5G時代下8K超高清視頻發(fā)展現(xiàn)狀與展望

馮梅華

【摘要】電子科技技術(shù)在不斷發(fā)展，百姓的物質(zhì)需求也在不斷增長，人們對自身生活質(zhì)量的要求在逐年提升。而電視領(lǐng)域、網(wǎng)絡(luò)電視的發(fā)展也在不斷加快腳步，比如視頻清晰度從最初的標(biāo)清發(fā)展到了如今的高清甚至超高清，在清晰度不斷提升的當(dāng)下，原有的4K電視技術(shù)需不斷改進才能滿足實際需求。在技術(shù)不斷提升與創(chuàng)新的背景下，電視技術(shù)也能真正讓色彩更加鮮明，清晰度更高，質(zhì)量更好。而在5G時代下，8K電視技術(shù)是最重要的支撐力量，對整個電視技術(shù)資源市場的快速發(fā)展起著決定性影響。本文也重點分析了5G時代背景下8K超高清視頻的發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)及未來展望，旨在為有關(guān)人士提供參考建議。

【關(guān)鍵詞】5G技術(shù);8K超高清視頻;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展展望

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.07.018

我國于2018年首次完成了“5G+8K”應(yīng)用，此后也陸續(xù)發(fā)布了很多關(guān)于有線、無線互相融合的多項應(yīng)用，推動了我國高清產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。與原有視頻模式相比，8K超高清視頻有著更為廣闊的亮度動態(tài)范圍，也具備高清晰度以及寬廣色域范圍等眾多特征。在5G時代背景下，8K超高清視頻也將迎來更為廣闊的發(fā)展前景。

1. 5G移動與8K超高清電視視頻網(wǎng)絡(luò)的時代背景與特點

1.1 5G移動與8K超高清電視視頻網(wǎng)絡(luò)的時代背景

移動通信技術(shù)在新世紀(jì)獲得了十分長遠(yuǎn)的進步，當(dāng)前已經(jīng)為廣大人民群眾的日常生活提供了較大的便利，成為了人們?nèi)粘Ｉ钪凶畈豢苫蛉钡慕M成部分。在智能機不斷發(fā)展的當(dāng)下，移動通信技術(shù)及其平臺也有了翻天覆地的變化，已經(jīng)逐步形成了綜合化服務(wù)格局。當(dāng)前已經(jīng)步入了信息化時代，民眾有了更為豐富的視頻數(shù)據(jù)信息獲取途徑，這也催生了電視視頻網(wǎng)絡(luò)和5G通信技術(shù)之間的深度融合，深遠(yuǎn)影響了電視行業(yè)及通信行業(yè)，具備十分顯著的戰(zhàn)略意義。與此同時，這種融合過程也可通過技術(shù)完全實現(xiàn)，兩者在不斷融合的過程當(dāng)中，也需借助網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)傳遞，讓傳輸方式與業(yè)務(wù)互相匹配。根據(jù)實際場景自由切換，不僅能夠優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，還能有效提升服務(wù)針對性。例如近幾年來3GPP組織便充分結(jié)合了5G技術(shù)的優(yōu)勢，設(shè)置了前向兼容接口，同時也按照服務(wù)特征設(shè)定了相契合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，也能為不同的網(wǎng)絡(luò)融合提供有力支撐，讓電視視頻網(wǎng)絡(luò)與5G通信的融合變得更加高效。5G技術(shù)最關(guān)鍵的部分在于無線空口技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)。首先，無線空口技術(shù)主要涉及了新型多載波、MassiveMIMO、高頻段通信等多種領(lǐng)域，能夠真正縮小無線空口鏈路，擴大無線空口容量。其次，網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)。這一技術(shù)可以讓移動終端能夠有著更佳性能的網(wǎng)絡(luò)端口，使各網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在傳輸時能夠變得更加穩(wěn)定，提升性能，這樣一來用戶所獲取的傳輸服務(wù)也就更為優(yōu)質(zhì)。

