盧樂一 萬兆媛

【摘要】近年來，我國信息環(huán)境逐步改善，新媒體和傳統(tǒng)媒體協(xié)同發(fā)展形成了融媒體環(huán)境。本文主要介紹廣播電視系統(tǒng)中4K超高清技術的應用價值，介紹關鍵技術融合、技術標準確定、管理模式優(yōu)化、技術參數設置、有效開展檢測等內容，并基于廣播電視系統(tǒng)中4K超高清技術的應用現狀。探究4K超高清技術的發(fā)展趨勢，旨在推動廣播電視系統(tǒng)功能現代化發(fā)展，為人們提供更好的視聽體驗。

【關鍵詞】廣播電視系統(tǒng);4K超高清技術;技術標準;技術參數

中圖分類號：TN94? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2020.21.001

長期以來，廣播電視作為接收官方信息，掌握社會動態(tài)的主要媒介被大眾所接受，隨著科學技術水平的不斷提升和信息環(huán)境的逐步改善，人們對廣播電視分辨率的要求也呈現了明顯的上升趨勢，4K超高清技術在廣播電視系統(tǒng)中的應用可切實滿足觀眾的清晰度需求。另外，4K超高清技術在廣播電視系統(tǒng)中的應用可以積累豐富技術經驗，繼而在醫(yī)學檢查、視頻監(jiān)控、城市交通等領域中發(fā)揮現代化優(yōu)勢。

1. 廣播電視系統(tǒng)中4K超高清技術的應用價值

公開資料顯示，2018年，我國廣播節(jié)目綜合人口覆蓋率為98.9%、農村廣播人口覆蓋率為98.6%，電視節(jié)目綜合人口覆蓋率為99.3%、農村電視人口覆蓋率為99.0%;2019年，廣播節(jié)目綜合人口覆蓋率為99.1%，電視節(jié)目綜合人口覆蓋率為99.4%。由此可知，我國具有較大的廣播電視信息受眾規(guī)模，4K超高清技術在廣播電視系統(tǒng)中的有效應用可惠及廣大信息受眾，切實改善我國人民的信息獲取環(huán)境，使人們能夠更好地與社會相關聯。國家統(tǒng)計局資料顯示，2009年～2017年，我國廣播電視設備制造業(yè)高技術產業(yè)數量分別為477個、473個、365個、447個、624個、626個、644個、693個和652個，在技術創(chuàng)新和技術融合上具有較高的基礎，2009年～2017年，家用視聽設備制造高技術產業(yè)數量分別為1088個、1090個、864個、897個、1039個、1036個、1022個，1051個、1004個，可見4K超高清技術在廣播電視系統(tǒng)中的應用具有較為寬廣的技術空間。值得一提的是，4K超高清技術將對廣播電視系統(tǒng)原有信息傳播平臺和信息條件提出全新挑戰(zhàn)：用戶若想觀看4K節(jié)目，必須擁有4K電視機。由此可知，4K超高清技術可帶動電視制造行業(yè)的發(fā)展，對于擴大與廣播電視行業(yè)相關的產業(yè)的發(fā)展規(guī)模具有積極意義和影響。

2. 廣播電視系統(tǒng)中4K超高清技術的應用路徑

2.1 關鍵技術融合

國家統(tǒng)計局資料顯示，2009年～2011年，我國廣播電視設備制造業(yè)高技術產業(yè)總產值分別為4246602.00萬元、5772921.70萬元、6574928.60萬元，可知廣播電視設備制造高技術產業(yè)具有較大的發(fā)展規(guī)模。為滿足我國人民對廣播電視節(jié)目分辨率的要求，4K超高清技術在廣播電視系統(tǒng)中的應用切實可行，可通過關鍵技術融合擴大4K超高清技術在廣播電視系統(tǒng)中的應用比例。

