超高清技術(shù)在體育賽事轉(zhuǎn)播中的應(yīng)用

賈占培

體育賽事觀賞已經(jīng)成為現(xiàn)代人休閑娛樂的主要方式之一，不同于其他電視節(jié)目，體育賽事的緊張感和激烈程度往往需要更高的播出質(zhì)量才能被充分感知。目前，超高清技術(shù)在體育賽事轉(zhuǎn)播中的應(yīng)用非常普遍，為觀眾帶來一次又一次的體育視聽盛宴。2018 年昌平冬奧會(huì)第一次實(shí)現(xiàn)了超高清技術(shù)直播體育賽事的大規(guī)模使用，在不久之后，超高清技術(shù)在體育賽事播出中的應(yīng)用會(huì)更為成熟。

1 超高清技術(shù)簡(jiǎn)介

超高清技術(shù)顧名思義，其最大優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)在電視播出的超高清效果上，這種超高清實(shí)際指電視的畫質(zhì)。隨著人們對(duì)生活品質(zhì)的要求不斷提高，超高清技術(shù)得到了極大程度的發(fā)展并被快速普及?？偨Y(jié)來說，超高清技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有三，第一，更高的分辨率。相對(duì)于高清技術(shù)而言，超高清技術(shù)在畫面的分辨率提升明顯，已經(jīng)能夠達(dá)到3840×2160 的分辨率，可容納的像素點(diǎn)超過81 萬[1]，其像素分辨率約為之前全高清技術(shù)的4 倍。目前，在4K 超高清的基礎(chǔ)上又研發(fā)出8K 超高清技術(shù)，可容納的像素點(diǎn)高達(dá)3 000 萬個(gè)，8K 超高清的分辨率可達(dá)到7680×4320。視頻中，任何細(xì)節(jié)都能夠被清晰的呈現(xiàn)，視覺效果極佳。由于分辨率的上升，可實(shí)現(xiàn)體育賽事轉(zhuǎn)播在超大的終端顯示界面中的播放，可以說，超高清技術(shù)的發(fā)展也極大帶動(dòng)了終端顯示設(shè)備的發(fā)展。但在現(xiàn)階段，4K 超高清技術(shù)依然處于主流地位。第二，掃描形式上的創(chuàng)新。除了分辨率的顯著提高外，超高清技術(shù)可支持更大范圍的幀掃描頻率。其標(biāo)準(zhǔn)畫面的比例為16:9，支持120、60、60/1 直至0.01 階段的頻率，掃描形式更加先進(jìn)。使用超高清技術(shù)，任何符合超高清標(biāo)準(zhǔn)的視頻、圖像均可被逐行掃描，一改原本技術(shù)中隔行掃描的形式。第二，帶來滿視野體驗(yàn)。在觀看電視節(jié)目的過程中，不同距離、角度以及電視屏幕的大小均會(huì)對(duì)觀賞感受帶來較大的影響。從人們的視覺習(xí)慣來看，并不是更近的距離、更大的屏幕就能帶來更好的視覺效果。視覺效果的提升需要綜合考慮多重影響因素。例如，在觀看距離2m～3m 時(shí)，合理的選擇屏幕尺寸，適當(dāng)提高屏幕的清晰度即可達(dá)到視覺效果的成倍提升。由于超高清電視的像素點(diǎn)更為豐富，點(diǎn)間距離非常有限，因此只要觀看距離得當(dāng)，觀賞感受即可被有效保證。第三，更豐富、飽和的色彩。超高清技術(shù)在畫質(zhì)提升上的作用同時(shí)表現(xiàn)在清晰度的提高和色彩豐富度的提升。超高清電視能夠呈現(xiàn)更豐富的畫面色彩，使得畫面更為生動(dòng)、艷麗。從具體參數(shù)上看，超高清技術(shù)在色深上使用10 或12bit 的量化深度，與傳統(tǒng)技術(shù)中的8bit 相比，灰階更高。例如12bit，其能夠表示的顏色多達(dá)687.2億種，是10bit 的64 倍，而相對(duì)傳統(tǒng)8bit 量化深度，這一數(shù)值翻了4 096 倍。色深上的升級(jí)使得超高清技術(shù)在顯示畫面時(shí)，具有更加精致、細(xì)膩的層次感，色彩過渡非常平滑，可更加真實(shí)的呈現(xiàn)出事物原本的形態(tài)，接近裸眼的觀察效果[2]。

