孫家琪

【摘要】對(duì)于我國(guó)媒體事業(yè)發(fā)展而言，視聽(tīng)傳播技術(shù)是關(guān)鍵，為用戶(hù)呈現(xiàn)出更加清晰的視頻是廣播電視行業(yè)發(fā)展的主要方向。本文介紹了8K超高清電視技術(shù)和8K超高清制播系統(tǒng)，分析了8K超高清技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合作者工作經(jīng)驗(yàn)提出了8K超高清技術(shù)發(fā)展的合理建議。

【關(guān)鍵詞】8K超高清;系統(tǒng);技術(shù);發(fā)展

中圖分類(lèi)號(hào)：TN92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.03.007

伴隨著科學(xué)信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，廣大人民群眾對(duì)信息質(zhì)量要求也在進(jìn)一步提升。電視，作為能夠滿(mǎn)足人們對(duì)于信息的獲取需求，能夠滿(mǎn)足娛樂(lè)的重要方式，其應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)的研究具有重要的意義。目前，電視產(chǎn)業(yè)可謂是遍地開(kāi)花，尤其是在超高清技術(shù)層面上取得了較大的突破，相比一般的高清電視，8K超高清電視無(wú)論是在像素、還是在畫(huà)面上都擁有良好的性能。并且，在顯示性能方面也有極大限度的提升。所以，本文重點(diǎn)針對(duì)8K超高清電視技術(shù)進(jìn)行分析探討，希望能夠?qū)ζ湮磥?lái)的發(fā)展起到一定的參考價(jià)值。

1. 8K超高清電視技術(shù)介紹

1.1 8K

相比4K超高清電視，8K超高清電視無(wú)論是在像素顯示，還是在畫(huà)面質(zhì)量上都有著極大的提升，幾乎達(dá)到4K超高清電視像素的16倍。同時(shí)，超高清電視在色彩實(shí)際還原度、色彩范圍、亮度范圍等方面都產(chǎn)生了極大限度的提升。所以，基于技術(shù)與未來(lái)市場(chǎng)的基本發(fā)展來(lái)看，超高清電視本身?yè)碛懈鼮閺V闊的發(fā)展空間。最近幾年，伴隨著網(wǎng)絡(luò)西新技術(shù)的不斷完善，隨著理論體系的不斷完善，電視也邁向了大小屏同步發(fā)展的關(guān)鍵階段。在與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相互結(jié)合之后，電視技術(shù)的實(shí)際制作效率和傳播效率都得到了一定限度的提升，用戶(hù)就可以按照自身來(lái)進(jìn)行選擇，從而可以隨時(shí)隨地觀看電視節(jié)目，在滿(mǎn)足生活水平提升的同時(shí)，也能夠進(jìn)一步加大人民群眾的實(shí)際要求，這樣就使得8K超高清電視可以實(shí)現(xiàn)像素上的突破，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)色域上的擴(kuò)大。

1.2 8K超高清電視的關(guān)鍵技術(shù)

1.1.1 分辨率

在當(dāng)前的數(shù)字電視發(fā)展中分辨率是重要參數(shù)，電視分辨率越高，其實(shí)際包含的像素就越高，圖像清晰度也會(huì)變高，從而讓色彩還原度加強(qiáng)。一般來(lái)說(shuō)，4K超高清電視畫(huà)面包含了829440/幀的像素，而8K超高清電視節(jié)目包含33177600/幀的像素，這樣為電視節(jié)目觀看的觀看效率奠定了良好的優(yōu)化基礎(chǔ)。

1.1.2 觀看角

一般來(lái)說(shuō)，超高清電視最佳觀看角度可以通過(guò)tan（α/2）=r/（2n）加以計(jì)算。其中，α代表的是超高清電視觀看角度;n代表的是超高清電視屏幕與觀看距離的高度之比;r代表的是超高清電視的幅型比。4K超高清電視r(shí)為16.9，n為1.5，8K超高清電視r(shí)為16.9，n為0.75。通過(guò)對(duì)應(yīng)的數(shù)值代入之后，8K超高清電視的最佳觀看角度就可以達(dá)到96°，相比4K查高清的58°以及高清電視的32°，擁有極大的優(yōu)勢(shì)。

