摘?要：隨著科技水平的不斷提高，民眾的視覺(jué)享受要求也在不斷提升，為了進(jìn)一步讓大眾體驗(yàn)到身臨其境的視覺(jué)效果，4K超高清進(jìn)入大眾視野。結(jié)合實(shí)際調(diào)研不難發(fā)現(xiàn)，4K超高清相關(guān)的理論研究和實(shí)踐探索近年來(lái)大量涌現(xiàn)。基于此，簡(jiǎn)單分析4K超高清應(yīng)用現(xiàn)狀，包括高動(dòng)態(tài)范圍HDR、IP化應(yīng)用及編碼方式，并基于4K超高清發(fā)展趨勢(shì)，深入探討對(duì)應(yīng)發(fā)展策略，涉及超高清電視技術(shù)發(fā)展策略和超高清視頻制播技術(shù)發(fā)展策略，建立核心技術(shù)系統(tǒng)并與5G相聯(lián)系等內(nèi)容，以供參考。

關(guān)鍵詞：4K；超高清；未來(lái)發(fā)展

隨著4K技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)廣電行業(yè)也對(duì)其發(fā)揮相應(yīng)的推動(dòng)作用，制訂科學(xué)且詳細(xì)的發(fā)展計(jì)劃，包括時(shí)間表、路線圖等，使其可以在廣電領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)具體應(yīng)用。

1?應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1?高動(dòng)態(tài)范圍HDR

4K超高清技術(shù)下的視頻與高清相比較，分辨率得到明顯提升，可以讓觀眾在實(shí)際觀看時(shí)看到更為清晰、廣闊的圖像內(nèi)容，細(xì)節(jié)處理上也做得非常好。舉個(gè)例子，在像素尺寸、觀看距離二者保持不變的情況下，4K會(huì)讓人看到更寬廣的內(nèi)容。而且，隨著HDR高動(dòng)態(tài)范圍的大量應(yīng)用，也提升了4K色域動(dòng)態(tài)的實(shí)際范圍。

其中，HDR主要指的是一個(gè)技術(shù)曲線，也就是隨著拍攝技術(shù)水平的不斷提高，需要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍提升目標(biāo)，幫助電視行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。而HDR高動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)用就是為其建立一個(gè)更大的色域，對(duì)傳輸函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)出更高的亮度動(dòng)態(tài)、更寬廣的色域范圍。

1.2?IP化應(yīng)用及編碼方式

4K視音頻是利用IP級(jí)聯(lián)方式，也就是借助矩陣分配的方法將連線交給IP交換機(jī)完成相應(yīng)操作，呈現(xiàn)出簡(jiǎn)便性更強(qiáng)的特點(diǎn)，也能減少耗材量，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)配，使最終的系統(tǒng)可以有更優(yōu)質(zhì)的呈現(xiàn)效果。目前，4K的傳輸需要借助壓縮編碼才能實(shí)現(xiàn)，但是各個(gè)廠商對(duì)此沒(méi)有統(tǒng)一的解決方案，導(dǎo)致在IP領(lǐng)域無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同方案的互聯(lián)互通。而在IP級(jí)聯(lián)的方式下可以簡(jiǎn)化繼承步驟，提高系統(tǒng)的連通程度。對(duì)此，我國(guó)也沒(méi)有制定統(tǒng)一的國(guó)家性標(biāo)準(zhǔn)。在未來(lái)，4K的編碼方案可能會(huì)選擇大眾普遍認(rèn)同的SMPTE2110編碼標(biāo)準(zhǔn)。這一標(biāo)準(zhǔn)有著帶寬大、獨(dú)立路由的特點(diǎn)，而且，不會(huì)被阻礙和壓縮等因素所束縛，是由VSFTR01發(fā)展演變而來(lái)，大部分廠商都愿意接受這一標(biāo)準(zhǔn)。另外，在這一過(guò)渡時(shí)期，大部分廠商都在積極對(duì)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化、更新，IP化的時(shí)間可能要比大眾預(yù)期的更短［1］。

2?發(fā)展趨勢(shì)

2.1?全I(xiàn)P集成方向

這一方向主要指的是聯(lián)盟、生產(chǎn)商、廠家，包括測(cè)試和協(xié)議端口都會(huì)開放，在最后形成一種各個(gè)主體都能接受的統(tǒng)一性標(biāo)準(zhǔn)格局，有著互相兼容的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)主體之間的互聯(lián)互通。但是，這樣的格局進(jìn)程實(shí)現(xiàn)時(shí)間較長(zhǎng)，可能會(huì)提前也可能會(huì)超出預(yù)期。目前，在這一方向發(fā)展中存在的問(wèn)題主要是無(wú)法達(dá)成共識(shí)。

