8K：即将到来的超级视听享受

付红军 龚枭 秦昊

摘要：8K作为目前最高的分辨率显示标准，最逼真的音频效果。它的出现必将给人们带来不同以往的视听体验。本文就8K技术标准目前遇到的主要问题和其所带来的相关应用略作探讨。

关键词：8K 视听享受 音视频

2019年10月，中央广播电视总台和广东电视台在全国率先开播了4K频道，正式拉开了4K序幕。由于各地财力及片源受限等原因，4K播出并未在全国电视台迅速展开。4K目前的地位有些尴尬，甚至有人认为其就是8K的一块垫脚石，但不管承不承认，8K正朝我们扑面而来。产业的推动及人们对极致视听的体验追求是8K发展的直接动力。任何一种新技术的出现和应用都有它的特点，那么什么是8K？目前发展8K遇到哪些问题？8K又会带来哪些应用呢？

一、8K的技术标准

对于8K的技术标准，国际标准组织ITU及SMPTE协会认可的8K标准主要包括这几方面：画面帧率、观看距离、视角模式及音频标准。什么才算作8K，首先从其参数看，分辨率为7680×4320；像素的纵横比为1∶1；扫描方式必须为逐行扫描；色域为12Bit；色域标准为Rec.2020；最低支持帧率为每秒120帧，每帧约3300万像素；而音频已增加为22.2声道（9个高音通道、10个中音通道、3个低音通道、2个重低音通道），比目前的7.1声道几乎翻了三倍，对声音的逼真度、方位感、饱满度都将大大提升。

二、8K终端显示现状

8K带来的是区别于以往所有的视听享受，是超视网膜的显示。在当前消费类电子厂商的推动下，同时在国家产业升级扩大内需的背景下，推动8K的发展是市场所需。从几大电视生产厂商出货量看，4K是最低标配，现在出厂的电视机4K是起步。2020年以后，8K超高清电视逐渐取代4K超高清电视必是常态，60英寸及以上更大尺寸电视更倾向于8K。如今的8K和4K的关系就如同当初的4G和3G。当初中国移动跨过技术和频段并不占优的3G直接发力4G，从而一举占领4G的霸主地位。如今的8K谁又敢说不会如此？很多省级电视台在资金紧张的条件下，今后很可能跨过4K直接上8K。

8K在2018年推出，日本在这方面的研究更早。早在2012年日本NHK就提交了8K标准。在2013年，日本已在NAB上展示了8K成像技术，后又在2016年正式推出8K电视和播出技术。从拍摄、制作、编码、播出到卫星、地面无线传输及终端显示全链路实验成功。中国经过几年的发展，特别是5G的出现，让8K的发展插上了腾飞的翅膀。

三、8K发展面临的问题

电视品牌厂商已经开始发力，那么相关产业链目前还存在哪些问题呢？首先就是8K视频体积巨大，所占用的存储空间是海量的。极致的音视频效果必将导致巨大的数据量。现在的网络还支持不了如此巨大的数据量。从相关测试看，长度为1分钟左右的8K视频，即7680×4320分辨率视频，需占用194GB存储空间：10分钟的数据大概占用2TB的空间。如此巨大的体积，对存储介质和网络带宽都充满了挑战。从2016年里约奥运会的数据来看，8K视频报道赛事，录制20分钟未经压缩的超高清视频，大约占用了4TB的存储空间，每分钟视频大概要占用200GB的空间，每秒钟的视频容量为3GB，显然目前家中500兆的光缆宽带是难以驾驭的。这就说明当前的网络承载不了8K的带宽和速率，8K的高画质在传统网络中传不到用户手中。同时，由于相关产业还不太成熟，8K的设备要比普通的器材贵。在8K的拍摄、采集、制作等方面还需时日，这直接导致8K的素材片源少之又少，需要电视台及社会制作机构的持续投入。

四、5G解决了8K的传输问题

5G宽带能否驾驭8K视频呢？使用数据进行对比可以看到，5G宽帶的峰值传输速率达到10Gbps，最高为20Gbps，下载的最高速率达到3.6G/s。端到端延时也达到毫秒级，以这个速率来消化8K每秒3GB的视频容量是肯定没问题的。此外，编码技术是和数字电视同时推出的，信源编码和信道编码是数字电视的两大核心技术，可以说没有编码也就没有数字电视。8K的传输同样运用到视频编码技术，视频编码的初衷便是在保证视频画质的前提下，尽可能压缩视频的体积。早在2013年ITU-T颁布的H.265标准，其压缩比可达150∶1至400∶1，此标准能在保证画面质量不变的情况下，使数据传输所需的码率下降50%。