基于圖像紋理特征和哈達瑪變換的編碼算法在4K超高清技術應用中占有重要地位，以紋理復雜度的定義和沃爾什-哈馬達變換過程為基礎，可通過優(yōu)化算經使得4K超高清技術具有較為優(yōu)良的編碼性能和運行流程。另外，還可通過非線性擴散濾波的圖像增強4K超高清技術，使其具有較為穩(wěn)定的運行狀態(tài)，強化用戶的視覺體驗。4K超高清技術在廣播電視系統(tǒng)中得以應用的關鍵技術還包括編碼單元劃分、幀內預測技術、幀間預測技術和碼率控制技術，其中，編碼單元劃分主要依托于4K超高清技術的編碼框架和編碼配置，根據編碼環(huán)節(jié)的不同，在CTU劃分、模式預測、變換三個階段分別對應編碼單元、預測單元和變換單元，以編碼單元劃分技術為基礎，廣播電視系統(tǒng)中4K超高清技術的轉換率將得以有效提升。幀內預測技術和幀間預測技術分別針對圖像在空間上的冗余和圖像在時間上的冗余，對減小圖像儲存空間、提高圖像處理效率具有積極意義。碼率控制技術在廣播電視系統(tǒng)中的應用可對編碼過程進行合理優(yōu)化，繼而使編碼后碼流輸出與傳輸通道帶寬相匹配。

2.2 技術標準確定

國家統(tǒng)計局資料顯示，2009年、2010年、2011年，我國家用視聽設備制造業(yè)高技術產業(yè)總產值分別為39184498.00萬元、44528141.90萬元、53779939.70萬元，電子及通信設備制造業(yè)高技術產業(yè)總產值分別為289471244.00萬元、359297648.30萬元、435594944.20萬元。由此可知，我國在通信環(huán)境建設和廣播電視視聽環(huán)境改善上做出了巨大努力，要想進一步加強4K超高清技術在廣播電視系統(tǒng)中的應用力度，應加快建設技術標準，提高4K超高清技術在電視廣播系統(tǒng)中的標準化程度，保證4K超高清技術的應用質量，使其能夠切實展現圖像處理優(yōu)勢。近年來，在大量人力、物力的支持下，4K超高清技術在我國具有了優(yōu)良的應用基礎，2019年、2020年《春節(jié)聯歡晚會》采用的4K直播方式，使人們在觀看春節(jié)聯歡晚會時具有了更加的觀看體驗。2018年中央廣播電視總臺發(fā)布了4K超高清技術規(guī)劃以及兩份由中央電視臺組織編制的4K超高清電視技術標準，為4K超高清技術在廣播電視系統(tǒng)中的全面應用提供了基本遵循和有力支持。在此基礎上，可結合技術標準推進4K試驗頻道直播系統(tǒng)建設和4K超高清技術體系建設，切實展現4K超高清技術的最新發(fā)展成果，形成全新的電視服務模式，擴大傳統(tǒng)媒體的傳播力和影響力。

2.3 管理模式優(yōu)化

《中央廣播電視總臺4K超高清電視節(jié)目直播技術規(guī)范》和《基于4K超高清圖像=環(huán)繞聲/三維聲的家庭影院配置規(guī)范》，為4K超高清在廣播電視系統(tǒng)中的應用奠定了堅實基礎，要想有效打造全新的4K超高清電視制播技術體系，充分彰顯4K超高清技術的圖像處理優(yōu)勢，應致力于優(yōu)化管理模式。傳統(tǒng)的廣播電視管理模式在管理效率和管理覆蓋面上具有明顯的缺陷，基于我國廣播電視設備制造技術和家用視聽設備制造技術發(fā)展現狀，可以得知，4K超高清技術在廣播電視系統(tǒng)中的應用是廣播電視系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。因此，廣播電視系統(tǒng)管理人員和其他相關負責人員應基于4K超高清技術的技術特征和技術基礎，充分健全管理系統(tǒng)，打破傳統(tǒng)管理框架的限制，積極融合創(chuàng)新性管理理念，形成節(jié)目伴隨制播HD的制作傳播管理模式和原創(chuàng)式和混合式的現實直播管理模式，對這兩種管理模式下的管理內容和技術環(huán)境進行充分細化，加強對4K超高清技術的支持力度。值得一提的是，為使4K超高清技術可以形成更高圖像清晰度、更寬色域、更寬亮度的圖像顯示環(huán)境，應有效處理4K超高清技術帶來的巨大后期編輯工作，組建掌握先進編輯能力、信息處理能力的人才隊伍，對4K超高清技術在廣播電視系統(tǒng)中的有效應用提供技術支持。

