超高清電視發展趨勢研究

惠 慧，朱林林，何大治

（1.數字電視國家工程研究中心，上海 200125；2.上海交通大學，上海 200125）

超高清電視發展趨勢研究

惠 慧1，2，朱林林1，2，何大治1，2

（1.數字電視國家工程研究中心，上海 200125；2.上海交通大學，上海 200125）

對全球近兩年來超高清電視的發展趨勢進行了梳理，包括整機和面板的市場概況、傳輸技術測試的進展情況以及各國與地區4K頻道開播及覆蓋情況等，并在此基礎上針對目前超高清電視的發展瓶頸提出了一些建議，以便為電視行業和相關產業提供參考依據，使之能夠更好地了解超高清電視的發展趨勢，積極推動超高清電視產業向前發展。

超高清電視；4K；傳輸測試；4K頻道；發展趨勢

自2004年4K概念首次被電影行業提出，到2012年國際電信聯盟對超高清電視國際標準ITU-R BT.2020的發布，超高清逐步進入人們的視野。近年來，超高清呈現出標準先行、技術突破、終端火爆、內容乏力的狀態。值得一提的是，超高清電視的發展遠遠快于當年高清電視的發展。

在電視分辨率領域，日本NHK始終保持了領頭羊位置，多種通道傳輸試驗、頻道試播等快速推進，并率先完成了8K測試。NHK計劃于2016年對奧運會進行8K電視試播，縱觀其一直推行的利用重大賽事促進廣播業務發展的模式，2016—2020年將是超高清高速發展的階段。

1 全球超高清電視發展概況

1.1 市場普及率

雖然終端廠商大力推廣，但是作為新興產品，超高清電視目前的市場普及率偏低。Strategy Analytics調查顯示（見圖1），2014年，北美、西歐和亞太地區的超高清電視普及率相對較高，但均不足10%。IHS 5月份數據顯示，在全球前13家品牌液晶顯示電視中，超高清電視出貨量僅占5%。從地區來看，受到終端制造廠商強力推廣的影響，中國的超高清電視出貨量占比最大，達到9%；其次是韓國（5%）和日本（2%）[1]。三星、LG、索尼、松下等領先的電視制造商相繼退出等離子或OLED領域，將重心轉向超高清電視，不斷擴大超高清產品線，預計超高清電視出貨量將大幅增加，市場普及率有望迅速提高。

1.2 整機

2014年4K電視出貨量增長明顯加速。DisplaySearch數據顯示，2014年第3季度全球4K電視出貨量達300萬臺，較2013年同期增長500%以上，全年總出貨量增至640萬臺[2]。其中，市場收入份額排名前5的品牌依次為：Samsung、LG、海信、Sony、長虹。三星依然保持了在電視終端領域的領先地位，相比之下，由于近幾年在電視智能化戰略上的遲緩，日本企業很難再創造以往的輝煌，這給中國企業帶來了一定的機會。Strategy Analytics預計，到2020年，全球超高清電視出貨份額將升至41%。其中，美國將增至32%，西歐地區為22%，亞太地區為18%[3]。就整體發展進程來看，從高清過渡到超高清所面臨的阻力小于標清到高清，其發展進程也明顯快于高清的推廣。各大終端企業“消費者教育”推動了整機在市場上的銷售表現。對于消費者來說，目前價格因素和節目源是影響購買的主要原因。

圖1 StrategyAnalytics：超高清電視家庭普及率

1.3 面板

由于超高清電視需求的強勢增長，電視制造商對超高清面板的購買需求也隨之增加。DisplaySearch研究指出，2014年10月，全球超高清面板出貨量高達205萬塊，較1月份的32.33萬塊、3月份的110萬塊實現大幅度跳躍式增長（見圖2）。市場需求如此旺盛，必將引發更加激烈的競爭。目前，中國是最大的超高清面板消費市場，在這一市場上聚集了三星、LG等國外品牌以及臺灣群創光電和華星光電等本土品牌。10月，LG市場份額最大，達28.1%；其次是群創光電，占24%；三星排名第三，占20.2%[2]。IHS預測，超高清面板將開始爆發式增長，2018年全球超高清面板出貨量將達到6 840萬塊，較2014年增長350%以上[4]。

