系統(tǒng)間進行信號傳輸過程中存在一定差異性的問題。例如在一場體育比賽節(jié)目中，電視轉(zhuǎn)播、媒體報道與包裝展示等模塊就可以利用全系統(tǒng)光纖集成進行實時交互傳輸與共享。

3.2 IP系統(tǒng)

IP 系統(tǒng)是一種可以在保障視頻傳輸?shù)男盘栙|(zhì)量的基礎(chǔ)上對視頻進行潛壓縮的一種形式，是目前融媒體背景4K音視頻傳輸發(fā)展的重要方向。通過IP系統(tǒng)設(shè)備能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制與數(shù)據(jù)分離，可以輕松進入各類平臺，給用戶提供更多并且可以不斷擴充的平臺去獲得視音頻內(nèi)容分，同時可以提高的用戶的視覺體驗;用戶可以通過種類豐富的多媒體設(shè)備平臺自行選擇最感興趣或者最方便的平臺進行觀看，在IP系統(tǒng)的支持下各類設(shè)備可以進行交互，實現(xiàn)高效的信號傳輸，提升用戶的使用感;在IP系統(tǒng)的支持下，視音頻傳輸更具針對性，能夠滿足融媒體背景下用戶的個性化需求，用戶可以自行控制流量的使用，能夠更加靈活的運用多媒體設(shè)備滿足自我需求。IP技術(shù)雖然起步比較晚，但是由于自身的優(yōu)勢獲得了高速發(fā)展，目前成為4K視音頻傳輸系統(tǒng)未來的發(fā)展方向;有關(guān)研究者與工作人員也都在積極創(chuàng)新相關(guān)技術(shù)，使得IP技術(shù)的實用性、安全性都在不斷發(fā)展。

3.3視音頻信號接口

目前4K視音頻信號的傳輸主要是依賴HDMI信號接口。HDMI信號接口是一種純數(shù)字方式、且不需要提前對傳輸?shù)男盘栠M行轉(zhuǎn)換的接口，因此跟其他傳統(tǒng)的數(shù)字接口相比更加的快捷方便。同時，HDMI信號接口帶有HDCP功能，這種功能可以實現(xiàn)對有著作版權(quán)的視頻內(nèi)容的審核，避免這些內(nèi)容在不被授權(quán)的情況下傳播，對原創(chuàng)作者造成侵權(quán)，維護數(shù)字傳播的穩(wěn)定性。HDMI音視頻信號接口在信號還沒有傳輸之前不用進行D/A或A/D轉(zhuǎn)換，在此條件下可以擁有更多的空間后期進行升級。目前伴隨著4K技術(shù)的發(fā)展，我國對4K音視頻傳輸系統(tǒng)的建設(shè)也提出了更高的要求，在技術(shù)的更新迭代之下，HDMI接口也不斷地進行升級轉(zhuǎn)型，先當前最新的HDMI接口，其單通道最大分辨率可以達到4096×2160p/60Hz，最大帶寬可以達到18Gbit/s，最大色深也能夠穩(wěn)定在48bit/px。

四、融媒體背景下4K視音頻信號傳輸未來的發(fā)展

4.1與“5G+AI”結(jié)合實現(xiàn)萬物互聯(lián)

5G信號傳輸技術(shù)目前已經(jīng)實現(xiàn)從人人連接轉(zhuǎn)變?yōu)槿宋镞B接、物物連接，從而建立一個人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的時代。5G的傳輸速度超過10Gbps，每秒的下載速度可以超過1.25GB，是目前使用的4G網(wǎng)絡(luò)的幾十倍乃至上百倍。在4K信號傳輸中，5G可以幫助其實現(xiàn)更快速度、低延時、低耗地運行，同時5G的泛在網(wǎng)是實現(xiàn)4K超高清視頻傳輸?shù)闹匾Ｕ?。?K與5G、AI人工智能技術(shù)結(jié)合起來，就等同于是以智慧物聯(lián)改變世界、改變生活。通過技術(shù)互聯(lián)，“5G+4K人類的生活中充滿智能與高科技，許多事情可以以互聯(lián)技術(shù)代替去實現(xiàn)。比如說在家庭安全防御領(lǐng)域，5G可以實現(xiàn)實時監(jiān)控視頻信號傳輸，幾乎毫無延時，同時5G使用的成本目前也正在下降，可利用門檻越來越低，這也可以節(jié)省4K信號傳輸建設(shè)成本。

