超高清數(shù)字電視關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢

黃葆瑩

（陜西廣播電視臺，陜西 西安 710000）

超高清數(shù)字電視可謂是一項系統(tǒng)工程，經(jīng)過各種關(guān)鍵性技術(shù)，將電視的整體功能優(yōu)化。在超高清電視技術(shù)的設(shè)計和研究過程中，各項關(guān)鍵性技術(shù)的使用均和電視的成功研究有著直接性關(guān)系。可在當(dāng)下的市場競爭和發(fā)展過程中，要想將這些關(guān)鍵性技術(shù)真正意義的應(yīng)用上十分困難。本文研究就針對超高清數(shù)字電視的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了有關(guān)分析和探討，為今后超高清電視行業(yè)的良好發(fā)展奠定前提。以供讀者借鑒和參考。

一、分析超高清數(shù)字電視的關(guān)鍵技術(shù)

（一）超高清視頻處理技術(shù)

以4︰4︰4為參照樣本，在4K模式下，超高清數(shù)字電視信號的起初數(shù)據(jù)比率在16Gb/s左右；而在8K模式下，起初數(shù)據(jù)為24Gb/s；以4︰2︰2為參照樣本，超高清數(shù)字電視信號的4K的數(shù)據(jù)率為16Gb/s；在8K模式下，起初數(shù)據(jù)為16Gb/s。假如在以上數(shù)據(jù)量下進(jìn)行傳輸工作，那么現(xiàn)有的壓縮編碼是不能有效展開的，必須要經(jīng)過全新的方法開展。為此，于2010年，有些有關(guān)視頻編碼專家和活動圖像專家成立了一個聯(lián)合小組，將研發(fā)一個與超高清數(shù)字電視的壓縮編碼向符合的目標(biāo)實現(xiàn)，將其作為“高校視頻編碼”的第三代標(biāo)準(zhǔn)。相比H.264高檔次，該標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)要求就是在其之下，為了使其復(fù)雜程度的一致性得到保障，必須保證主管圖像質(zhì)量相同，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行開展，將碼率降低50%。該組專家人員指出，假如在復(fù)雜的基礎(chǔ)上適當(dāng)提升，可確保碼率降低50%，這就說明，4K模式下，30幀每秒的超高清視頻能夠經(jīng)過H.264標(biāo)準(zhǔn)的使用，將其在40Mb/s之內(nèi)壓縮，假如依照HEVC標(biāo)準(zhǔn)，可將其壓縮至20Mb/s之內(nèi)。

（二）超高清電視音頻處理技術(shù)

在超高清電視中，音頻處理技術(shù)占據(jù)22個聲道，其中頂層就有9個，中間位置有10個；而在電視屏幕的下方就存在3個；還存在上中下三個立體環(huán)繞聲場，將這22個聲道有效地進(jìn)行布置，有效地將一個空間立體聲系統(tǒng)構(gòu)建出來。在以上基礎(chǔ)上，在3層聲場以下，增加2個低音聲道，則可構(gòu)建一個22.2系統(tǒng)。其相比現(xiàn)階段使用的7.1聲道，擁有三維立體化的優(yōu)點，能夠給使用者更加真實的感官沖擊感。在22.2聲道的中期，其音頻的數(shù)據(jù)率相比十分高。將每個聲道以48kb/s、24bit/s作為參考樣本，其音頻數(shù)據(jù)率為28Mb/s，雖然經(jīng)過音頻壓縮過后，但也在2.8Mb/s以上。在實際應(yīng)用過程中，站在專家的角度上講，22.2聲道播音系統(tǒng)，其整個聲場的布置不單單是普通適用的?；诖?，專家組人員對環(huán)繞聲標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效制訂，將后向兼容因素有機聯(lián)合，也就是對單聲道系統(tǒng)和現(xiàn)有的立體聲進(jìn)行有效更新和兼容。在進(jìn)行編碼時，經(jīng)過下混處理聲道空間和聲源強度的關(guān)系，將由于聲道音頻本身的數(shù)據(jù)率傳送減少，采用了提高少量的音源空間有關(guān)數(shù)據(jù)和信息，將新階段的音頻播放成效整體提高。

（三）超高清電視傳輸技術(shù)

（1）衛(wèi)星傳輸技術(shù)。在具體操作過程中，衛(wèi)星傳輸設(shè)備具有較高的覆蓋率和高效率，大部分運營商均會經(jīng)過這種方式將各種超高清信號傳輸出來，其中有些衛(wèi)星運營商基本上都完成了測試。比如，在2012年和2013年傳播、直播的4K格式比賽，就是運用了日本的SKYPerfectJSAT。國內(nèi)的航天數(shù)字傳媒也將有關(guān)衛(wèi)星傳輸?shù)幕A(chǔ)4K方案發(fā)布出來，該方案能夠?qū)?4Mb/s的傳輸速率穩(wěn)定的推送出有關(guān)4K視頻內(nèi)容。而且在其他有些國家也進(jìn)行有關(guān)測試。