1.4 趨勢

為了不斷以新概念吸引消費者，終端廠商在外觀、性能、業務模式等多個方向上尋求突破，并實現了4K與3D、超薄、智能等新舊概念的融合。

1.4.1 大尺寸

2012年7月，LG首先正式發布了84 in（1 in=2.54 cm）的超高清電視。2013年1月，三星在CES 2013上發布了85 in超高清電視。一年以后的CES2014上，大屏超高清成為了熱點，LG發布了一系列大尺寸超高清電視，包括65 in，79 in，84 in，98 in以及105 in等，大大拓展了4K電視的尺寸選擇。作為競爭對手的三星則同時發布了全球最大的110 in超高清電視。日本企業中，東芝同時發布的3款超高清電視中最大尺寸也達到了84 in。同年4月，索尼發布了85 in大尺寸超高清電視。大屏幕能夠更充分地體現4K的超高分辨率，逐漸縮短的觀看距離與增大的屏幕能夠帶來更為逼真的浸潤式收視體驗，也是4K最能夠吸引消費者的特性。

圖2 DisplaySearch：2014年上半年各面板制造商超高清面板份額

正因為如此，為搶奪市場的主導權，2014年面板及品牌廠商都將產品策略重點轉向48 in以上大尺寸。其中，三星蘇州廠和LGD廣州廠集中生產48 in，49 in和55 in的大尺寸面板。

1.4.2 多樣化

1）曲面、OLED、3D相結合

2014年1月，LG和三星相繼在CES 2014上發布了105 in的曲面超高清電視，曲面環繞式的超高清畫面效果能夠帶來更強的視覺沖擊。2015年1月，LG在CES 2015上發布了可彎曲柔性屏4K OLED電視，OLED陣營越來越龐大，也證明了OLED大規模走向普通用戶只是時間問題；此外，廠商將4K超高清畫質與3D進行了進一步結合。2012年1月，LG率先在CES 2012上推出84 in的4K超高清3D智能電視；2013年1月，夏普也推出了32 in的4K+3D電視。由于存在健康風險，3D在經過了幾年的火爆后逐步沉寂，推廣疲軟。3D作為可選屬性，與4K這一基礎性能的結合，可以滿足部分消費者的需求，也是視聽走向“真三維”場景的必經之路。

同時，在今年CES展會上，索尼展示的“史上最薄4K電視”吸引了部分眼球，機身最薄之處僅4.7 mm，符合索尼“外表與內涵兼具”的產品邏輯，也顯示了索尼仍希望奪回大屏終端領先位置的野心。

2）顯示技術

在CES 2015上，LG發布了量子點超高清電視；三星也發布SUHD量子點曲面超高清電視；夏普則推出擁有6 600萬子像素的4K電視，比普通4K電視的像素提高了167%，這些顯示技術中，有部分技術創新，也有些是“舊瓶裝新酒”的推廣噱頭，都體現出制造商在4K概念的基礎上，進一步深度開發新概念的需求和趨勢。

3）操作系統

三星在CES 2015上推出的4K電視SUHD搭載了自有的Tizen系統；LG也在CES 2015上發布WebOS 2.0系統，并將應用于2015年所有超高清電視。新的操作系統的升級，使超高清電視的界面更加簡化，內容訪問更加順暢、迅速，娛樂功能也更加突出。分辨率的提升與電視的智能化是電視終端沿著不同維度各自發展的結果，對應了消費者在視聽體驗與使用模式上的不同需求，兩者的結合是終端產品演進的必然結果。因此，雖然智能電視概念推廣的熱潮暫告一段落，但是各家廠商都沒有放松對電視智能化的探索。雖然前期各廠商都進行了基于Android系統的界面與應用開發，但是仍極力研發和推廣各自的操作系統，希望能夠擺脫對Google的依賴，因為電子市場的繁榮和電視應用的銷售將是硬件廠商向上游轉型的重要途徑。