1.2 5G的特點

從5G技術(shù)的特點進行分析，可以發(fā)現(xiàn)其存在以下幾點特征：第一，超高的物體互聯(lián)性。5G技術(shù)能讓信息資源的傳輸速率、傳輸路徑發(fā)生改變，任何智能化終端都可以在5G站點完成連接。第二，超高傳輸速率。與4G速率相比，5G技術(shù)有著超過20GB/s的速率，換句話說，即便是用最低的速率下載音頻資源以及視頻，也僅需一分鐘。這種特征能讓用戶享受到更加快速的下載體驗。第三，低延時性。5G技術(shù)在延時要求方面標(biāo)準(zhǔn)為一毫秒，這種要求能讓用戶在觀看音頻或視頻的同時，享受到更加穩(wěn)定的效果，也能為4K超高清視頻的相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供更為優(yōu)化的服務(wù)。

2. 5G網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的核心技術(shù)

2.1 高頻段傳輸技術(shù)

目前我國移動用戶數(shù)量呈現(xiàn)不斷增長趨勢，但是也會有部分用戶采用常規(guī)移動通信網(wǎng)絡(luò)，從而讓網(wǎng)絡(luò)頻譜資源量有所提升，用戶有著更低的通訊效率。但是如果引入5G技術(shù)，可以讓毫米波頻率大幅上漲，可以提升寬帶速率，也能有效增加通信頻段，使相關(guān)的通訊工作能在一定范圍內(nèi)完成短距離傳輸。

2.2 多天線傳輸技術(shù)

在移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，多天線傳輸技術(shù)是其中的重要組成部分，已經(jīng)發(fā)展到了三維，通信頻率也從最開始的3倍發(fā)展提升到了15倍，是5G技術(shù)最重要的組成內(nèi)容。

2.3 同時同頻全雙工技術(shù)

5G技術(shù)發(fā)展階段，工作人員需要加大同時同頻全雙工技術(shù)的研究力度，全雙工技術(shù)能夠有效提升頻譜效率，降低常規(guī)頻率帶來的負(fù)面影響，提升頻譜資源的整體利用率。科學(xué)合理的全雙工技術(shù)引入，能讓各項通信網(wǎng)絡(luò)資源得到有效開發(fā)，實現(xiàn)綜合利用。在對網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)進行研發(fā)時，工作人員要積極改進TDD技術(shù)以及FDD技術(shù)，充分發(fā)揮同時同頻全雙工技術(shù)的作用與價值。但是從實際情況來看，該項技術(shù)也會對環(huán)境帶來污染，這種污染不是傳統(tǒng)意義的垃圾污染，而是導(dǎo)頻污染。因此在實際研發(fā)時也要重點關(guān)注實際問題，加大研究力度。

2.4 面向AIOT應(yīng)用的8K電視的可擴展平臺技術(shù)

為了進一步適用于AIOT應(yīng)用，提升產(chǎn)品的使用年限，擴大市場購買力，8K電視也要積極迎合業(yè)務(wù)需求以及市場需求，和不同應(yīng)用達成良好的協(xié)同。例如，新軟件的開發(fā)以及應(yīng)用環(huán)節(jié)，也要積極引入面向AIOT應(yīng)用的8K電視技術(shù)。一般來說，部分常態(tài)化產(chǎn)品可以依舊使用傳統(tǒng)的安卓系統(tǒng)，融合新技術(shù)的基礎(chǔ)之上，有效提升產(chǎn)品質(zhì)量與性能，提升用戶滿意度。例如，攜程旅行、應(yīng)用軟件商城以及58同城等等，都能任意開發(fā)各種功能。

2.5 8K超高清片源解碼技術(shù)

當(dāng)前我國依舊是以4K解碼技術(shù)為主流，8K解碼技術(shù)的應(yīng)用范圍不夠廣泛，要想解決這一問題，必須要對制作方案進行優(yōu)化與完善，有機結(jié)合各類先進的科學(xué)技術(shù)，這樣才能夠為觀眾呈現(xiàn)出更加的畫面效果，提升畫面逼真感以及鮮艷度。這種方法還可以引入一些特殊算法，改善畫質(zhì)的同時，也能有效提升客戶滿意度。

2.6 5G在8K電視應(yīng)用技術(shù)

