4K 超高清電視技術特點與衛(wèi)星傳輸廣播電視節(jié)目效率探討

唐凱 湖南省教育電視臺

科技在進步，居民的生活水平在提高，電視也已經(jīng)由20世紀80 年代的黑白機發(fā)展到了現(xiàn)在的4K 超高清電視，對于電視標準的制度也已經(jīng)成型，這就意味著電視已經(jīng)從稀有產(chǎn)品變成了流水線生產(chǎn)，人們追求的不在僅僅是色彩、清晰，追求更多的是要加強視覺即視感、舒適感，在觀看節(jié)目的時候能夠有身臨其境的感覺。中國人口已達14 億多，對于地大物博的國家而言，衛(wèi)星也成了流行的一種傳播媒介，其覆蓋范圍廣、傳播速率快的優(yōu)點也成了很多用戶的優(yōu)選，衛(wèi)星傳輸廣播電視在通訊行業(yè)種也占據(jù)了一席之地。4K 超高清電視是一個繁雜的大系統(tǒng)，在高清晰度、傳輸速度等方面還需要做進一步改進，因此結合4K 超高清電視技術的優(yōu)勢與衛(wèi)星傳輸廣播電視的特點，提高電視的傳輸速率。

一、4K 超高清電視技術的特點

電視的更新?lián)Q代與當前的通訊產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展是不可分割的，家庭生活對4K 超高清數(shù)字電視的需求已經(jīng)越來越高，也逐步的被人們認可。但是超高清系統(tǒng)的發(fā)展之路才剛剛開始，他的道路中充滿著坎坷和荊棘，這些并不是指流水線的生產(chǎn)、制作等地方，根源所在是傳輸速率的問題以及傳播距離的問題。對于超高清電視，從節(jié)目的初始到家庭電視信號的播放，整個傳輸過程是冗長的，傳播的速率及傳播的距離都是變化的，因此在傳播方式以及傳播通道方面要有多種選擇。舉例來說，我們現(xiàn)在的電視節(jié)目很多都是直播方式，這就要求電視信號具有時效性，并且清晰度還要得以保障，這就要求電視信號不得進行壓縮，否則就會導致傳輸效率降低。然而對于衛(wèi)星傳輸廣播電視，它受到寬帶的制約，并且由衛(wèi)星傳輸信號的時間較長，其信號傳輸距離遠，這就導致了衛(wèi)星電視的傳輸存在必然壓縮電視信號的缺點，降低了電視信號的傳播速率。

隨著網(wǎng)絡時代的不斷進步，現(xiàn)在的信號壓縮技術已經(jīng)達到一定高度，應用新研發(fā)的信號編碼器可以解決壓縮信號傳播速率低的問題，對于目前超高清電視的電視信號傳播，分為了衛(wèi)星傳輸、光纖傳輸、有線傳輸、網(wǎng)絡傳輸?shù)确绞?，這使得電視的顯示更加清楚。

（一）色域值高，圖像更加清晰

色域即電視顯示的一個色彩界限，它指的是電視采用的系統(tǒng)中能夠產(chǎn)生的所有的顏色結合在一起，具體體現(xiàn)是電視色彩的覆蓋范圍。超高清電視的色域值能夠達到基礎色域的75%以上，而所謂的高清電視的色域卻在基礎色域的50%以下，由此就可得出超高清電視顯示的圖像會更加的清楚，節(jié)目效果會顯得更加的自然。

（二）bit 量化精度高，圖像顯示更精細

正常電視的bit 精度數(shù)值細化有很多，bit 數(shù)值越高說明電視的高清指數(shù)越高，對于高清電視或者標準清楚度的電視他的bit 數(shù)值一般在7～8 之間，但是對于4K 超高清電視甚至是8K 的超高清電視而言，他的bit 精度值可以達到10～12 之間。以4K 超高清為例，它的bit 量化精度所承載的色深為10bit，他們所能搭配顯示的顏色種類是8bit 所能組成色彩種類的50倍，如果精度值更高，那么顯示的色彩就可以更多，就會使得電視節(jié)目顯得更自然貼切，就會讓電視的圖像顯示更為精細化。