1.4.3 商業模式

為避免因內容稀缺而抑制消費需求，部分領先的終端廠商開始通過一己之力打通與內容供應商的合作通道，設備+內容的新型商業合作模式逐漸興起。三星已與Amazon、Netf?lix、MGO Comcast、DirecTV、20th Century Fox、Paramount等公司達成協議，將在三星電視上播送超高清內容。與此同時，LG和東芝也分別與Netflix、Sky Perfect JSAT建立了合作關系，希望將內容與設備掛鉤，通過提供豐富的內容，帶動產品的銷售。

2 超高清廣播傳輸技術新進展

超高清的高分辨率意味著數據容量的倍增，給傳輸技術帶來了很大的壓力。全球已經掀起了超高清傳輸測試的浪潮。從傳統廣播傳輸通道來看，衛星成為4K超高清信號傳輸的首選方式。而互聯網、混合廣播等新興超高清傳輸途徑也開始出現。

2.1 廣播傳輸通道

2.1.1 衛星傳輸

衛星傳輸具備大帶寬、高速度、廣覆蓋等多種獨特優勢，多數運營商比較傾向于采用該方式來傳輸超高清信號，已有部分領先的衛星運營商完成了相關測試。

在亞洲，日本SKY Perfect JSAT公司先后于2012年10月和2013年3月分別直播和轉播了4K格式的足球聯賽。2014年3月，中國航天數字傳媒發布了基于衛星傳輸的4K整體解決方案，該方案確保可以穩定地以實時64 Mbit/s的傳輸速度向用戶推送4K視頻內容。2014年6月，馬來西亞衛星運營商Measat與比利時衛星運營商Newtec在亞洲移動通信展上演示了DVB-S2X衛星信道傳輸4K超高清視頻，為廣播商實現高效率低成本4K分發提供了可能。2014年7月，印度衛星電視運營商Videocon也完成了通過衛星傳輸4K信號的測試，并計劃于2015年在推出印度首個4K電視頻道。

在歐洲，盧森堡衛星運營商SES已在2013年4月進行了首次超高清衛星傳輸測試，并從2014年11月開始，利用C波段和Ku波段在巴西境內傳輸4K超高清節目。德國天空廣播公司也在2014年4月通過衛星信號采用HEVC編碼以超高清格式轉播了德甲聯賽，傳輸速率可達50 f/s（幀/秒）。2014年12月，捷克公共廣播Ceske Televize（CT）聯合斯洛伐克廣播電視公司RTVS以及捷克國家傳輸公司CRa通過位于東經23.5°的Astra2B衛星進入超高清測試階段。此外，俄羅斯MTS也于2014年12月發布聲明稱，其已開始超高清測試，一旦接收設備得到廣泛普及，就將為用戶提供服務。

2.1.2 地面傳輸

超高清地面傳輸測試采用標準區域性差異明顯，主要集中于日本ISDB-T、歐洲DVB-T和美國ATSC3.0三種標準。

日本地面電視廣播網絡主要采用ISDB-T標準制式。日本在超高清方面一直處于領先地位，2014年2月，日本NHK已完成了8K超高清電視的長距離（約27 km）的無線傳輸試驗。試驗采用了OFDM傳輸體制及超高階調制方式——4096QAM，并使用雙極化天線和MIMO信號加強技術[5]。同年5月，日本商業廣播機構Kansai TV采用HEVC格式通過ISDB-T地面信道傳輸4K超高清內容的測試。

在歐洲，地面電視傳輸主要采用DVB-T標準。2014年3月，捷克國家通信傳輸公司CRa進行了DVB-T2地面信號4K傳輸測試，測試中采用的DVB-T2、HEVC允許移動電視接收，并實現電視與網絡服務的互聯。同年5月，法國HD Fo?rum通過DVB-T2地面信道，采用HEVC編解碼格式，傳輸測試4K信號，并計劃在2018年正式運營國內第一個地面超高清頻道。6月，英國BBC采用DVB-T2解調器，以DVB-DASH格式通過DTT地面信道和IP基礎設施向封閉的環境傳輸4K內容。并在此后對世界杯賽事和聯邦運動會進行了超高清轉播[6]。

