4K超高清電視關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢分析

鄧思強(qiáng)

在4K超高清技術(shù)發(fā)展逐漸成熟的背景下，超高清逐漸進(jìn)入人們的視野。國家出臺的有關(guān)4K業(yè)務(wù)發(fā)展政策也給4K超高清電視的發(fā)展提供了有效的支持。所以從我國4K超高清電視的發(fā)展形勢來看，相關(guān)的節(jié)目制作效果不斷提高，相關(guān)部門要加強(qiáng)對政策的扶持，加強(qiáng)科學(xué)規(guī)劃，進(jìn)而促進(jìn)電視行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

1 4K超高清電視應(yīng)用現(xiàn)狀分析

在當(dāng)前的高清電視行業(yè)發(fā)展中，關(guān)于4K超高清電視的運(yùn)用技術(shù)逐漸走向成熟。自2014年韓國開通首家4K超高清電視頻道開始，就逐漸有很多國家開始投入 4K 超高清電視的使用。到了2018年，我國也開始運(yùn)行4K超高清電視，到今天4K電視的使用基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了普及。就正在運(yùn)行的4K超高清電視頻道而言，可以覆蓋種類的節(jié)目。其主要是體育類節(jié)目和文藝娛樂節(jié)目居多。基本上體育類節(jié)目可以占到所有節(jié)目比例的20%左右。新聞節(jié)目占據(jù)的比例相對較小。而且從目前的4K超高清電視運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)來看，其節(jié)目的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過了普通的電視。而且4K超高清的運(yùn)行速度和覆蓋面都比較廣泛，比普通節(jié)目更有優(yōu)勢。但是當(dāng)前整個(gè)地面的傳播方式要想實(shí)現(xiàn)無線，還得進(jìn)行大量的試驗(yàn)，要想真正的實(shí)現(xiàn)使用還需要經(jīng)過一段時(shí)間。在目前的4K超高清頻道播放中，即使是開播量不斷增加，但是相關(guān)的節(jié)目來源不多。這是一個(gè)較大的缺陷。所以，整體的節(jié)目播放數(shù)量還難以達(dá)到社會(huì)的需求。就我國目前的發(fā)展形勢而言，基本參與運(yùn)營的都是各個(gè)通信運(yùn)營商和不同設(shè)備的生產(chǎn)廠商，很多大型的電視臺還沒有參與其中。所以整體的運(yùn)行效率會(huì)受到片源缺乏的限制和設(shè)備性能的影響，廣東廣播電視臺綜藝頻道是全國首個(gè)省級電視4K超高清頻道。為解決片源缺乏問題，廣東大力扶持超高清節(jié)目內(nèi)容創(chuàng)造生產(chǎn)，引進(jìn)從內(nèi)容采集到制作、從生產(chǎn)到銷售、從轉(zhuǎn)碼到分發(fā)的全鏈條4K節(jié)目生產(chǎn)線，同時(shí)，為地級市廣播電視臺配備4K拍攝設(shè)備，提升地市級廣播電視臺4K內(nèi)容制播能力和節(jié)目源供給能力。將帶動(dòng)全省每年10 000小時(shí)的4K內(nèi)容生產(chǎn)制作，解決廣東省4K節(jié)目源供給短板。目前還有很多4K 超高清節(jié)目不能實(shí)現(xiàn) HDR的制作，也無法實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的節(jié)目質(zhì)量。所以4K超高清電視的發(fā)展條件有待提升。

2 4K超高清電視關(guān)鍵技術(shù)

2.1 視頻處理技術(shù)

在4K超高清電視的發(fā)展模式下，超高清電視的運(yùn)行信號數(shù)據(jù)比應(yīng)該保持在16Gb/s左右。在運(yùn)行模式保持在8k的時(shí)候，其速度應(yīng)該實(shí)現(xiàn)在24Gb/s左右。同時(shí)在8K運(yùn)行模式中，數(shù)據(jù)速度可達(dá)16Gb/s。只要其在這些速度下進(jìn)行傳輸，就不能實(shí)現(xiàn)對編碼進(jìn)行有效的壓縮，去需要進(jìn)行一定的技術(shù)更新。因此，后期為了滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，實(shí)現(xiàn)對圖像質(zhì)量的提升，相關(guān)技術(shù)就把碼率下降到了50%。由此可見，在4K的運(yùn)行模式下，要想滿足H.264標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，就要將視頻制作在30幀每秒，而且其還可以在40Mb/s的條件下進(jìn)行壓縮，假如根據(jù)相關(guān)的HEVC 標(biāo)準(zhǔn)，其可以達(dá)到20Mb/s的運(yùn)行范圍內(nèi)。

2.2 音頻處理技術(shù)

4K超高清技術(shù)在對空間立體聲進(jìn)行構(gòu)建的時(shí)候，直接會(huì)產(chǎn)生3層的換聲場下層兩側(cè)實(shí)現(xiàn)2個(gè)低音聲道的增加，從而實(shí)現(xiàn)22.2的自然聲環(huán)繞系統(tǒng)。其和當(dāng)前的7.1聲道系統(tǒng)進(jìn)行比較，一個(gè)最顯著的不同就是其可以生產(chǎn)出完全的三維化，這種聲音感覺起來具有更加真實(shí)的現(xiàn)場感，猶如身臨其境，讓人可以享受到一種前所未有的聽覺沖擊。同時(shí)，對于音頻的數(shù)據(jù)率也不能忽視，這種數(shù)據(jù)率可以達(dá)到每聲道48kb/s。如果按照 24bit的采樣制作內(nèi)容，其音頻的數(shù)據(jù)率就能夠達(dá)到28Mb/s，在實(shí)現(xiàn)對音頻的壓縮處理以后，會(huì)產(chǎn)生大于2.8Mb/s的數(shù)據(jù)率。另外，Dolby與DTS的多聲道環(huán)繞聲立體技術(shù)和系統(tǒng)正在不斷的進(jìn)行開發(fā)，而且其不斷的適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。但是其在家用的條件下，22.2的聲道不一定可以實(shí)現(xiàn)各種適應(yīng)的要求。因此，在對MPEG 環(huán)繞聲進(jìn)行制作的時(shí)候，還要不斷的重視其使用的兼容效果，讓其應(yīng)有的單聲道系統(tǒng)與立體聲得到有效的更新。在對其進(jìn)行編碼的時(shí)候，也要密切的重視各種音源度與聲道間的相互關(guān)聯(lián)性，必要的時(shí)候讓其實(shí)現(xiàn)混音處理，從而使多聲道音頻的錯(cuò)誤實(shí)現(xiàn)有效的減少，讓4K超高清電視的聲音效果得到有效的提高。