2.2?SDN數(shù)據(jù)控制

這一數(shù)據(jù)控制對(duì)象指的是集成設(shè)備調(diào)度、數(shù)據(jù)整合、分配等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)集中、統(tǒng)一的有效管理，進(jìn)一步解決集成設(shè)備之間不互聯(lián)的局面，可以有效簡(jiǎn)化流程，提升工作效率。但這也給技術(shù)人員提出了更高水平的要求，需要有豐富的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)知識(shí)，包括對(duì)SDN這一系統(tǒng)的分配，都需要工作人員具備較高水平。與此同時(shí)，為了提升網(wǎng)絡(luò)的安全性能，需要為其安裝更高安全指數(shù)的防火墻。IP視音頻級(jí)聯(lián)目前還沒(méi)有足夠成熟的例子提供參考，也沒(méi)有長(zhǎng)年累積的經(jīng)驗(yàn)，因此，IP化的全面實(shí)現(xiàn)是任重而道遠(yuǎn)的。

隨著各類節(jié)目制作能力的不斷提高，民眾的審美需求也在不斷變化，面對(duì)市場(chǎng)這一變化的需求，傳媒單位都在為此積極制訂相關(guān)4K視頻方案。所以，在這一環(huán)境下，需要對(duì)4K視頻系統(tǒng)在構(gòu)建過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行仔細(xì)考量，及時(shí)優(yōu)化、調(diào)整方案，再結(jié)合自身節(jié)目制作情況制定科學(xué)合理的布局安排，考慮現(xiàn)有情況給日后發(fā)展預(yù)留出一定的發(fā)展空間。

2.3?AI介入

在SDN數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的發(fā)展下，可以預(yù)見到AI的介入局面。在實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化管理的同時(shí)，還能通過(guò)加強(qiáng)PC的自我管理，讓大眾可以通過(guò)指令下達(dá)，讓AI完成相應(yīng)的事情。從目前的AI的發(fā)展?fàn)顩r分析這是完全有可能發(fā)生的。只是在搭建視音頻平臺(tái)時(shí)對(duì)AI發(fā)展有所忽視，也沒(méi)有考慮自身需求，各大廠商也沒(méi)有對(duì)此進(jìn)行深入開發(fā)。加上隨著5G的大范圍試點(diǎn)，未來(lái)的大規(guī)模應(yīng)用會(huì)對(duì)傳輸速率有著強(qiáng)大的促進(jìn)作用，形成多樣化傳輸方式，呈現(xiàn)出便捷性等特點(diǎn)［2］。

3?具體發(fā)展策略

3.1?超高清電視技術(shù)發(fā)展策略

一方面，超高清電視技術(shù)可以分為四種技術(shù)，分別是視頻處理、音頻處理、網(wǎng)絡(luò)傳輸、有線與光纖傳輸。一是視頻處理技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可以對(duì)電視頻道的多種通信信號(hào)進(jìn)行精準(zhǔn)分類，在4K超高清的實(shí)際運(yùn)行模式中，這一技術(shù)可以將原有的碼率下降一半，并仍然保證壓縮率處于正常數(shù)值范圍。二是音頻處理技術(shù)，這一技術(shù)的主要目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)音視頻相互結(jié)合模式的突破。在實(shí)際運(yùn)用中，可以為其配置單獨(dú)的聲道參數(shù)，同時(shí)適當(dāng)調(diào)整信號(hào)數(shù)據(jù)比率，做好采樣處理工作。其中，需要注意的是，在調(diào)整聲道參數(shù)時(shí)，需要了解不同的配置條件，調(diào)整不同聲道之間的關(guān)聯(lián)性，進(jìn)一步提升4K超高清在實(shí)際應(yīng)用中的聲音效果。三是網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大部分聲影效果的傳輸，給人以立體化的視聽效果。這項(xiàng)技術(shù)不僅可以豐富各大媒體平臺(tái)的服務(wù)形式，還能對(duì)各種互動(dòng)服務(wù)和線上服務(wù)進(jìn)行創(chuàng)新。四是有線與光纖傳輸，這一技術(shù)可以對(duì)超高清的具體應(yīng)用需求進(jìn)行及時(shí)匹配，提升傳輸效率。但是，并不是所有的有線和光纖傳輸都能實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)條件，部分會(huì)出現(xiàn)不完全匹配的現(xiàn)象。這個(gè)時(shí)候，就需要為其配置相應(yīng)的壓縮、解壓編碼器，進(jìn)而滿足多種用戶需求。