2014年10月，美國Technicolor集團使用ATSC3.0規范成功完成了4K超高清電視無線傳輸測試，首次實現了可伸縮的HEVC（SHVC）視頻編碼、MPEG-H音頻和MPEG的MMT A/V傳輸標準的技術性融合，支持“普通”天線、手機以及移動的地面用戶的信號接收。

2.1.3 傳統有線與光纖傳輸

由于超高清的有線傳輸對帶寬要求較高，加之線路鋪設等成本也比較大，所以，目前超高清有線傳輸測試開展較少。

2013年2月，日本KDDI和JCOM兩家公司聯合開發出通過有線電視線路高效傳輸超高清畫質圖像的技術，并在東京進行了傳輸測試。新技術采用全高清、4K以及8K 3種格式，可同時播放同樣內容的圖像。同月，西班牙Telefonica公司在NWC通訊展上，展示了利用100 Mbit/s光纖到戶網絡傳輸4K分辨率超高清流媒體的技術。6月，美國有線電視實驗室（CableLabs）在美國有線電視展上展示了通過有線電視HFC網絡傳輸4K超高清視頻。此后，2014年10月，沃達豐新西蘭分公司通過海底光纜進行了4K電視信號的傳輸測試，并取得成功，肯定了光纖傳輸4K的方式。根據實際的測試效果，從發送端到接收端的圖像傳輸中，后者僅比前者延遲了0.25 s。而且，全程都采用了加密的方式，確保了傳輸的安全性。

2.2 新興傳輸途徑

除廣播電視傳輸通道之外，一些領先企業也逐漸開始探索其他新型超高清傳輸途徑。一方面，通過互聯網進行超高清傳輸的測試開始興起。2013年，日本OKI Electric Industry公司基于IPTV IPv6網絡成功地將4K超高清電視節目從新加坡傳輸至東京與菲律賓，接收點處的視頻碼率達120 Mbit/s。同年4月，中國天津網絡廣播電視臺也在積極探索利用IPTV寬帶網絡實現4K節目播出技術，搭建了百兆傳輸速率到60 in的4K電視機的測試環境，以高性能電腦作為“機頂盒”流暢輸出4K電視畫面。

此外，基于互聯網的4K串流技術進入了小范圍的試驗與應用階段。2014年1月和3月，美國YouTube和Ele?mental Technologies公司先后展示了分別采用VP9和HEVC編碼技術的基于互聯網的4K串流技術，進一步提升了互聯網傳輸超高清的效率。另一方面，2014年10月，波蘭公共廣播機構TVP另辟新徑，在歐洲首次試驗了經由HbbTV傳輸4K信號，至此，混合廣播成為又一種新興的超高清傳輸途徑。

3 全球4K頻道發展概況

隨著超高清電視終端逐漸進入用戶家庭，超高清傳輸測試不斷取得成功，超高清逐步走向應用，部分國家開始開設4K超高清試驗頻道。全球4K頻道分布情況如圖3所示。

圖3 全球4K頻道分布情況圖

3.1 亞洲

3.1.1 韓國

2014年4月，全球首個超高清有線電視頻道U-max在韓國上線，播出紀錄片、動畫、現場音樂會和體育賽事等100個超高清節目內容。2014年計劃提供200多小時的超高清節目內容，并將在2016年投資400億韓元用于超高清內容制作[7]。同年6月，KT Skylife公司推出韓國第2個4K超高清頻道SkyUHD，采用H.265（HEVC）影片格式無縫傳輸，并計劃于2015年正式全面實現商用。

3.1.2 日本

2014年6月，日本開始在CS衛星電視試播4K節目，并將在2016年啟動BS衛星電視的4K節目試播。同年10月，日本IPTV服務商NTT Plala正式推出了旗下的首個4K電視頻道Hikari TV，提供4K視頻的VOD服務，是世界上首個商用4K/ 60p VOD服務。此外，日本SKY Perfect JSAT公司也將于2015年開設兩個專門播放4K電視節目的頻道并首次實現商用，提供日本職業足球聯賽等體育賽事直播、電影及音樂現場直播等。屆時，日本將有3個4K電視頻道。根據日本超高清計劃，2016年里約奧運會之際，日本還會再發射新的衛星，用來傳輸4K電視信號。