2.4 技術參數設置

公開資料顯示，2018年，全國有線廣播電視用戶數為21832.0萬戶，農村有線廣播電視用戶數為7404.0萬戶，數字廣播電視用戶數為20144.0萬戶，目前我國現有公共電視節(jié)目3559套，公共電視節(jié)目播出時間總計為192502557.0小時，電視節(jié)目制作時長為3577444.0小時。由此可知，我國信息受眾對廣播電視節(jié)目具有較大需求，為使4K超高清技術可以在廣播電視系統(tǒng)中切實發(fā)揮技術優(yōu)勢，應積極優(yōu)化技術參數設置，根據4K超高清技術對電視廣播系統(tǒng)硬件的需求完成總體硬件設計。目前，電視廣播系統(tǒng)中4K超高清技術的技術參數設計主要包括平臺系統(tǒng)及關鍵性能參數設計和平臺模塊及關鍵性能參數設計。4K超高清技術的應用基礎是多屏圖像處理平臺，該平臺可連接用戶高分業(yè)務軟件、超高分辨率顯示墻和前端信號源，多屏圖像處理平臺系統(tǒng)主要由計算機模塊、PCI-Express交換模塊圖像處理模塊、顯示輸出模塊、系統(tǒng)控制交換模塊、圖像采集模塊構成，顯示輸出模塊主要包括八組模塊，以每組4通道的形式進行信號輸出，超高分辨率顯示墻的4個顯示單元可以接收顯示輸出模塊共計32通道中輸出的圖像信息并展示。

2.5 有效開展檢測

為使4K超高清技術在廣播電視系統(tǒng)中具有穩(wěn)定運行基礎，應合理開展相關檢測工作，檢測內容包括信號一致性對比檢測、系統(tǒng)功能測試、系統(tǒng)性能測試和系統(tǒng)可靠性測試。其中，信號一致性對比檢測可用于測試視頻信號內容的丟失性，保證輸入信號與輸出信號的一致性，繼而實現管理4K信號質量和保證4K圖像傳輸穩(wěn)定性的目的。系統(tǒng)功能測試包括音頻解碼制式測試、圖像分辨率支持能力測試、靜止圖像頁面顯示功能測試、遠程配置功能測試、本地配置功能測試、以太網口功能測試、USB口功能測試、紅外接口/鍵盤功能測試。系統(tǒng)性能測試包括電源測試、復位系統(tǒng)測試、時鐘信號測試、Merry部分信號測試、HDMI信號測試、CVBS信號測試、VGA信號測試、Ypb pr信號測試、SDI信號測試、S-Video信號測試、音頻信號測試、USB信號測試、以太網信號測試、按鍵和紅外測試、串口信號測試。系統(tǒng)可靠性測試內容包括環(huán)境實驗、振動試驗、安規(guī)試驗和電磁兼容EMC試驗，通過合理開展上述測試和試驗可有效分析4K超高清技術在廣播電視系統(tǒng)中的應用基礎和穩(wěn)定性。

3. 廣播電視系統(tǒng)中4K超高清技術的發(fā)展趨勢

近年來，我國科學技術水平不斷提升，相關現代化信息技術在廣播電視系統(tǒng)中的應用切實改變了人們的信息接收方式，使人們具有了更為便捷的信息接收渠道和更佳的視聽體驗。廣播電視系統(tǒng)中4K超高清技術的應用充分展現了現代化技術對人們生活的影響，國家統(tǒng)計局資料顯示，2011年我國廣播電視設備制造業(yè)高技術產業(yè)新產品的產值為1739764.20萬元，可見，我國高度重視廣播電視系統(tǒng)的建設和發(fā)展。4K超高清技術在廣播電視系統(tǒng)中的應用可實現視聽環(huán)境創(chuàng)新，基于當前我國的科學技術水平和人們日益增加的信息獲取需求，可以預測，4K超高清技術還將與人工智能技術、人工神經網絡等現代化數字技術有效融合，進一步提高廣播電視系統(tǒng)的人性化水平。

總而言之，當前我國正處于現代化建設的關鍵時期，基于人們日常生活對視頻和圖像信息獲取需求的持續(xù)擴張趨勢，在廣播電視系統(tǒng)中應用4K超高清技術切實可行。可通過關鍵技術融合、技術標準確定、管理模式優(yōu)化、技術參數設置、有效開展檢測，使4K超高清技術具備堅實的技術基礎和運行基礎，為用戶提供更為舒適的視頻觀看效果。

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