2.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)

在信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，利用電信寬帶對互聯(lián)網(wǎng)模式進(jìn)行支持，可以實(shí)現(xiàn)讓光纖到家來對多種交互模式進(jìn)行傳播，換言之就是利用交互式網(wǎng)絡(luò)給不同的家庭用戶提供多方面的多媒體交互服務(wù)。讓用戶在對IPTV的應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)對多媒體技術(shù)和通訊技術(shù)等內(nèi)容的利用。4K超高清電視的用戶只要運(yùn)用個(gè)人的電腦機(jī)頂盒就能實(shí)現(xiàn)對節(jié)目的接收。這種新型的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)視頻與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的同時(shí)進(jìn)行，用戶可以在不斷的運(yùn)用中進(jìn)行有效的互動(dòng)和點(diǎn)撥、在線交易、在線游戲等，從而實(shí)現(xiàn)用戶多方面的發(fā)展需求。比如：美國的一家公司就是利用相關(guān)的編碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對互聯(lián)網(wǎng)的4K串流，讓其在一定條件下可以達(dá)到對超高清電視的傳輸。而且隨著4G超高清技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量不斷的實(shí)現(xiàn)提高，這在一定程度上也使得各種媒體的融合需求得到滿足，讓有效的資源得到合理的整合，讓超高清電視不斷獲得發(fā)展。

2.4 有線與光纖傳輸

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，不同用戶對高清電視有著不同的需求，所以將有限制的網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒進(jìn)行安裝使用，就可以滿足不同用戶對信號的需求。而對有線信號進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候主要需要使用的就是光纖網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)楣饫w是現(xiàn)階段最好的一種傳輸工具。這種工具不僅具備較大的容量，而且頻帶也比較寬，相比其他工具傳輸效率更高。同時(shí)作為一種原始的網(wǎng)絡(luò)視頻和圖像傳播介質(zhì)。其可以利用光纖對視頻信號進(jìn)行傳輸，進(jìn)而讓傳播的數(shù)據(jù)更加連續(xù)有序，視頻的畫面更加及時(shí)，對于數(shù)據(jù)的保存也更加安全，能夠有效地促進(jìn)數(shù)據(jù)保真需求的提高。但是當(dāng)前，簡單的一路光纖還只是可以實(shí)現(xiàn)對幾路到幾十路的不壓縮視頻數(shù)據(jù)傳輸。所以對于光纖線傳輸技術(shù)的提高，能夠讓一路的單模光纖線中上百路或者上千路的高清視頻數(shù)據(jù)信號得到傳輸。因?yàn)槌咔鍒D像所具備的帶寬是高清圖像4倍左右，所以對于光纖線路的傳播成本較大。在對其進(jìn)行運(yùn)用的時(shí)候，還要把視頻的有關(guān)壓縮效率進(jìn)行改變，進(jìn)而讓其可以達(dá)到高效的編碼要求。

3 4K超高清電視發(fā)展趨勢分析

在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，4K超高清的電視分辨率也在逐漸的普及，同時(shí)該電視的清晰化分辨率和使用效果也在不斷地優(yōu)化，進(jìn)而給消費(fèi)者帶來更加清晰的視覺感官效果。而且當(dāng)前，世界各國都非常重視4K超高清電視品牌的創(chuàng)新和建設(shè)，同時(shí)也在逐漸的從高清電視使用形式向全4K高清電視的普及過渡，人們不僅僅只是追求色彩的完善，更加重視對精致畫面的不斷追求。而且伴隨著超高清電視影片的不斷發(fā)展，4K超高清電視會(huì)變成人們的最佳選擇。由此可見，日后的超高清電視既要可以滿足觀眾對于節(jié)目的高品質(zhì)觀看需求，隨著5G時(shí)代的到來，可以滿足其智能家居控制的高清顯示系統(tǒng)，可以讓其具備更多的現(xiàn)實(shí)需求。讓電視可以像手機(jī)一樣，隨時(shí)隨地可以讓用戶和外地親戚朋友進(jìn)行高清暢通的視頻通話，還可以適時(shí)地對家中空調(diào)、冰箱等智能電器的實(shí)際使用狀態(tài)進(jìn)行控制，對于家中寵物和家人等情況也可以進(jìn)行了解。這就是4K超高清技術(shù)的發(fā)展趨勢。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著4K超高清電視的不斷發(fā)展，人們的生活質(zhì)量得到了很大的提升。但是在實(shí)際的發(fā)展過程中，該技術(shù)的發(fā)展還受到了多方面因素的影響，生產(chǎn)成本也相對較高，節(jié)目資源也相對有限，所以還需要相關(guān)技術(shù)部門不斷進(jìn)行技術(shù)的完善和政策的支持，進(jìn)而為4K超高清電視的發(fā)展創(chuàng)造有力的條件。