1.1.3 觀看距離

不同分辨率的電視，其本身都擁有最佳的觀看距離，一般來(lái)說(shuō)4K超高清電視的最佳觀看距離是屏幕高度的1.5倍，而8K則是0.75倍。一般情況下，高清電視最佳觀看距離為3.6倍。就算是在相同的最佳觀看距離之下，8K超高清電視屏幕也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出4K與高清電視屏幕。如，我們以2m為最佳的觀察距離，那么8K超高清電視屏幕的高度為200英寸，4K為150英寸，高清電視為52英寸。伴隨著電視像素的不斷增加，其實(shí)際的屏幕也在進(jìn)一步加大，這樣就能夠匹配人們對(duì)于大屏幕電視節(jié)目的實(shí)際觀看要求。

2. 8K超高清電視技術(shù)之制播系統(tǒng)分析

在2020年，基于廣播電視總臺(tái)依托于國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，并且和視音頻技術(shù)廠(chǎng)商取得相互之間的聯(lián)系，積極開(kāi)展技術(shù)層面上的研究，從而不斷的推動(dòng)超高清技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，其整個(gè)研究包含了從最前端的制作開(kāi)始一直到終端呈現(xiàn)等諸多系統(tǒng)，其本身就具有全流程8K視音頻編輯制作以及對(duì)應(yīng)的播出分發(fā)能力的表現(xiàn)。

2.1 8K電視演播室和后期制作系統(tǒng)

針對(duì)8K超高清電視演播室系統(tǒng)，直接選擇SMPTE-2110國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，這樣就可以滿(mǎn)足8K信號(hào)的無(wú)壓縮制作的需求，在系統(tǒng)之中包含的拍攝、切換、字幕包裝、放像等都是利用的IP信號(hào)，其能夠匹配高帶寬、低延時(shí)的實(shí)際處理與傳輸需求。針對(duì)演播室而言，其輸出主要是利用的4個(gè)12Gb/s的視頻IP組播信號(hào)流方式，這樣就可以滿(mǎn)足8K超高清信號(hào)的實(shí)際傳輸要求。針對(duì)8K超高清電視節(jié)目視頻，其錄制的具體信號(hào)格式為HLG/1000nit、7680×4320/50p、10bit、BT.2020色域，其音頻格式為5.1環(huán)繞聲格式。

針對(duì)8K超高清的后期制作系統(tǒng)，就可以將8K超高清的原碼文件導(dǎo)入其中，然后做好對(duì)應(yīng)的編輯處理，也可以考慮到選擇4K或者是高清來(lái)進(jìn)行代理制作。在完成后續(xù)的編輯之后，對(duì)于成品的工程文件直接傳輸?shù)骄幑ぷ髡咎灼?，這樣就可以滿(mǎn)足對(duì)應(yīng)的調(diào)色、編輯、音頻文件交互等對(duì)應(yīng)的工作，最終滿(mǎn)足高質(zhì)量的8K超高清電視節(jié)目圖像的要求。針對(duì)其演播室與后期制作系統(tǒng)，具體如圖1。

2.2 8K超高清電視播出系統(tǒng)

針對(duì)8K超高清電視播出系統(tǒng)，還需要對(duì)于其播出的實(shí)際控制、管理以及相應(yīng)的監(jiān)控加以分析與考慮，其音視頻的交互接口都是選擇的無(wú)壓縮IP或者是SDI進(jìn)行的，IP鏈路主要是選擇的4路SMPTE ST 2110標(biāo)準(zhǔn)將其作為封裝調(diào)度的實(shí)際參考依據(jù)，SDI鏈路本身是選擇的4路12Gb/s信號(hào)傳輸。針對(duì)4路子畫(huà)面的實(shí)際分割，其主要是利用SQD方式來(lái)進(jìn)行處理的。然后針對(duì)HDR、三維聲與環(huán)繞聲的編碼型號(hào)與元數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行透?jìng)鳌?/p>

對(duì)于8K超高清電視節(jié)目，主要是基于SQD分割的4個(gè)4K子文件相對(duì)應(yīng)的利用，從而落實(shí)對(duì)于節(jié)目穩(wěn)健的整備要求，其主要是來(lái)源于臺(tái)內(nèi)的制作島，其直接會(huì)將成品的播出節(jié)目文件以及對(duì)應(yīng)的技術(shù)審核單子送播出去;節(jié)目的單據(jù)主要是通過(guò)播出系統(tǒng)內(nèi)部來(lái)直接生成與管理的，節(jié)目的文件技術(shù)審核單子通過(guò)制作島送播文件的時(shí)候一并進(jìn)行提供的，針對(duì)對(duì)應(yīng)的播出系統(tǒng)，具體見(jiàn)圖2所示。

