4K超高清电视关键技术及其发展趋势分析

2020-11-29邓思强

科技传播 2020年12期

邓思强

在4K超高清技术发展逐渐成熟的背景下，超高清逐渐进入人们的视野。国家出台的有关4K业务发展政策也给4K超高清电视的发展提供了有效的支持。所以从我国4K超高清电视的发展形势来看，相关的节目制作效果不断提高，相关部门要加强对政策的扶持，加强科学规划，进而促进电视行业的持续健康发展。

1 4K超高清电视应用现状分析

在当前的高清电视行业发展中，关于4K超高清电视的运用技术逐渐走向成熟。自2014年韩国开通首家4K超高清电视频道开始，就逐渐有很多国家开始投入 4K 超高清电视的使用。到了2018年，我国也开始运行4K超高清电视，到今天4K电视的使用基本已经实现了普及。就正在运行的4K超高清电视频道而言，可以覆盖种类的节目。其主要是体育类节目和文艺娱乐节目居多。基本上体育类节目可以占到所有节目比例的20%左右。新闻节目占据的比例相对较小。而且从目前的4K超高清电视运营经验来看，其节目的效果远远地超过了普通的电视。而且4K超高清的运行速度和覆盖面都比较广泛，比普通节目更有优势。但是当前整个地面的传播方式要想实现无线，还得进行大量的试验，要想真正的实现使用还需要经过一段时间。在目前的4K超高清频道播放中，即使是开播量不断增加，但是相关的节目来源不多。这是一个较大的缺陷。所以，整体的节目播放数量还难以达到社会的需求。就我国目前的发展形势而言，基本参与运营的都是各个通信运营商和不同设备的生产厂商，很多大型的电视台还没有参与其中。所以整体的运行效率会受到片源缺乏的限制和设备性能的影响，广东广播电视台综艺频道是全国首个省级电视4K超高清频道。为解决片源缺乏问题，广东大力扶持超高清节目内容创造生产，引进从内容采集到制作、从生产到销售、从转码到分发的全链条4K节目生产线，同时，为地级市广播电视台配备4K拍摄设备，提升地市级广播电视台4K内容制播能力和节目源供给能力。将带动全省每年10 000小时的4K内容生产制作，解决广东省4K节目源供给短板。目前还有很多4K 超高清节目不能实现 HDR的制作，也无法实现应有的节目质量。所以4K超高清电视的发展条件有待提升。

2 4K超高清电视关键技术

2.1 视频处理技术

在4K超高清电视的发展模式下，超高清电视的运行信号数据比应该保持在16Gb/s左右。在运行模式保持在8k的时候，其速度应该实现在24Gb/s左右。同时在8K运行模式中，数据速度可达16Gb/s。只要其在这些速度下进行传输，就不能实现对编码进行有效的压缩，去需要进行一定的技术更新。因此，后期为了满足相关标准的要求，实现对图像质量的提升，相关技术就把码率下降到了50%。由此可见，在4K的运行模式下，要想满足H.264标准的相关要求，就要将视频制作在30帧每秒，而且其还可以在40Mb/s的条件下进行压缩，假如根据相关的HEVC 标准，其可以达到20Mb/s的运行范围内。

2.2 音频处理技术

4K超高清技术在对空间立体声进行构建的时候，直接会产生3层的换声场下层两侧实现2个低音声道的增加，从而实现22.2的自然声环绕系统。其和当前的7.1声道系统进行比较，一个最显著的不同就是其可以生产出完全的三维化，这种声音感觉起来具有更加真实的现场感，犹如身临其境，让人可以享受到一种前所未有的听觉冲击。同时，对于音频的数据率也不能忽视，这种数据率可以达到每声道48kb/s。如果按照 24bit的采样制作内容，其音频的数据率就能够达到28Mb/s，在实现对音频的压缩处理以后，会产生大于2.8Mb/s的数据率。另外，Dolby与DTS的多声道环绕声立体技术和系统正在不断的进行开发，而且其不断的适应有关标准。但是其在家用的条件下，22.2的声道不一定可以实现各种适应的要求。因此，在对MPEG 环绕声进行制作的时候，还要不断的重视其使用的兼容效果，让其应有的单声道系统与立体声得到有效的更新。在对其进行编码的时候，也要密切的重视各种音源度与声道间的相互关联性，必要的时候让其实现混音处理，从而使多声道音频的错误实现有效的减少，让4K超高清电视的声音效果得到有效的提高。

2.3 网络传输技术

在信息技术不断发展的背景下，利用电信宽带对互联网模式进行支持，可以实现让光纤到家来对多种交互模式进行传播，换言之就是利用交互式网络给不同的家庭用户提供多方面的多媒体交互服务。让用户在对IPTV的应用中，实现对多媒体技术和通讯技术等内容的利用。4K超高清电视的用户只要运用个人的电脑机顶盒就能实现对节目的接收。这种新型的技术可以实现视频与网络服务的同时进行，用户可以在不断的运用中进行有效的互动和点拨、在线交易、在线游戏等，从而实现用户多方面的发展需求。比如：美国的一家公司就是利用相关的编码技术，实现了对互联网的4K串流，让其在一定条件下可以达到对超高清电视的传输。而且随着4G超高清技术的发展，网络的传输质量不断的实现提高，这在一定程度上也使得各种媒体的融合需求得到满足，让有效的资源得到合理的整合，让超高清电视不断获得发展。

2.4 有线与光纤传输

随着信息技术的不断发展，不同用户对高清电视有着不同的需求，所以将有限制的网络机顶盒进行安装使用，就可以满足不同用户对信号的需求。而对有线信号进行传输的时候主要需要使用的就是光纤网络，因为光纤是现阶段最好的一种传输工具。这种工具不仅具备较大的容量，而且频带也比较宽，相比其他工具传输效率更高。同时作为一种原始的网络视频和图像传播介质。其可以利用光纤对视频信号进行传输，进而让传播的数据更加连续有序，视频的画面更加及时，对于数据的保存也更加安全，能够有效地促进数据保真需求的提高。但是当前，简单的一路光纤还只是可以实现对几路到几十路的不压缩视频数据传输。所以对于光纤线传输技术的提高，能够让一路的单模光纤线中上百路或者上千路的高清视频数据信号得到传输。因为超高清图像所具备的带宽是高清图像4倍左右，所以对于光纤线路的传播成本较大。在对其进行运用的时候，还要把视频的有关压缩效率进行改变，进而让其可以达到高效的编码要求。

3 4K超高清电视发展趋势分析

在当前科学技术迅速发展的背景下，4K超高清的电视分辨率也在逐渐的普及，同时该电视的清晰化分辨率和使用效果也在不断地优化，进而给消费者带来更加清晰的视觉感官效果。而且当前，世界各国都非常重视4K超高清电视品牌的创新和建设，同时也在逐渐的从高清电视使用形式向全4K高清电视的普及过渡，人们不仅仅只是追求色彩的完善，更加重视对精致画面的不断追求。而且伴随着超高清电视影片的不断发展，4K超高清电视会变成人们的最佳选择。由此可见，日后的超高清电视既要可以满足观众对于节目的高品质观看需求，随着5G时代的到来，可以满足其智能家居控制的高清显示系统，可以让其具备更多的现实需求。让电视可以像手机一样，随时随地可以让用户和外地亲戚朋友进行高清畅通的视频通话，还可以适时地对家中空调、冰箱等智能电器的实际使用状态进行控制，对于家中宠物和家人等情况也可以进行了解。这就是4K超高清技术的发展趋势。