超高清技術(shù)及其在電視播出領(lǐng)域的應(yīng)用

秦昊 湖北廣播電視臺播控中心

超高清本質(zhì)為國際電信聯(lián)盟針對4K分辨率所擬定的正式名稱，而該名稱和8K 分辨率同樣契合?，F(xiàn)階段，諸多廠商均以4K 電視技術(shù)為導(dǎo)向展開研發(fā)，電視網(wǎng)絡(luò)逐步由單一化向著全媒體來分發(fā)。而超高清技術(shù)不論是圖像還是清晰度均愈加細(xì)膩，并且在色彩亮度層面也愈加豐富，與大眾伴有的觀賞需求極為契合。下面則從超高清技術(shù)出發(fā)展開探析，總結(jié)其應(yīng)用前景。

一、4K 電視及其相關(guān)技術(shù)基本概述

(一)4K 電視

4K 主要是水平方向?qū)?yīng)的像素數(shù)大約是4000，通常4K 電視相應(yīng)分辨率使3840×2160 像素，4K 也就是以高清像素(1920×1080)為基礎(chǔ)加以翻倍。相較于高清來說，4K 分辨率的圖像更為精細(xì)。例如，對于單幀圖像而言，傳統(tǒng)高清多是于200 萬上下，4K 對應(yīng)的單幀像素可以超過800 萬。若大眾對數(shù)碼相機(jī)較為熟悉，那么必然可對上述圖像差異進(jìn)行直觀感悟。以相同距離為基礎(chǔ)對4K 電視加以觀看，很難觀察到其像素點，因此畫面效果必然更富細(xì)膩性。

(二)4K 電視技術(shù)探析

1.編解碼技術(shù)

由于4K 技術(shù)伴有理想的分辨率，因此若借助傳統(tǒng)類別的編碼形式，比如H.264 等則會加重系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。所以必須從編碼方式出發(fā)加以研究，確保編碼更富高效性，比如可借助H.265、VP9 以及AVS2 等諸多標(biāo)準(zhǔn)。H.265、VP9 則是以H.264 以及VP8 為基礎(chǔ)加以改進(jìn)，與4K電視極為契合。而AVS2 則是以AVS+為基礎(chǔ)展開升級，同時也是以4K 電視為對象的編碼標(biāo)準(zhǔn)。

2.傳輸技術(shù)

對于4K 電視而言，廣播電視層面的信號傳輸多是將其拆成4 路SDI 信號加以傳輸或者是借助ID 化的技術(shù)予以傳輸。通常4 路形式的HDSDI 相對成熟，但系統(tǒng)布線相對繁雜。而IP 化傳輸能夠推動信號傳輸向著高效化、簡潔化前進(jìn)。

3.存儲技術(shù)

從4K 電視節(jié)目出發(fā)實施文件化存儲必須確保容量帶寬足夠理想，若借助相同編碼形式，與高清電視相比，其在存儲性能方面提升了4 倍要求。所以對于具備播出存儲功能的設(shè)備來說，其選型必須對帶寬以及容量等諸多技術(shù)指標(biāo)加以重視。

二、超高清技術(shù)在電視播出領(lǐng)域的應(yīng)用前景探析

(一)4K 技術(shù)在電視播出層面的優(yōu)勢

首先，該技術(shù)在分辨率層面優(yōu)勢明 顯。ITU-R BT.2020 以 及SMPTE ST 2036-1 對現(xiàn)實分辨率進(jìn)行定義，相較于高清分辨率而言其圖形愈加精細(xì)，可賦予觀眾更為理想的畫面效果。

其次，色域也愈加理想，4K 電視對應(yīng)的色彩空間是依靠ITU-R BT.2020 進(jìn)行定義，相較于以往的藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)來說，后者僅能占到BT.2020 空間的36%左右，而前者可對更多色彩予以現(xiàn)實，確保畫面更富生動性。

第三，該技術(shù)依靠HDR 動態(tài)范圍成像技術(shù)?，F(xiàn)階段，SDR 畫面對應(yīng)的亮度范圍多是1000：1，相較于自然界相應(yīng)的亮度范圍而言過低，使得很多亮度細(xì)節(jié)丟失。HDR 以ITU 建議書為導(dǎo)向，其目標(biāo)便是保證人眼瞳孔不加以調(diào)節(jié)的條件下，將其動態(tài)范圍擴(kuò)充至200000：1。對此類畫面加以觀看時才可察覺高光層次以及具備厚重性的暗部細(xì)節(jié)，并且可對諸多色彩信息予以還原。因此，HDR 技術(shù)可確保亮度以及色彩信息等得到有效擴(kuò)充，依靠信息提升來強(qiáng)化圖像質(zhì)量。

(二)4K 電視在播出層面的挑戰(zhàn)

首先為傳輸層面，部分臺內(nèi)系統(tǒng)多依靠電纜加以傳輸。比如百通-1694 電纜，其對標(biāo)清形式的SDI 信號加以傳輸時比特率是270Mb/s，并且傳輸距離低于300m。而高清形式的SDI 信號對應(yīng)的傳輸比特率則是1.485Gb/s，同時其傳輸距離則是70 到80m。對于超高清形式的SDI 信號而言，其相應(yīng)傳輸比特率不可低于6Gb/s，其在電纜質(zhì)量層面要求更高?，F(xiàn)階段，播出系統(tǒng)無法契合其傳輸需求，使得技術(shù)應(yīng)用受限。

其次，雖然較多節(jié)目依靠網(wǎng)絡(luò)展開傳播，并且大多于主干平臺展開傳輸。但一般素材對應(yīng)的速率是15MB/s 到40MB/s。但是超高清相較于高清來說，其文件容量更大，若提速必然會使加重系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，進(jìn)而引發(fā)系統(tǒng)崩潰。若不提速則導(dǎo)致傳輸時間逐步延長，進(jìn)而導(dǎo)致節(jié)目播出遭受影響。

三、總結(jié)

總之，推動超高清技術(shù)融于電視播出領(lǐng)域，是契合大眾觀賞需要的重要手段。相關(guān)部門需要從超高清技術(shù)出發(fā)，對其伴有的諸多技術(shù)加以強(qiáng)化，為推進(jìn)超高清技術(shù)應(yīng)用夯實基礎(chǔ)。