（三）高幀率的動畫模式，帶來更流暢的觀影效果

電視信號的呈現(xiàn)方式便是由無數(shù)幀的圖片以高速的速率顯示，幀幅的速率越高，則顯示的圖像越清晰。對于黑白電視和彩色電視而言，它采用的圖像顯示方式就是將每一幀的圖幅一分為二，進行隔行掃描，從而在電視終端組合呈現(xiàn)一幀完整的圖幅。這種情況最大的缺陷就是如果因為幀幅速率問題或者遠程傳輸信號不同步的問題就會出現(xiàn)電視重影或者電視出現(xiàn)單側不顯示圖像的情況，即使沒有幀幅速率的影響，當遇到某圖像呈現(xiàn)垂直投影的時候，就會出現(xiàn)圖像卡頓的情況，具體而言就是顯示的連續(xù)兩幀幅畫面是一樣的，給人的感覺是畫面卡頓而已，這就容易造成電視的清晰度效果減弱。當電視畫面出現(xiàn)幀幅數(shù)量不足的情況時，就會出現(xiàn)圖像暫停的現(xiàn)象，即在某一時刻畫面暫停或者消失不見。高清電視的幀幅速率已經(jīng)達到了很高的頻率，對于最初的電視畫面追求感來說已經(jīng)是很高的水平了，但是由于采用的還是隔空掃描的方式，導致圖像幀幅速率大打折扣。對于當前社會，圖像編碼與圖像解碼對于目前的互聯(lián)網(wǎng)時代是處于時代前沿的，基本可以實現(xiàn)幀幅頻率滿足超高清電視的分辨率。高幀率的動畫模式，帶來更流暢的電視觀影效果，從根本上規(guī)避了幀幅頻率低而導致圖像暫緩或者畫面重影的問題，并且4K 超高清電視摒棄掉了隔行掃描的傳統(tǒng)方式，改用了逐行掃描的先進方式，這就使得圖像更加清晰，圖像觀影更為流暢，逐行掃描方式從根源上解決了傳統(tǒng)掃描方式帶來的弊端。

（四）HDR 技術，真實還原動態(tài)影像

HDR 從通俗意義上將就是值高動態(tài)的范圍，這項技術最先運用的地方就是照相機。對于大自然而言，它的亮光指數(shù)范圍可高達1015：1，而我們?nèi)说娜庋壑荒芸吹降墓饬林挥?05：1，數(shù)值相差很多。采用HDR 技術就是將光亮范圍調(diào)整至與人類肉眼的光亮范圍相同，通過光電之間來回的切換，將拍攝到的大自然的畫面轉(zhuǎn)換到電視上，因為光亮范圍已經(jīng)如同人類肉眼范圍，就可以保證人類看到電視的畫面就是自己肉眼真實看到的畫面。4K 超高清的電視就可以盡力的表達出更精彩的細節(jié)。

二、衛(wèi)星傳輸助超高清電視效率提高

4K 超高清電視在視頻和音頻方面進行了改進，但是對于信號傳輸量也出現(xiàn)了大幅度的增多，如果不對信號源進行壓縮處理，那么信號源數(shù)據(jù)的傳輸就容易出現(xiàn)問題，因為高速傳播的數(shù)據(jù)量過大，會導致數(shù)據(jù)的缺失，造成傳輸速率慢，對于人們在觀看電視的時候會出現(xiàn)數(shù)據(jù)的空白，電視呈無畫面狀態(tài)，這就需要對信號源進行數(shù)據(jù)編碼。

對信號源進行數(shù)據(jù)編碼就是在保障電視信號不被丟失的前提下，用最高的壓縮比去掉信號源中多余的信號，用最少的信號源來傳播，達到以最優(yōu)的使用空間保障信號的傳播完成性。例如，將一套節(jié)目壓縮至原信號源的1/5 左右，這樣就可以保障，在信號傳輸總量一定的情況下可以增加傳輸?shù)男盘枖?shù)量，從該方面可以達到降低傳輸過程中數(shù)據(jù)儲存空間的占用率并提高傳輸效率的目的。