另一方面，4K超高清電視技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在視頻壓縮和融媒體服務(wù)平臺(tái)方面，加強(qiáng)技術(shù)運(yùn)用即促進(jìn)技術(shù)在這兩方面的深入運(yùn)用，具體如下所示：

第一，視頻壓縮應(yīng)用。首先，編碼結(jié)構(gòu)在4K超高清電視頻道中，編碼結(jié)構(gòu)對(duì)壓縮率等會(huì)產(chǎn)生直接影響，也會(huì)對(duì)后續(xù)圖像分割產(chǎn)生一定影響。一般情況下，是使用HEVC這一結(jié)構(gòu)。在HEVC編碼結(jié)構(gòu)中，可以在解壓縮流程中運(yùn)用四叉樹的理論原理，確保在實(shí)際計(jì)算中，最大單元塊的結(jié)構(gòu)特征能夠保持不變，為后續(xù)電視頻道的播放質(zhì)量提供保障。設(shè)定這一結(jié)構(gòu)的同時(shí)需要盡量降低失真率，確保定位、預(yù)測(cè)和單元塊分割等信息更加精準(zhǔn)，在這一編碼結(jié)構(gòu)實(shí)際運(yùn)用，可以通過(guò)對(duì)比分析，了解計(jì)算和變換過(guò)程是否穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的全面化掌握。其次，幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼，為了避免編碼計(jì)算結(jié)果對(duì)音視頻的傳輸速率產(chǎn)生不利影響，需要在選擇對(duì)應(yīng)的編碼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用時(shí)，要先對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確度進(jìn)行全面化核查，確保最終的預(yù)測(cè)編碼結(jié)果符合合理范圍。與此同時(shí)，利用HEVC技術(shù)中的非線性平滑運(yùn)算調(diào)整精準(zhǔn)度，避免其對(duì)時(shí)空計(jì)算產(chǎn)生不利影響。最后，環(huán)路濾波，這項(xiàng)技術(shù)也是HEVC技術(shù)在壓縮視頻過(guò)程中的應(yīng)用模式之一。主要是通過(guò)采樣點(diǎn)補(bǔ)償和環(huán)路兩種自適應(yīng)濾波器的相互結(jié)合，快速滿足信號(hào)傳輸過(guò)程的具體需求。其中，環(huán)路濾波器是基于像素狀態(tài)對(duì)塊狀色度和亮度進(jìn)行明確的，在實(shí)際的編碼處理過(guò)程中，HEVC技術(shù)將環(huán)路濾波器分為兩種，除了基于像素狀態(tài)，還有以區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)的，以此適應(yīng)解壓縮過(guò)程，并迅速匹配對(duì)應(yīng)需求［3］。

第二，建立融媒體服務(wù)平臺(tái)。首先，平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)。這一平臺(tái)是以4K超高清為主要技術(shù)的，需要對(duì)技術(shù)、服務(wù)架構(gòu)進(jìn)行全方位整合、設(shè)計(jì)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)整體資源的綜合性管理目標(biāo)?；贗P城域網(wǎng)建立融媒體服務(wù)中心，需要根據(jù)內(nèi)容分配、資源服務(wù)、運(yùn)營(yíng)功能三個(gè)層面進(jìn)一步推進(jìn)4K超高清電視技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。其中，內(nèi)容分配層是負(fù)責(zé)前端業(yè)務(wù)請(qǐng)求的轉(zhuǎn)接，資源服務(wù)層則是對(duì)多媒體資源的有效控制，以及對(duì)整個(gè)過(guò)程的有效管理，運(yùn)營(yíng)功能層會(huì)更偏于負(fù)載均衡，也包括對(duì)信息的分析等。但是，需要注意的是，在實(shí)際應(yīng)用中，需要將音視頻的分配效率控制在合理范圍內(nèi)。其次，技術(shù)支持模式，在對(duì)4K超高清技術(shù)進(jìn)行實(shí)際部署過(guò)程中，需要明確技術(shù)支持模式，對(duì)平臺(tái)內(nèi)的管理和利用效率進(jìn)行全面分析、統(tǒng)計(jì)，進(jìn)一步適應(yīng)當(dāng)前市場(chǎng)用戶的高水平需求。最重要的是，需要在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多終端、多協(xié)議和多平臺(tái)三者的深入融合，對(duì)不同用戶的實(shí)時(shí)化需求進(jìn)行精準(zhǔn)化匹配。另外，服務(wù)平臺(tái)還需要為此配備HLS虛擬切片這一模式作為技術(shù)支持，確保接口統(tǒng)一，從而使4K超高清緩存效率得到有效提升。最后，具體應(yīng)用模式，對(duì)這一模式進(jìn)行綜合解析，及時(shí)迎合各種業(yè)務(wù)的實(shí)際需求，對(duì)4K超高清技術(shù)的重難點(diǎn)應(yīng)用板塊進(jìn)行綜合預(yù)測(cè)。