（2）地面?zhèn)鬏敿夹g(shù)。超高清在地面?zhèn)鬏敎y試上，其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)存在顯著的地域差異性，在美國、歐洲和日本這三個地方就存在三種標(biāo)準(zhǔn)。其中，日本的地面電視廣播網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要是采取ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)。于2014年，日本公司就將8K的超高清電視有關(guān)傳輸實驗完成，并在ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)下，測試了4K超高清有關(guān)內(nèi)容。在歐洲主要應(yīng)用DVB-T地面電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)，在2014年法國、捷克、英國在這種標(biāo)準(zhǔn)下，也測試了4K超高清有關(guān)內(nèi)容。于2014年美國的Technicolor公司，經(jīng)過ATSC3.0規(guī)范，測試了無線傳輸?shù)?K超高清電視的功能。

（3）光纖傳輸技術(shù)。大容量作為光纖傳輸過程中的一個最大特征傳輸技術(shù)，其特征針對高數(shù)據(jù)率的超高清電視信號的進(jìn)步和發(fā)展，具有明顯的優(yōu)勢。日本公司就是經(jīng)過光線，將不同形式的超高清電視傳輸實驗有效實施和開展，同時將短距離的傳輸設(shè)備進(jìn)行開放。

（4）新興的傳輸渠道。在傳統(tǒng)的傳輸通道和廣播電視基礎(chǔ)上，有些企業(yè)也不斷開拓了其他有關(guān)超高清傳輸渠道。第一，在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行超高清電視的傳輸測試不斷發(fā)展開來，于2013年，日本的某家公司經(jīng)過IPTVIPv6網(wǎng)絡(luò)，在菲律賓和新加坡進(jìn)行了4K超高清電視節(jié)目的傳輸，確保每個接收點的視頻碼率均在120Mb/s以上。我國在2013年4月，經(jīng)過IPTV網(wǎng)絡(luò)寬帶播出了4K節(jié)目，將一個百兆的傳輸速率轉(zhuǎn)變?yōu)?0in的測試環(huán)境構(gòu)建。與此同時，在互聯(lián)網(wǎng)形勢下，將4k串流技術(shù)不斷應(yīng)用和發(fā)展到不同國家的小范圍區(qū)域當(dāng)中。比如，美國的ElementalTechnologies集團(tuán)和YouTube集團(tuán)就經(jīng)過HEVC編碼技術(shù)和VP9編碼技術(shù)，不斷進(jìn)行了4K串流技術(shù)實驗。另外，于2014年，波蘭公共廣播機構(gòu)TVP也開展的在HbbTV傳輸基礎(chǔ)上的4K信號，其主要范圍就是在歐洲區(qū)域內(nèi)，將混合廣播以另一種超高清傳輸渠道創(chuàng)建出來。

（四）超高清電視顯示技術(shù)

只有擁有超高清信號處理、超高清信號接收和超高清面板等基本要素才能實現(xiàn)超高清的超高清顯示。驅(qū)動接口作為顯示屏的一個關(guān)鍵性技術(shù)，其刷新率和傳輸速率對顯示成效直接影響。現(xiàn)階段，經(jīng)常使用的驅(qū)動接口只有V-by-One接口和傳統(tǒng)的LVDS接口兩種。另外一個重要的顯示器件就是芯片，主要完成圖像變換、圖像解碼、圖像顯示等功能?，F(xiàn)在的4K芯片已經(jīng)比較成熟，可實現(xiàn)超高清電視的超高清顯示。

二、4K超高清頻道的發(fā)展趨勢

目前，國內(nèi)的超高清傳輸測試已經(jīng)獲得了明顯的成效，超高清不斷推廣開來，有些國家也建立了4K超高清節(jié)目頻道。在2014年，韓國是第一個上線有線電視頻道U-max超高清模式的，其能夠?qū)⑸习俜N高強節(jié)目呈現(xiàn)出來，含動畫、各種紀(jì)錄片、體育賽事等。此時美國的DirecTV運營商，也開始試驗4K衛(wèi)星DirecTV-14，播放4K格式的紀(jì)錄片和電影。而在2015年，日本的SKYPerfectJSAT公司也構(gòu)建了4K超高清試驗頻道，可現(xiàn)場直播各種電影、體育賽事等內(nèi)容。在2014年，我國也開展了4K超高清有線電視頻道試播，主要播放了各種超高清風(fēng)光片和紀(jì)錄片等。

三、結(jié)束語

綜上而言，在新形勢的發(fā)展趨勢下，我國針對高清試驗頻道尤為注重，可以這樣講，超高清電視已經(jīng)在國內(nèi)取得了明顯的成果。在超高清電視技術(shù)的設(shè)計和研究過程中，各項關(guān)鍵性技術(shù)的使用均和電視的成功研究有著直接性關(guān)系。各種超高清頻道雖然已經(jīng)成熟，但是要想大范圍的應(yīng)用超高清電視，就需要進(jìn)一步努力。相信在一段時間后，超高清的各項技術(shù)和有關(guān)規(guī)范得到優(yōu)化和完善，可以推動超高清數(shù)字電視良好、穩(wěn)定的發(fā)展。