除上述優(yōu)勢(shì)外，超高清技術(shù)在體育賽事中的應(yīng)用也面臨一定技術(shù)困難。一是對(duì)電纜質(zhì)量的考量。對(duì)于超高清信號(hào)來說，其傳輸比特率要大于6Gb/s，這比高清信號(hào)的1.485Gb/s 高出很多，對(duì)電纜質(zhì)量的要求也隨之上升。因此電視系統(tǒng)硬件上的限制即是對(duì)超高清技術(shù)應(yīng)用的限制。二是更大的網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力。超高清素材的文件容量很大，想要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的正常傳遞，提速是必然選擇。但提速又會(huì)帶來系統(tǒng)癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)。

2 超高清技術(shù)在體育賽事轉(zhuǎn)播中的應(yīng)用

2.1 超高清技術(shù)轉(zhuǎn)播體育賽事的實(shí)現(xiàn)過程

體育賽事現(xiàn)場(chǎng)的超高清轉(zhuǎn)播車采集現(xiàn)場(chǎng)視頻信息，然后將其轉(zhuǎn)換成超高清HDR 信號(hào)，經(jīng)過編碼器的編碼處理，由光纖傳輸?shù)娇刂浦行?。再將?jīng)編碼后的體育賽事超高清HDR 信號(hào)直接接入到OTT 機(jī)頂盒當(dāng)中，連接到專門的超高清HDR 電視機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)體育賽事的超高清觀看。

2.2 超高清技術(shù)的應(yīng)用

2.2.1 編碼技術(shù)

超高清電視采用的編碼方式為H.265，在傳統(tǒng)的有線電視和數(shù)字電視中，采用的編碼方式為MPEG-2。相比較之下，超高清技術(shù)在轉(zhuǎn)播體育賽事時(shí)使用的編碼方式至少可降低70%的寬帶占用。H.265 壓縮編碼方式比H.264、AVS、MPEG-2 等編碼方式更為先進(jìn)，在分辨率320～240 到7680～4320 的范圍內(nèi)均可使用。另外，H.265 還可根據(jù)體育賽事畫面的噪聲電平、動(dòng)態(tài)范圍以及色域等，優(yōu)化視頻質(zhì)量，達(dá)到更好的播出效果。以H.264 為例，升級(jí)后的H.265 信號(hào)壓縮效率能夠達(dá)到H.264 的兩倍左右，在與H.264 的高級(jí)版相對(duì)比時(shí)，若計(jì)算的復(fù)雜程度相差不大、圖像的質(zhì)量差異不明顯，H.265 的將碼率下降一半，若復(fù)雜度提高，將碼率可降低到原來的1/4 左右。市面上最先嘗試使用H.265 編碼技術(shù)的硬件可能會(huì)存在一個(gè)普遍的問題，即缺少main 10profile 對(duì)UHDTV 的支持。當(dāng)前產(chǎn)品市場(chǎng)上的超高清電視產(chǎn)品上少有安裝H.265 型號(hào)解碼器的案例。

2.2.2 傳輸技術(shù)

超高清技術(shù)推動(dòng)電視產(chǎn)品進(jìn)行新的產(chǎn)業(yè)升級(jí)階段，在發(fā)展過程中，最大的問題就是如何有效對(duì)超高清傳輸技術(shù)進(jìn)行升級(jí)。從技術(shù)發(fā)展的狀態(tài)看，在傳輸技術(shù)方面的研究成果可比較有限，技術(shù)發(fā)展較緩。超高清廣播測(cè)試活動(dòng)事先在衛(wèi)星電視、有線電視等領(lǐng)域開始，在歐洲、亞洲以及北美的部分國家已有超高清電視頻道問世。雖然超高清的電視頻道在世界范圍內(nèi)的普及程度還不足，但在日本、美國、中國等，相關(guān)的研究、測(cè)試活動(dòng)進(jìn)展順利，開展的頻率也逐漸上升。目前的超高清電視頻道主要用來播放紀(jì)錄片和超高清影片。平昌冬奧會(huì)、東京奧運(yùn)會(huì)等大型體育賽事，也已經(jīng)或計(jì)劃使用超高清技術(shù)進(jìn)行賽事現(xiàn)場(chǎng)直播。