3.2?超高清視頻制播技術(shù)發(fā)展策略

隨著4K超高清技術(shù)的日益成熟，其制作在市場(chǎng)中是面向多個(gè)方向的，包括綜藝節(jié)目、紀(jì)錄片等。而超高清技術(shù)支持下的節(jié)目制作需要涉及全媒體、多分辨率、多格式的制作流程，實(shí)現(xiàn)多樣化渠道進(jìn)行分發(fā)。例如，某單位針對(duì)4K超高清技術(shù)中的拍攝與制作都進(jìn)行了深入探索，在許多大型節(jié)目中都利用多種方式生產(chǎn)4K超高清節(jié)目，逐步建立起制播應(yīng)用體系，具體如下。

一是制播應(yīng)用體系建立，主要包括了前后期的拍攝與制作，現(xiàn)場(chǎng)的直播與后續(xù)播出等系統(tǒng)構(gòu)成，可以滿足大型節(jié)目、體育賽事的節(jié)目需求。二是集成播控平臺(tái)的建立，以及對(duì)各類業(yè)務(wù)全流程實(shí)現(xiàn)全覆蓋的IPTV內(nèi)容服務(wù)。這一集成播控平臺(tái)依靠全覆蓋能力，實(shí)現(xiàn)內(nèi)容轉(zhuǎn)接、調(diào)配、采集、編輯等各項(xiàng)業(yè)務(wù)，為更多用戶提供了4K超高清節(jié)目的點(diǎn)播和直播服務(wù)，進(jìn)一步提升民眾的滿意度。而IPTV內(nèi)容服務(wù)主要包括生產(chǎn)媒資系統(tǒng)，以及快編、轉(zhuǎn)碼、自動(dòng)技審、播放審核等方面的工具。通過(guò)以上內(nèi)容支持，加上完善的制作方案、傳輸流程，其已經(jīng)形成了以融媒體為核心內(nèi)容的4K生產(chǎn)業(yè)務(wù)模式。

3.3?建立核心技術(shù)系統(tǒng)

這一技術(shù)系統(tǒng)主要是視頻和音頻兩個(gè)方面的制作系統(tǒng)，一方面，視頻制作技術(shù)系統(tǒng)是4K超高清技術(shù)形成的核心要素之一，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的編碼壓縮，實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的高飽和狀態(tài)，確保視頻在播放時(shí)可以呈現(xiàn)出高清晰度的狀態(tài)。另一方面，音頻制作技術(shù)系統(tǒng)則是對(duì)4K超高清電視有著重要作用的技術(shù)系統(tǒng)之一，在信號(hào)傳輸過(guò)程中，利用數(shù)字化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的高精度的傳輸與實(shí)時(shí)接收，進(jìn)一步增加信號(hào)的承載度，促進(jìn)高清音頻信號(hào)合成［4］。

這一系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中主要指的是超高清電視，因此，將從這一對(duì)象入手分析系統(tǒng)的開發(fā)邏輯，分別是優(yōu)化編碼結(jié)構(gòu)、核對(duì)預(yù)測(cè)編碼、調(diào)整環(huán)路濾波和整合服務(wù)架構(gòu)。首先，編碼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化需要在開發(fā)應(yīng)用和具體設(shè)置兩個(gè)角度入手，一是利用四叉樹進(jìn)行編碼的遞歸計(jì)算，二是利用單元信息的精準(zhǔn)捕捉確定單元塊的分布信息，減少信號(hào)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。其次，核對(duì)預(yù)測(cè)編碼主要是通過(guò)不同的預(yù)測(cè)編碼技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)比對(duì)，確保其數(shù)值能夠維持在可控范圍內(nèi)，使其能夠順利傳輸并完美呈現(xiàn)出來(lái)。再次，調(diào)整環(huán)路濾波則是利用平滑且動(dòng)態(tài)類型的環(huán)路濾波進(jìn)行調(diào)整，使用容量處理法計(jì)算對(duì)應(yīng)的壓縮率，確保4K超高清信號(hào)可以更加清晰化。最后，整合服務(wù)架構(gòu)主要指的是對(duì)電視信號(hào)進(jìn)行多元化組合，為實(shí)際應(yīng)用拓展出更多業(yè)務(wù)類型和技術(shù)運(yùn)用場(chǎng)景。