5G技術(shù)的特征十分明顯，比如延遲低、網(wǎng)速高、穩(wěn)定性強以及端口鏈接多等，這些特征也為8K技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展打下了堅實基礎(chǔ)。為了促使5G與8K電視技術(shù)的完美結(jié)合，可以深入研究兩者與高清電視領(lǐng)域的融合方面。上文我們提到的面向AIOT應(yīng)用的8K電視可擴展平臺技術(shù)，就是這種深入研究的最重要體現(xiàn)，能為眾多的應(yīng)用技術(shù)打下堅實基礎(chǔ)，提供更多方案。

2.7 8K超高清顯示技術(shù)

8K超高清顯示技術(shù)顧名思義便是對4k技術(shù)像素進行提升，全面增強畫面的清晰程度。但是關(guān)于顯示屏技術(shù)的研究，并不是簡單的事情，主要還包括畫質(zhì)研究、數(shù)據(jù)傳輸與輸出問題研究。

3. 5G技術(shù)對4K超高清視頻產(chǎn)業(yè)的影響

3.1 5G改變家庭組網(wǎng)

得益于5G技術(shù)的全面推廣與應(yīng)用，大部分的家庭已經(jīng)實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)電視、物聯(lián)網(wǎng)以及智能手機的互聯(lián)互通，有效降低了手機上網(wǎng)費用與電視費用。在未來，5G技術(shù)也將不斷升級改造，這也代表了現(xiàn)有的以Wi-Fi為基點的家庭組網(wǎng)形式也會逐漸朝著5G技術(shù)為主的面向家庭的改變。因此對于4K超高清視頻產(chǎn)業(yè)來說，與之對應(yīng)的傳輸視頻模式也會發(fā)生較大改變，用戶在進行高畫質(zhì)視頻傳播時也有著更快的速度。

3.2 要求更高的傳輸技術(shù)與更大的寬帶

5G技術(shù)在資源信息傳播速度方面有著十分顯著的優(yōu)勢，但是對寬帶環(huán)境以及傳輸環(huán)境要求也會逐漸增高。隨著5G技術(shù)的深入應(yīng)用，5G用戶量也會不斷擴大，因此對于4K超高清產(chǎn)業(yè)來說，一定要積極創(chuàng)新，改造現(xiàn)有的傳輸技術(shù)，提升音頻以及視頻在5G環(huán)境當(dāng)中的整體性能，比如穩(wěn)定性、傳輸能力等等，使各項信息資源得到高效傳輸，為用戶帶來更為優(yōu)質(zhì)的體驗感。此外，視頻產(chǎn)業(yè)應(yīng)當(dāng)完成周邊設(shè)備的完善，例如信息傳輸設(shè)備、機頂盒等，使這些設(shè)備能為更加高速的寬帶提供承載功能，滿足多元化的用戶需求。

3.3 促進視頻與電信業(yè)的精密合作與結(jié)合

5G技術(shù)的深入發(fā)展，也代表著4K超高清視頻產(chǎn)業(yè)一定要加強合作，要積極與移動、聯(lián)通以及電信等業(yè)務(wù)商開展深入合作，不斷創(chuàng)新合作模式以及合作機制。在未來傳媒領(lǐng)域，會在5G技術(shù)支持下發(fā)生較大改變，用戶可以讓移動智能終端和電視終端達成有機的融合，進而實現(xiàn)更高效率的數(shù)據(jù)信息傳輸。