壓縮技術目前對于4K 超高清電視來說是必須的關鍵技術之一，將編碼繼續(xù)高效地壓縮，將4K 的內(nèi)存大的數(shù)據(jù)包壓縮成其1/10 的編碼速率，就可以實現(xiàn)滿足現(xiàn)有傳輸要求的現(xiàn)狀。4K 超高清電視信號的傳輸方式有很多種，主要分為衛(wèi)星傳輸、光纖傳輸、有線傳輸、網(wǎng)絡傳輸?shù)确绞?，而對于衛(wèi)星傳輸廣播電視，其最大的優(yōu)點就是傳輸范圍廣，傳輸信號源寬，是傳播通訊信號速率最高的一種方式。太空中衛(wèi)星對地球的覆蓋范圍現(xiàn)在已經(jīng)達到了1/3，這是其他傳輸方式無法匹敵的，是傳輸廣播電視最優(yōu)的一種方式，同時衛(wèi)星信號還可以保證通訊系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的高效可靠。采用信道編碼后可以應用更為有效的措施摒棄信號源的冗余程度，實現(xiàn)高效且有效的信號源在電視信號之間的傳播。

針對超高清電視通訊信號的模擬傳播，其最關鍵的一項就是對無線信號的傳輸進行調(diào)制，其性能的好壞決定著超高清電視傳輸效率的高低，優(yōu)化調(diào)制參數(shù)，優(yōu)化調(diào)制初始性能是提高傳輸效果的又一大改進策略，采用通訊傳輸信息為加載更多數(shù)據(jù)的方式來傳輸更多的數(shù)據(jù)，以便于實現(xiàn)同一個通訊信號中傳輸不同的數(shù)據(jù)內(nèi)容，采用分級傳輸?shù)姆绞?，提高超高清電視的傳輸速率?/p>

當前對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的優(yōu)化改進與最初相比，在實用性及可靠性方面以及有了很大的提升，伴隨著國家科技的不斷發(fā)展進步，衛(wèi)星的信號承載力、電池內(nèi)存容量比等也會不斷地有所突破，當衛(wèi)星的很多設定參數(shù)不再被科技阻力所干擾限制的時候，便是衛(wèi)星傳輸效率達到最頂峰的時刻。

三、4K 超高清電視的發(fā)展趨勢

對于目前的4K 超高清電視來說，自身的傳輸方式是比較匱乏的，并且所承擔的費用也較高，無法實現(xiàn)其經(jīng)濟價值，而衛(wèi)星傳輸廣播則可以彌補這一點，以其高效、傳輸范圍廣、分攤成本低的優(yōu)勢形成了有效互補。為了能夠緩解前述局面，并對國內(nèi)4K 超高清的電視進行推廣及穩(wěn)定發(fā)展，政府可牽頭進行市場強化，促進媒體人對超高清電視節(jié)目的制作態(tài)度由被動轉(zhuǎn)換為主動，增強內(nèi)容的完善，提供給用戶更多的選擇，積極的改善節(jié)目內(nèi)容，順應時代潮流進行發(fā)展。

伴隨著衛(wèi)星超高清電視的不斷擴張，該項技術也逐步的完善，這將推動著衛(wèi)星傳輸更快的應用于超高清電視方面。衛(wèi)星傳輸廣播電視以其帶寬頻率高、內(nèi)存容積大、覆蓋范圍廣的優(yōu)勢，自然而然的成為4K 超高清電視傳輸最有利的途徑，也是建設4K 超高清電視節(jié)目最不可缺失的一項。在不久的將來，電視不僅僅是觀影節(jié)目的一個工具，要成為“互聯(lián)網(wǎng)+”最重要的一項媒介，通過衛(wèi)星傳播來實現(xiàn)對家用電器的控制，與家人的互動以及了解家庭情況的重要途徑，而對電視節(jié)目的觀影只是其中的一項而已，它未來的發(fā)展主流還是要以對終端信息控制及發(fā)揮為主。

四、總結

現(xiàn)在對超高清電視節(jié)目資源投資已經(jīng)逐步成為主流化，衛(wèi)星傳輸廣播電視技術應用于4K 超高清電視技術已經(jīng)成為電視發(fā)展的趨勢。在不久的將來，4K 超高清電視的資源會呈現(xiàn)瘋漲的趨勢，為人們的休閑生活提供更完善的服務，從而滿足對節(jié)目收視率的激增。在技術互補的條件下，4K 超高清電視技術的發(fā)展會越來越好。