2.3 8K IP主控調(diào)度分發(fā)系統(tǒng)

針對(duì)8K IP主控調(diào)度分發(fā)系統(tǒng)，其本身包含了對(duì)于直播系統(tǒng)間和信號(hào)調(diào)度與分發(fā)處理。針對(duì)食品信號(hào)而言，其本身是選擇的SMPTE ST 2110標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)的IP化封裝，然后利用4個(gè)12Gb/s的視頻IP組播信號(hào)的方式，這樣就可以滿(mǎn)足各個(gè)系統(tǒng)之間信號(hào)相互的調(diào)度與交換的要求;針對(duì)外來(lái)的8K信號(hào)來(lái)說(shuō)，基于臺(tái)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理，然后直接將其納入到全臺(tái)調(diào)度系統(tǒng)之中。針對(duì)音頻信號(hào)，基于SMPTE ST 2110標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)全臺(tái)范圍內(nèi)的分發(fā)處理，并且按照4個(gè)音頻IP組播流的基本方式，這樣就可以滿(mǎn)足信號(hào)在全臺(tái)各個(gè)系統(tǒng)之間的相互調(diào)度與交換的要求，并且各個(gè)制播系統(tǒng)也可以按照實(shí)際的需求，從而直接從IP流之中加以取用，具體的調(diào)度分發(fā)系統(tǒng)如圖3。

2.4 8K AVS3編解碼系統(tǒng)

針對(duì)AVS3標(biāo)準(zhǔn)，其屬于聚焦8K超高清視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)以及擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的?？偱_(tái)基于這一基礎(chǔ)條件，從而構(gòu)建出了對(duì)應(yīng)的8K超高清電視傳播體系。針對(duì)AVS3標(biāo)準(zhǔn)，其實(shí)現(xiàn)了塊編碼結(jié)構(gòu)模式的創(chuàng)新，在實(shí)際的運(yùn)行模型方面，通過(guò)高階參數(shù)模型的實(shí)際引入，然后利用塊匹配方法，這樣就可以直接在參考幀之中找到對(duì)應(yīng)的最佳匹配?；贏VS3標(biāo)準(zhǔn)，在8K超高清產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及對(duì)應(yīng)的專(zhuān)利方面，就可以讓中國(guó)擁有更多的專(zhuān)利自主權(quán)，這樣就可以推動(dòng)超高清視頻產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

針對(duì)8K超高清電視信號(hào)編碼器，其主要是基于SMPTE ST 2110以及4×12Gb/s的8K超高清信號(hào)輸入接口，ASI與TS/IP碼流輸出接口;對(duì)于8K超高清電視信號(hào)解碼器，其本身帶有SMPTE ST 2110以及4×12Gb/s的8K超高清信號(hào)輸出接口以及ASI和TS/IP碼流輸入接口，針對(duì)8K AVS3編解碼系統(tǒng)具體見(jiàn)圖4。

2.5 8K IP電視集成分發(fā)和接收系統(tǒng)

對(duì)于8K超高清的IP電視播控平臺(tái)，其本身能夠滿(mǎn)足基于IP化的8K信號(hào)播出以及控制要求，針對(duì)總臺(tái)的IPTV網(wǎng)絡(luò)直播組播傳輸，其主要是按照UDP的協(xié)議，對(duì)于組播之中的節(jié)目，通過(guò)透明傳輸?shù)哪Ｊ?，利用用?hù)分組來(lái)實(shí)現(xiàn)管理的鑒權(quán);針對(duì)回看、時(shí)移等則主要是基于HLS協(xié)議進(jìn)行處理。8K超高清電視視頻基于ACS3標(biāo)準(zhǔn)，其實(shí)際的碼率不能夠低于120Mb/s，音頻則是直接利用的信源的透?jìng)??？偱_(tái)直接選擇海思芯片作為相應(yīng)的核心，并且對(duì)應(yīng)的進(jìn)行8K編解碼器以及8K/4K的轉(zhuǎn)換器等研發(fā)工作，確保其本身能夠直接匹配到8K超高清電視終端的呈現(xiàn)需求?；趯?duì)應(yīng)的8K機(jī)頂盒解碼芯片加以分析，其可以匹配到AVS3輸出HDMI2.1接口的要求，而具體分發(fā)與接收系統(tǒng)見(jiàn)圖5。