4. 8K超高清傳輸對于5G技術(shù)需求的必要性

隨著視頻技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)電視多屏互動以及互聯(lián)網(wǎng)移動視頻的出現(xiàn)，也滿足了人們?nèi)諠u多元化的娛樂需求，給人們的生活、工作帶來了較大改變。因此在視頻技術(shù)不斷發(fā)展的當(dāng)下，受眾對視頻的觀看清晰度以及流暢度也提出了全新要求，要想保證視頻傳輸質(zhì)量，必須要有著充足的網(wǎng)絡(luò)支持，先進的傳輸技術(shù)是確保高清晰度與高流暢度的關(guān)鍵因素。8K超高清視頻傳輸與5G技術(shù)的有機融合，能在保證傳輸質(zhì)量的基礎(chǔ)上，把其應(yīng)用到機頂盒當(dāng)中，為視頻業(yè)務(wù)的快速發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。8K超高清視頻在傳輸?shù)倪^程中對于網(wǎng)絡(luò)帶寬有著較高的要求，因此在開展電視端管理活動時，一定要重點關(guān)注超高清視頻穩(wěn)定運行的影響因素。除此之外，各個視頻的運營商也要重視視頻的傳輸效率，提升傳輸質(zhì)量。鑒于此，運營商一定要做好視頻傳輸過程當(dāng)中的監(jiān)督管理工作，為視頻的傳輸穩(wěn)定性打下堅實基礎(chǔ)，提供有力保障，在提升傳輸效率與質(zhì)量的同時，也能為自身在行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中的發(fā)展提供有力支撐。在日漸復(fù)雜的市場競爭中獲得長遠(yuǎn)發(fā)展，5G移動通信技術(shù)最顯著的特征之一就是快，對應(yīng)的傳輸速率大大超過以往。因此把電視視頻網(wǎng)絡(luò)與5G通信互相融合，也能有效改善電視視頻播放質(zhì)量，真正實現(xiàn)高速點播、高速傳播的最終目的，對電視視頻網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展有著不可忽視的重要影響。

5. 基于5G的8K超高清視頻展望

5.1 “8K+5G+VR”

8K技術(shù)+5G技術(shù)+VR技術(shù)的結(jié)合，能夠達到更為優(yōu)質(zhì)的虛擬場景，這些三合一的虛擬技術(shù)，也為用戶提供了三維全方面模擬空間，使用戶享受到了更好的體驗感。從VR技術(shù)的研究結(jié)果可以看出，大多數(shù)觀眾能夠了解到4k所帶來的高分辨率以及優(yōu)質(zhì)色彩效果，與8K技術(shù)相比，就會深刻明白8K技術(shù)分辨率以及最佳的色彩效果是多么優(yōu)秀。5G技術(shù)的出現(xiàn)，能使畫面更加流暢，給予觀眾更好的體驗。2018年8月中旬，日本數(shù)學(xué)媒體公司就積極引入了8K技術(shù)+5G技術(shù)+VR技術(shù)，研制出了首個虛擬系統(tǒng)，這一系統(tǒng)可以大幅提升視頻文件的傳輸速度，減少音質(zhì)分離所耗費的時間，這樣一來所獲取的音頻內(nèi)容也會有著更高的質(zhì)量。由此我們可以看出，未來的融合技術(shù)也將迎來廣闊發(fā)展前景，用戶能夠看到高質(zhì)量的畫質(zhì)，提升觀影體驗。超高清視頻技術(shù)與5G技術(shù)融合，能夠形成更加多元化的核心應(yīng)用模式，對大眾的生產(chǎn)生活也有著較大影響。比如在家庭以及個人領(lǐng)域，三項技術(shù)的融合，也能催生出VR購物、VR游戲以及VR社交等，創(chuàng)造出更加新型娛樂社交模式。而對于社會行業(yè)領(lǐng)域來說，在傳統(tǒng)行業(yè)的基礎(chǔ)之上進行拓展，也能夠衍生出獨具特色的VR旅游、VR房產(chǎn)以及VR教育等等，使眾多傳統(tǒng)行業(yè)也能逐漸轉(zhuǎn)向新型方向發(fā)展。較為典型的例子便是，2019年8K技術(shù)+5G技術(shù)+VR技術(shù)在江西省春節(jié)聯(lián)歡晚會上的有效應(yīng)用，這種模式也是我國電視史上首次使用該技術(shù)進行播出的春晚節(jié)目。

5.2 “8K+5G+AI”

