高清視頻處理技術(shù)相關(guān)問(wèn)題分析

宋超英

摘 要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段的創(chuàng)新性發(fā)展，電視的視頻處理技術(shù)也在不斷進(jìn)步著，超高清電視的出現(xiàn)為人們生活品質(zhì)的提升做出了重要的貢獻(xiàn)。因此，本文重點(diǎn)探討了超高清電視中相關(guān)視頻處理技術(shù)的應(yīng)用，如視頻處理、傳輸、音頻處理等，正是有了視頻處理的關(guān)鍵性的技術(shù)，我國(guó)電視產(chǎn)業(yè)才擁有了進(jìn)一步發(fā)展的空間。希望通過(guò)本文的論述能夠?yàn)榻窈笠曨l相關(guān)處理技術(shù)的創(chuàng)新性發(fā)展提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：高清；視頻處理技術(shù)；音頻處理

隨著人們對(duì)生活品質(zhì)越來(lái)越高的追求，為了滿足感官上的需要，我國(guó)在電視視頻的處理技術(shù)上做出了極大的努力，因?yàn)槿藗儗?duì)于高品質(zhì)的圖像以及聲音的追求是沒(méi)有止境的，當(dāng)前所推出的超高清電視就是由此得來(lái)，在感官上能夠給人一種身臨其境的享受。在超高清電視的構(gòu)成上，通過(guò)對(duì)人的視覺(jué)特性方面的觀察，進(jìn)一步提高了近距離觀看的感官享受，在圖像以及顯示屏方面都提出了更高的要求，這些功能的提升都是以相應(yīng)處理技術(shù)的發(fā)展為前提的，沒(méi)有高水平的處理技術(shù)，超高清電視就不能滿足人們的基本需要。

1 超高清電視的發(fā)展

電視的出現(xiàn)是人類科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果，在聲音處理以及畫質(zhì)方面都在不斷做出改進(jìn)，以滿足人們?cè)絹?lái)越高的生活品質(zhì)需求。過(guò)去電視聲音都是以單聲道為主，而現(xiàn)在立體聲、環(huán)繞聲等層出不窮，這些聲場(chǎng)都是以平面為主，無(wú)法達(dá)到立體化的效果。因此隨著科學(xué)手段的進(jìn)一步發(fā)展，在大量科研人員的共同努力下，研究出一種全新的超高清電視模式，即16k模式，這種模式能夠?qū)⒙曇魪牟煌姆轿粋鱽?lái)，滿足讓人們的視聽(tīng)享受，并且在圖像比例上也做出了進(jìn)一步的改進(jìn)，以16：9為圖像幅比，更是滿足了人們視覺(jué)上的需求。

2 超高清電視視頻處理技術(shù)

與傳統(tǒng)的標(biāo)清數(shù)字電視以及高清數(shù)字電視相比較，超高清電視在視頻處理技術(shù)上又得到了進(jìn)一步的創(chuàng)新，主要體現(xiàn)在其所應(yīng)用的信源壓縮編碼發(fā)生了轉(zhuǎn)變，過(guò)去經(jīng)常采用的MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)以及MPEG-4（AVC）標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)在的需求了，在傳輸信道編碼的問(wèn)題上也需要得到進(jìn)一步的調(diào)整，按照系統(tǒng)角度對(duì)超高清電視的技術(shù)手段進(jìn)行分析，還應(yīng)該充分考慮到兼容性的問(wèn)題，在這一領(lǐng)域中還主要考慮到了圖像的插補(bǔ)技術(shù)以及處理技術(shù)，對(duì)于今后視頻處理技術(shù)的發(fā)展提供了寶貴的研究資源。

在超高清視頻處理技術(shù)的問(wèn)題上，本文以4：4：4的采樣為例，在4k模式中，這一模式下的超高清電視信號(hào)的原始數(shù)據(jù)率達(dá)到了（3840×2160bit/幀）×（24bit/pixe1）×（30幀/s），也就是說(shuō)可以達(dá)到每秒6Gbit的速度，在8k模式中，原始數(shù)據(jù)率的速度可以達(dá)到每秒24Gbit；如果以4：2：2的采樣為例，上述兩種模式下的原始數(shù)據(jù)率也需要分別滿足4Gbit/s以及16Gbit/s的標(biāo)準(zhǔn)。并且要想達(dá)到大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男Ч托枰趬嚎s編碼上多下功夫，必須要研究出一種全新的方法，應(yīng)用在視頻處理中。所以在當(dāng)前的視頻處理技術(shù)研究工作中，都是以"高效視頻編碼"為基本標(biāo)準(zhǔn)，需要達(dá)到與計(jì)算機(jī)復(fù)雜度一致的水平，同時(shí)主觀圖像的質(zhì)量也需要得到進(jìn)一步的提升，在這一前提下，碼率可以下降50%，如果復(fù)雜度得到增加，那么也需要將碼率下降到25%的標(biāo)準(zhǔn)。