4.2升級視音頻信號接口

信號接口作為音視頻傳輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，在4K信號傳輸系統(tǒng)建設(shè)中需要重視。在全系統(tǒng)光纖集成設(shè)計時引入 Dante 接口，可以為光纖網(wǎng)絡(luò)交換機提供良好的運行環(huán)境， 在管理控制系統(tǒng)的作用下能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度， Dante 接口可以實現(xiàn)對音頻信號的高效傳輸與分配作業(yè)，精簡了所需的音頻信號轉(zhuǎn)換設(shè)備數(shù)量，同時也避免了阻抗、隔離等較為棘手的問題，借助于網(wǎng)絡(luò)的方式便可以實現(xiàn)全系統(tǒng)的音頻信號調(diào)度，此時系統(tǒng)具有更高的靈活性。

4.3應用SDN與PTP

4K視音頻信號傳輸雖然目前已經(jīng)優(yōu)勢凸顯，具備較高的傳輸速度，但是速度不是唯一的衡量標準，傳輸?shù)馁|(zhì)量才是最為重要的因素，因此要十分重視4K音視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量問題。為了保證信號傳輸?shù)馁|(zhì)量，可以在其中使用SDN技術(shù)，SDN指的就是以Emulex網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，通過充分利用OPen Flow技術(shù)，徹底分離網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面和數(shù)據(jù)面，能夠?qū)崿F(xiàn)精準控制網(wǎng)絡(luò)流量，保障網(wǎng)絡(luò)具有較高智能化的一種軟件定義網(wǎng)絡(luò)。此外，PTP也是一種保證音視頻傳輸技術(shù)的重要網(wǎng)絡(luò)，它是建立在以太網(wǎng)基礎(chǔ)上，具有異步特性的一種協(xié)議，具有很強的精密性，可以有效同步以太網(wǎng)中的各個時間節(jié)點，從而保證信號的各個節(jié)點的質(zhì)量傳輸，進一步提高4K音視頻信號傳輸?shù)木苄?、精準性，有助于保?K音視頻信號傳輸具有較高的質(zhì)量水平。

4.4向IP系統(tǒng)轉(zhuǎn)換

IP系統(tǒng)技術(shù)與SDI系統(tǒng)技術(shù)都是4K視音頻信號傳輸中的重要技術(shù)手段。但是由于SDI很久以來都是主流傳統(tǒng)的視音頻傳輸系統(tǒng)，在很長時間的發(fā)展中該技術(shù)已經(jīng)比較成熟，大量的實踐之下其中存在的問題也比較少，因此我國目前大部分的電視還是在使用SDI 系統(tǒng)。此外，在SDI技術(shù)之下，信號的傳輸是沒有進行壓縮的，為此信號的質(zhì)量也相對較高，在實際的視頻播放過程中很少會出現(xiàn)明顯的信號傳輸問題比如延遲、丟幀。SDI技術(shù)同時也對視頻制作人員提供很多便利。綜上所述，基于SDI技術(shù)的自身優(yōu)勢以及普遍應用，目前應用比IP技術(shù)更多。為了促進4K音視頻傳輸技術(shù)的發(fā)展，要更加重視IP系統(tǒng)的建設(shè)，要向著IP技術(shù)的方向去發(fā)展。IP技術(shù)雖然不及SDI技術(shù)的成熟，但是與SDI相比也具有很多的優(yōu)勢，例如應用IP技術(shù)可以降低信號傳輸系統(tǒng)的建設(shè)成本，具有更強的靈活性，可以通過節(jié)省空間給后續(xù)的升級提供條件，具有可擴展升級性，在融媒體背景下，不論是受眾還是用戶都具有個性化需求，IP技術(shù)系統(tǒng)的建設(shè)就可以有效地滿足人們的個性化需求。

五、結(jié)束語

目前在融媒體背景下，國內(nèi)的4K視音頻傳輸系統(tǒng)建設(shè)尚處于發(fā)展初期，其內(nèi)容的建設(shè)、技術(shù)升級以及運營管理各個環(huán)節(jié)都還需要進一步地探索，逐步實現(xiàn)發(fā)展。隨著信號傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展，目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)8K傳輸技術(shù)，這可以看出4K信號傳輸?shù)募夹g(shù)面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。為此，相關(guān)研究人員要善于利用全系統(tǒng)光纖集成與SDI傳輸技術(shù)、IP系統(tǒng)等，為實現(xiàn)4K視音頻信號在融媒體時代下的高效傳輸創(chuàng)造更加有利的條件。同時，4K視音頻傳輸技術(shù)還要結(jié)合中國的實際國情，立足于實際，嚴格遵守國家的相關(guān)要求，運用SDN與PIP，保障信號傳輸?shù)馁|(zhì)量;促進5G、AI等技術(shù)和4K技術(shù)的融合，推動4K視音頻信號傳輸技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

參? 考? 文? 獻

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