從綜合情況來看，2020年8K進程獲得了較大進步。第一，很多權(quán)威機構(gòu)與官方也在不斷透露自己信息，例如2020年正式啟動了“超高清視頻系統(tǒng)分級規(guī)范第1部分：視頻源”“超高清視頻系統(tǒng)分級規(guī)范，第3部分：終端”“高動態(tài)范圍（HDR）視頻技術(shù)規(guī)范”等一系列超高清行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。第二，5G技術(shù)的作用。在5G技術(shù)全面推廣與普及的背景之下，讓移動寬帶有了大幅的提升，降低了通信延遲，而這也與8K技術(shù)的核心要求不謀而合。第三，有機結(jié)合大型體育賽事。當(dāng)前8K技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用至大型體育賽事之中，例如2021年的歐洲杯直播，這也讓8k終端產(chǎn)品有了廣闊的發(fā)展與推廣空間。在5G網(wǎng)絡(luò)時代下，國家隊8K與5G技術(shù)的融合已做好了充足準(zhǔn)備，8K超高清技術(shù)時代也已到來。從技術(shù)層面來看，5G技術(shù)也打破了超高清產(chǎn)業(yè)的發(fā)展瓶頸，而8K超高清是5G下游最重要的應(yīng)用場景，例如從時延方面進行分析，4K的往返時延大概需要20ms，但是4G僅僅只能做到50ms，無法滿足實際需求。而5G的時延能夠達到1ms。除此之外，站在政策視角進行分析，我國相關(guān)部門針對8k超高清視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展給予了強有力的政策支持，例如2019年所出臺的《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2019-2022年）》，為8k超高清視頻產(chǎn)業(yè)提出了“4K先行、兼顧8K”這一合理發(fā)展方向。在引入AR人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)上，能夠開發(fā)出更加多元化的智能應(yīng)用。因此，在日常生活中，人工智能技術(shù)是否能夠融入8K技術(shù)和5G技術(shù)，是否可把這種技術(shù)應(yīng)用到電視層面，也是未來有關(guān)學(xué)者要重點研究的話題。例如在2018年，長虹研發(fā)的一款電視機產(chǎn)品當(dāng)中，就積極引入了人工智能技術(shù)，使電視也變得更加人性化，人們可以通過語音轉(zhuǎn)文字的方式實現(xiàn)高科技輸入功能。在我國的某些品牌系列燈飾中，也讓該融合技術(shù)實現(xiàn)了機器人性化的最基礎(chǔ)愿望。此外，國外研發(fā)的某些電視產(chǎn)品，也能通過觀看人的面部表情判斷主人的實際興趣愛好，這也進一步說明了AI技術(shù)與未來發(fā)展的融合。除此之外，在購物層面，外國也積極研發(fā)出了人工智能，試衣者可以根據(jù)測試者的面部變化表情，推薦其喜歡的穿搭類型。我們從安全消防層面來看，5G技術(shù)與AI技術(shù)的融合，也能夠完成攝像功能的深入優(yōu)化，能在監(jiān)控可查看的范圍，查看是否存在安全問題，攝像頭也能進行及時警告。

5.3 其余應(yīng)用

在5G時代下，8K超高清視頻的實際應(yīng)用價值也會隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升而持續(xù)增長。例如遠(yuǎn)程醫(yī)療中，很多國內(nèi)外的不同領(lǐng)域的醫(yī)學(xué)專家與醫(yī)療人員，就能打破原有的時間空間限制，通過8K超高清攝像頭的輔助完成患者病情的有效采集，并且借助5G網(wǎng)絡(luò)完成傳輸過程，通過8K的超高清播放具備的動態(tài)性以及實時性，對直播視頻進行有效解碼并進行渲染，使遠(yuǎn)程會診系統(tǒng)的各個參與者，結(jié)合實際情況進行有效交流溝通，為患者制定更為科學(xué)的診療方案。此外，阿里云在2018年也與超高清視頻企業(yè)進行了深入合作，實現(xiàn)了我國首個“5G+8K”高清視頻技術(shù)。這方面的技術(shù)在未來也有著極大發(fā)展空間，也會應(yīng)用到民眾十分關(guān)心的教育行業(yè)當(dāng)中，由此我們可以總結(jié)出先進的8K超高清視頻技術(shù)，不僅可以豐富教師的教學(xué)效率，還能提升教學(xué)質(zhì)量，吸引學(xué)生注意。

6. 結(jié)論

綜上所述，5G時代的到來，一定會與8K超高清視頻的有關(guān)業(yè)務(wù)、產(chǎn)業(yè)完成深入合作，也能促使相關(guān)業(yè)務(wù)朝著更加多元化的方向不斷發(fā)展。在5G技術(shù)幫助以及帶動下，8K超高清視頻除了能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化發(fā)展以外，還能結(jié)合小眾市場的個性化需求，構(gòu)建更為和諧的業(yè)務(wù)發(fā)展氛圍。

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