超高清電視傳輸技術(shù)方面的研究成果頗多，新的傳輸技術(shù)在超高清電視領(lǐng)域的研發(fā)、測(cè)試中得到驗(yàn)證。使用最頻繁的兩種類型分別為互聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)和IP 網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。其中網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)更為簡(jiǎn)單，自帶流媒體服務(wù)，技術(shù)要求不高，且不涉及大規(guī)模的更新，很多主流的視頻平臺(tái)已經(jīng)開始提供超高清點(diǎn)播業(yè)務(wù)。IP網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)帶來了IPTV服務(wù)，已經(jīng)在不少國家得到實(shí)現(xiàn)。

2.2.3 終端設(shè)備

在整個(gè)超高清技術(shù)領(lǐng)域中，終端設(shè)備的研究最為深入，發(fā)展情況也最佳。市場(chǎng)中已有大量超高清電視產(chǎn)品和超高清電視機(jī)頂盒。例如，第一款超高清的終端設(shè)備來自東芝。該終端設(shè)計(jì)為55 寸，首次實(shí)現(xiàn)了裸眼看3D 的視覺效果。之后的幾年中，各大電視廠商紛紛推出不同屏幕尺寸的超高清電視設(shè)備，市場(chǎng)占有量不斷攀升。近年來，超高清電視的生產(chǎn)技術(shù)更加成熟，在售價(jià)上更趨向平民化，相對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)銷量也大幅度增加。有調(diào)查提出，預(yù)計(jì)發(fā)展至2020 年，超高清電視在電視品類中的銷售占比將達(dá)到60%以上[3]。從世界范圍看，我國對(duì)超高清電視的需求量最大，市場(chǎng)空間廣闊。每年，僅發(fā)生在我國的超高清電視出貨量就占到世界總量的1/2。來自2015 年的數(shù)據(jù)，當(dāng)年我國超高清電視銷售量突破260 萬臺(tái)，相較去年上升244%。

2.3 超高清技術(shù)在平昌冬奧會(huì)中的應(yīng)用

2018 年日本平昌冬奧會(huì)中，首次實(shí)現(xiàn)體育賽事的大規(guī)模超高清轉(zhuǎn)播，短道速滑、花樣滑冰、冰壺、滑雪、速度滑冰等項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了全程超高清轉(zhuǎn)播。在整個(gè)冬奧會(huì)的過程中，日本方面還多次嘗試使用8K信號(hào)進(jìn)行賽事轉(zhuǎn)播，以為東京奧運(yùn)會(huì)做充分準(zhǔn)備。在韓國，由SBS、KBS、MBC 主流廣電單位聯(lián)合，首爾、江陵以及平昌三座城市實(shí)現(xiàn)了超高清體育賽事轉(zhuǎn)播信號(hào)的全覆蓋。在美國，NBC 公司將全部超高清賽事信號(hào)傳輸回美國，再利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)發(fā)散。雖然賽事播出延遲24h，但卻實(shí)現(xiàn)了更大范圍內(nèi)的接收。在我國，中央電視臺(tái)選擇加盟的方式，直接在轉(zhuǎn)播中心進(jìn)行超高清賽事節(jié)目的采編工作。共收集到節(jié)目素材近600h，對(duì)素材進(jìn)行多元化的剪輯、編輯，為國內(nèi)觀眾帶來多項(xiàng)精品超高清賽事節(jié)目。過程中，我國突破多項(xiàng)技術(shù)難題，給央視超高清頻道的打造積累大量技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。2022 年，冬奧會(huì)將在我國北京召開，超高清技術(shù)在體育賽事中的應(yīng)用將迎來又一發(fā)展契機(jī)。

3 結(jié)論

超高清技術(shù)與電視產(chǎn)業(yè)的融合已成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。作為最能發(fā)揮超高清技術(shù)優(yōu)勢(shì)的體育賽事類電視節(jié)目，大型體育賽事的召開將進(jìn)一步推動(dòng)超高清技術(shù)在體育賽事播出中的應(yīng)用和普及。研究其具體的應(yīng)用情況，為電視觀眾帶來更優(yōu)質(zhì)的體育賽事觀看享受。