高效視頻編碼（HEVC）中所運(yùn)用的編碼技術(shù)可以與H.264高檔次的混合編碼結(jié)構(gòu)相類比，二者在某些方面還是具有一定差異性的。在HEVC的發(fā)展過(guò)程中，其目標(biāo)是要將這一壓縮編碼技術(shù)發(fā)展成為國(guó)際化的標(biāo)準(zhǔn)，并且將其覆蓋在更多高清甚至是超高清的視頻處理中，進(jìn)一步改善圖像質(zhì)量，從噪聲電平、動(dòng)態(tài)范圍以及色域中都進(jìn)行更好的改善，以滿足電視視頻處理發(fā)展的需要?？梢哉f(shuō)HEVC是在H.264高檔次處理技術(shù)上的進(jìn)一步創(chuàng)新，因此又被稱為H.265。國(guó)際電聯(lián)（ITU）已正式批準(zhǔn)通過(guò)了HEVC/H.265標(biāo)準(zhǔn)。

3 超高清電視的關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 超高清攝像機(jī)技術(shù)

3.1.1 CMOS傳感器技術(shù)

最近幾年，全分辨率為7680*4320的33M像素CMOS攝像機(jī)則是由NHK公司推出，也就說(shuō)常說(shuō)的UHDTV 8k 33M型號(hào)的攝像機(jī)，這無(wú)疑大大提高了UHDTV技術(shù)的發(fā)展。一般來(lái)說(shuō)，在CMOS～感器技術(shù)中，主要是具備列并聯(lián)A/D且上下分開，這種結(jié)構(gòu)能夠保證CMOS面積得到充分利用，以及各種列的面積得到有效擴(kuò)大，使得信號(hào)輸出流量得到一定的分散，能夠有利于輸出高碼率。其中，逐漸逼近式模數(shù)變換器則是在圖像傳感器中應(yīng)用，具有較小的消耗功率，具有適中的變換速率。

3.1.2 超高清傳輸技術(shù)

超高清電視信號(hào)的傳輸方式主要包括以下幾種：衛(wèi)星廣播傳輸、地面廣播傳輸、有線網(wǎng)絡(luò)傳輸、寬帶網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?。?dāng)前應(yīng)用的則是二代DVB標(biāo)準(zhǔn)。相比于第一代單傳輸流TS，其主要的不同點(diǎn)表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是，對(duì)于第二代DVB來(lái)說(shuō)，提供了多種業(yè)務(wù)的支持方式，二是，在第二代DVB系統(tǒng)中，BCH+LDPC則是采用的糾錯(cuò)編碼形式；三是，高階調(diào)制在第二代DVB標(biāo)準(zhǔn)中采用，其中，DVB-T2最高達(dá)到256QAM，DVB-C2最高達(dá)到4096QAM，這樣的情況下，一個(gè)調(diào)制符號(hào)則能夠有效攜帶多個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)。

3.2 高清視頻處理技術(shù)

3.2.1 H.265編碼技術(shù)

H.265是ITU-T VCEG繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。相較于目前的H.264標(biāo)準(zhǔn)有了相當(dāng)大的改善。H.265旨在在有限帶寬下傳輸更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻，僅需原先的一半帶寬，即可播放相同質(zhì)量的視頻。相比于MPEG編碼來(lái)說(shuō)，H.264的編碼效率則能有效提高一整倍。而H.265/HEVC編碼則比H.264所要提高一倍左右。

3.2.2 KDDI及J：COM編碼技術(shù)

一種新型的圖片壓縮技術(shù)由日本KDDI和J：COM公司提出，能夠保證在現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)傳送高清，4K和8K的圖像，并進(jìn)行50%的壓縮。這使得電視網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有資源得到充分利用，使得繼續(xù)投入成本進(jìn)一步降低，并沒(méi)有使原有的有線電視業(yè)務(wù)受到影響。另外，對(duì)于同一圖像資源來(lái)說(shuō)，相比于H.264技術(shù)，利用HEVC壓縮技術(shù)則要降低到一半左右，而KDDI技術(shù)的壓縮率要比HEVC還要低。利用這種技術(shù)，能夠在進(jìn)行高清節(jié)目傳輸?shù)倪^(guò)程中，有效壓縮各種圖像分辨率的差分信息，能夠在有線電視網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行相應(yīng)的頻分傳送。

3.3 超高清音頻處理技術(shù)

分析超高清22聲道結(jié)構(gòu)，可以看出，上層則是和房間頂部具有相同的高度，一共具備9個(gè)聲道，中央則是和屏幕、聽(tīng)眾耳朵相同，一共具備10個(gè)聲道，在下層，則是和地板的高度基本相同，一共具備、聲道，在這樣的基礎(chǔ)上，三個(gè)層結(jié)合發(fā)展，就能有效體現(xiàn)出上下移動(dòng)聲音的情況，使得非常真實(shí)的三維立體空間得到有效營(yíng)造。當(dāng)前，相關(guān)的多聲道標(biāo)準(zhǔn)SAC在由MPEG積極制定，在進(jìn)行編碼SAC過(guò)程中，主要是利用聲道、音源強(qiáng)度之間進(jìn)行有效的混處理。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前國(guó)際上的重大展會(huì)中，都會(huì)展現(xiàn)出先進(jìn)的超高清數(shù)字電視成果，由此可知，在接下來(lái)的幾年中，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展還將會(huì)為視頻處理技術(shù)的創(chuàng)新提供重要的幫助，隨著相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定與進(jìn)一步落實(shí)，人們的視聽(tīng)感受還將得到更高水平的發(fā)展。■

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