8K信号不经过编码，数据量巨大，为了方便传输，业内多选择100Mbps作为基本要求，这样不会导致有效数据丢失。通过日本的相关研究，卫星传输、地面无线传输、有线均已突破。那么经过编码后的8K在线流视频的体积大约多少呢？从实测来看，《8K延时摄影》的码率高达78.3Mb/s，帧率为29.97，视频的长度为2分38秒，视频体积为1.44GB，计算下来每秒体积大约为9.3MB，这比未压缩的小了很多。而目前商用5G的下载速度已经达到90～100MB/s，即使更高码率画质的8K视频，也能被5G驾驭得游刃有余。

8K的终端应用产品可分为4类：电视机、投影仪、专业相机与笔记本电脑显示器。在这些产品中，电视是整个8K技术市场中增长最快的部分。消费者对具有更好图像质量的大屏幕电视表现出了浓厚兴趣。

五、8K应用场景

在5G解决了8K信号的传输问题后，8K超高清在未来的应用场景有哪些？

1.电视台的应用。像以往一样，所有的高画质应用一般都首先出现在体育赛事中，体育赛事直播最能体现画质的动态及现场真实感。

在广电系统，直播的画面质量是区别于其他视频形式的拳头产品。在世界范围内，日本在这方面是走在前列的。日本NHK已经实现用自己研发的8K讯道机进行8K直转播，这给受众将带来更强的现场沉浸感。同时在不同平台发布8K视频时，可以将Rec.2020的色域标准直接变换成其他低标准色域格式，可以不需要剪辑、调色等制作手段，从而做到快速传输。在今后的国庆阅兵、体育赛事、综艺晚会、演唱会等大型活动的直播中将得到广泛应用。

而在国内的尝试中，在2019年9月举办的国际篮联篮球世界杯北京赛场上，由我国设计建造的全球首台“5G+8K”转播车也进行了首次实验性赛事转播。在2020年的全国两会中，中央电视台也应用了5G+4K/8K的制作和传输。中央广播电视总台还决定在2022年北京冬奥会上应用8K来转播现场赛况。继中央广播电视总台后，广东广播电视台成国内第二家开播了4K频道，在8K领域也进行了积极探索，在国内率先成立了超高清视频产业发展试验区。这些应用和探索说明8K从采集、制作、传输、呈现方面都已不成问题。

另外在AR和VR领域，以前一直不温不火的VR技术在与8K结合后，必定会给使用者带来震撼的效果，日本在这方面也有了大量应用。

技术已成熟，路也已经修好，最大的问题就是片源或者内容的问题，这需要各电视台及社会制作机构共同来丰富8K的节目源。短时间内真正的8K源还难以做到，各电视台及制作机构没有那么大的财力支撑，且手机端的短视频也不需要那么高画质的内容。因此，目前的内容生产可以先适当放松指标。例如，帧率达到50P的内容也可以先播，让高清及4K的片源能够过渡播出，等到行业发展成熟再执行现行标准。同时在向移动端推送视频时降低码率。

2.8K在其他领域的应用。除了在广电的视频直播，8K与相关技术的融合应用在其他领域已经大展身手：在终端显示、安防领域、监控领域、交通领域、医疗领域、教育领域、工程质量领域8K技术都得到了广泛的应用。在智能家居领域，除提供安全监控外，借助AR和VR技术还可提供远程试衣、采购物品的展示等。在医疗领域，8K技术的应用将更为广泛和关键。越清晰精准的画面显示也会为更深层的微创手术提供保障，在临床手术上，对人体的内部器官和结构能进行更逼真的展示。通过5G和8K两者技术的强强联合，还能够为远程手术操作提供巨大的帮助，为患者赢得时间，减少奔波转院等麻烦。2019年3月，我国实现了全国首例5G远程手术，医生通过5G网络和高清显示设备为远在3000公里外的患者植入了脑起搏器，这就是5G和高清显示技术的发展为我们带来的便利性。毫秒级的高速5G让远程医疗更加便捷，医生与医生的交流、医生与患者的对话以及手术的实施都将比现在改善很多。不仅我国如此，高清显示系统在国际上的医疗领域也同样被看好，有着广阔应用前景。

在产业链还不太成熟的今天，虽然目前普及8K还不太可能，但假以时日，随着终端显示器件价格的下调、电视台及社会制作机构的跟进、8K片源素材的增多、5G網络的完善、多种应用场景的出现。相信8K一定会得到迅速发展，应用场景也一定也会越来越多。

作者单位 湖北广播电视台播控中心

参考文献

[1]国家广播电视总局.GY/T 307-2017 超高清晰度电视系统节目制作和交换参数值[EB/OL].（2020-04-28）[2020-10-19].http：// www.nrta.gov.cn/art/2020/4/28/art_3715_50873.html.

[2]孙琳，李丹.8K超高清发展现状及未来应用趋势探索[J].影视制作，2018（12）.