3. 8K超高清電視技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

對(duì)于8K超高清電視技術(shù)的實(shí)際發(fā)展趨勢(shì)加以分析，其主要包含了進(jìn)一步加快研究制定、協(xié)調(diào)與廣播電視智能網(wǎng)絡(luò)發(fā)展之間的關(guān)系、統(tǒng)籌規(guī)劃高清電視和8K超高清電視的發(fā)展這幾個(gè)方面，通過(guò)實(shí)際的研究，才能夠明確未來(lái)的8K超高清電視技術(shù)的發(fā)展。

3.1 進(jìn)一步加快研究制定

針對(duì)8K超高清電視節(jié)目規(guī)劃，要求能夠進(jìn)一步加快制定8K超高清電視節(jié)目規(guī)劃，其本身就是8K超高清電視技術(shù)重要的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)于8K超高清電視節(jié)目的實(shí)際播出特點(diǎn)、解碼性質(zhì)、傳播規(guī)律等探討與研究的不斷增強(qiáng)，這樣就可以滿(mǎn)足8K超高清電視節(jié)目具體形態(tài)的科學(xué)規(guī)劃。在初期的8K超高清電視節(jié)目規(guī)劃之中，就可以首先進(jìn)行綜藝、電影、紀(jì)錄片等節(jié)目類(lèi)型的分析與考慮，基于廣播電視傳輸方式覆蓋了8K超高清電視技術(shù)的視頻點(diǎn)播與節(jié)目的實(shí)際推送要求，這樣就可以最終獲取8K超高清電視節(jié)目的實(shí)際制作經(jīng)驗(yàn)需求，最終為后續(xù)的8K超高清頻道的推出奠定了良好的基礎(chǔ)條件。

3.2 協(xié)調(diào)與廣播電視智能網(wǎng)絡(luò)發(fā)展之間的關(guān)系

現(xiàn)階段，廣播電視傳輸覆蓋網(wǎng)在持續(xù)發(fā)展進(jìn)程之中已經(jīng)逐漸朝著自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能電視操作系統(tǒng)發(fā)展，8K超高清電視節(jié)目的實(shí)際制作與傳播本身都是和智能電視操作系統(tǒng)相輔相成的。在電視節(jié)目的接收終端能夠齊頭并進(jìn)，這樣就可以避免了多次更換機(jī)頂盒的問(wèn)題，同時(shí)對(duì)于進(jìn)一步擴(kuò)大8K超高清的實(shí)際應(yīng)用范圍也能夠奠定良好的基礎(chǔ)條件。

3.3 統(tǒng)籌規(guī)劃高清電視和8K超高清電視的發(fā)展

對(duì)于8K超高清電視技術(shù)發(fā)展而言，落實(shí)8K超高清電視的規(guī)范是其主要方向。目前，針對(duì)部分城市和地區(qū)都有有線(xiàn)電視系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)電視高清電視節(jié)目傳輸?shù)奶砑樱窃趥鬏斶@一類(lèi)的高清電視節(jié)目之中，其本身就會(huì)存在內(nèi)容原創(chuàng)性欠佳、技術(shù)不達(dá)標(biāo)以及沒(méi)有經(jīng)過(guò)相關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)等對(duì)應(yīng)的問(wèn)題。所以，就需要盡快出臺(tái)具有指導(dǎo)性的文件，這樣對(duì)于后續(xù)的規(guī)范化發(fā)展就可以奠定良好的基礎(chǔ)條件。

總而言之，伴隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，以往的高清電視技術(shù)已經(jīng)無(wú)法與人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的實(shí)際需求相匹配。所以，為了能夠?yàn)橛^眾提供更加高清的畫(huà)質(zhì)，就要求能夠不斷的整合不同類(lèi)型的信息內(nèi)容，能夠了解8K超高清電視發(fā)展的實(shí)際情況，這樣才能夠推動(dòng)高清電視行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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