隨著這一系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，也進(jìn)一步增強(qiáng)了信號(hào)的儲(chǔ)存效能，實(shí)現(xiàn)音視頻信號(hào)的精準(zhǔn)化轉(zhuǎn)置目標(biāo)。前者是因?yàn)檫@一系統(tǒng)可以直接與云端進(jìn)行溝通，借助云空間擴(kuò)大自身的儲(chǔ)存空間和規(guī)模，而4K超高清技術(shù)則是利用這一溝通路徑，建立對(duì)應(yīng)的信號(hào)通道，實(shí)現(xiàn)無(wú)限制的云儲(chǔ)存。后者則是因?yàn)樵?K超高清技術(shù)的幫助下，促使音視頻信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)全面化、精準(zhǔn)化轉(zhuǎn)置，突破原有限制，增強(qiáng)信號(hào)的精準(zhǔn)性定位，在未來(lái)發(fā)展中，可以有效推進(jìn)音視頻信號(hào)的多樣化運(yùn)用。

3.4?與5G相聯(lián)系

在4K超高清傳輸與應(yīng)用中，通過(guò)加強(qiáng)5G的應(yīng)用，可以發(fā)揮出多個(gè)優(yōu)勢(shì)，包括高速度、低時(shí)延、低功耗，等等。其中，高速度與低時(shí)延兩個(gè)優(yōu)勢(shì)可以成為4K超高清視頻傳輸?shù)闹匾A(chǔ)。隨著4K超高清在各行各業(yè)的廣泛運(yùn)用，對(duì)于視頻傳輸要求的高網(wǎng)絡(luò)流量、大空間和低時(shí)延等要求，通過(guò)5G特質(zhì)的運(yùn)用可以充分滿足這些需求，促使5G網(wǎng)絡(luò)成為4K超高清在視頻傳輸應(yīng)用中的有效手段。而且，5G網(wǎng)絡(luò)還有泛在網(wǎng)這一優(yōu)勢(shì)，可以為4K超高清在視頻傳輸應(yīng)用方面提供一定保障。泛在網(wǎng)指的是網(wǎng)絡(luò)無(wú)處不在，不會(huì)被時(shí)間、地點(diǎn)、人物等限制，可以實(shí)現(xiàn)5G信號(hào)的全方位覆蓋，可以進(jìn)一步保證4K超高清在應(yīng)用于視頻傳輸時(shí)的靈活性與可移動(dòng)性，與傳統(tǒng)模式相比較，可以有效彌補(bǔ)技術(shù)空缺。最后，在4K超高清視頻傳輸應(yīng)用方面會(huì)出現(xiàn)大量能量損耗的現(xiàn)象，用戶對(duì)此也很難接受。這個(gè)時(shí)候，利用5G網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮出其低功耗優(yōu)勢(shì)，可以大幅提升用戶體驗(yàn)。

以視頻傳輸應(yīng)用為例，借助5G網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面的有效發(fā)展，分別是音樂(lè)、AI和切片。首先，音樂(lè)主要是運(yùn)用于教育行業(yè)，增強(qiáng)教育教學(xué)體驗(yàn)，為遠(yuǎn)程教育提供便利條件，切實(shí)實(shí)現(xiàn)面對(duì)面教育的實(shí)際效果，有效節(jié)約時(shí)間成本。其次，AI方面，則是將5G網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)控技術(shù)融入家庭安防方面，實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)的高效預(yù)警，提高安全性能。最后，切片方面指的是直播方面的效率能夠因此得到大幅度提升。例如，某些地區(qū)發(fā)生熱點(diǎn)新聞，就可以利用5G網(wǎng)絡(luò)將其進(jìn)行高質(zhì)量、高速度傳輸，提高電視節(jié)目品質(zhì)。以便在4K超高清技術(shù)支持下的電視節(jié)目加上5G網(wǎng)絡(luò)的加持，進(jìn)一步提升媒體影響力。

結(jié)論

綜上所述，隨著4K超高清技術(shù)的不斷發(fā)展，技術(shù)設(shè)備都相應(yīng)升級(jí)，對(duì)于4K視頻技術(shù)而言也是更好的機(jī)遇。如此，不僅會(huì)實(shí)現(xiàn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代，更可以促進(jìn)4K實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

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［4］劉輝.當(dāng)“空氣妝法”與“大地詩(shī)篇”相遇?第十四屆締約方大會(huì)開幕式4K超高清妝造揭秘［J］.影視制作，2023，29（01）：4044.

作者簡(jiǎn)介：謝兵旺（1980—?）男，漢族，湖北武漢人，本科，研究方向：廣電領(lǐng)域系統(tǒng)研發(fā)集成。