3.1.3 中國

2014年8月，基于有線5G雙超網，中國首個有線4K超高清頻道——大連天途有線超高清頻道在2014年8月11日至9月30日期間進行試播。有線5G雙超網以云業務平臺為前端載體，以光纖為傳輸干線，采用光纖同軸復合纜入戶，廣播推送帶寬達到5G以上，實現超高清、超寬帶的信號傳輸。試播階段的主要內容包括超高清電影、紀錄片、風光片。

3.2 歐美

3.2.1 法國

2014年1月，法國衛星電視運營商Eutelsat Communica?tion推出了4K電視頻道，提供記錄片、文化和體育節目等超高清節目。該頻道采用HEVC格式編碼、50 Hz的幀率及10 bit色深，任何帶有DVB-S2信道和HEVC解碼方案的終端都可以接收該信號。該公司還與亞洲衛星電視運營商ST Telesport達成合作，計劃將Eutelsat 70B衛星上的4K頻道覆蓋到東南亞以及澳大利亞地區。

3.2.2 俄羅斯

2014年2月，俄羅斯衛星電視運營商NTV-Plus對索契冬奧會開幕式進行了首次4K衛星實時直播。隨后，俄羅斯Tri?color TV電視臺于同年7月通過Eutelsat36A和Eutelsat 36B兩顆衛星進行4K電視信號傳輸，開始了境內首個超高清廣播頻道的試播，并計劃到2015年春季實現超高清頻道的大規模播送。

3.2.3 美國

美國有線運營商DirecTV已于2014年12月正式發射4K衛星DirecTV-14，信號覆蓋區域約占美國領土的1/2。該衛星使用Ka波段和“反向”DBS信號，傳輸4K格式的電影和紀錄片。此外，DirecTV還計劃于2015年在美國推出首個4K頻道。

4 小結

4.1 超高清整機銷售帶動業務發展

4.1.1 超高清整機

4K整機的大規模推廣是電視廠商在尋找新的市場增長點的過程中所做出的必然選擇。為了進一步拓展概念，并更好地呈現超高清的優勢，終端將繼續向著大尺寸、多樣化發展，考慮到量產后的成本降低以及競爭因素，未來超高清電視的價格將逐漸下降，吸引更多的消費者購買。

4.1.2 4K傳輸與頻道

受到技術成熟、標準推廣進度的影響，超高清在廣播通道上的大范圍商業推廣仍需要一段時間的試驗和準備，并將首先于衛星和地面通道取得突破。目前互聯網串流服務是4K商業化小眾推廣的主要途徑。

4.2 超高清發展瓶頸

4.2.1 內容匱乏

從10年前高清電視發展的歷程來看，內容的匱乏是阻礙我國高清電視產業發展的主要因素。重大的體育賽事、活動帶來的豐富內容往往成為高清電視發展的重要推力。如今，內容也是制約當前超高清電視商業化發展的主要因素。開發新型視頻格式轉換技術，將低分辨率的視頻轉換成4K格式可暫時緩解4K片源匱乏的難題，但是從長遠來看，必須積極推動原生4K內容制作和交易，并學習日本NHK經驗，利用奧運會、世界杯、大型慶典等活動推動4K的跨越式發展。

4.2.2 傳輸和配套設施

目前，雖然全球有多個超高清試驗頻道，但是超高清信號源的廣泛普及仍然需要時間。同時，多樣化的超高清接收設備及相關支持器件、軟件等配套設施也需要進一步發展。同時，由于超高清傳輸高碼率的特點，需要不斷開發并升級編解碼等技術，提高傳輸效率，減低帶寬壓力，開辟多種傳輸途徑。

4.3 國內的科研和推廣計劃

目前DVB、ATSC等國際標準都各自進行了技術演進，我國也已經對下一代數字電視標準進行了布局，目前，科技部“863”項目“新一代數字電視關鍵技術研究與驗證”即將進入項目驗收階段。

在超高清電視的國內科研與推廣上，通過該項目的支持，已經形成了一套4K超高清無線數字電視全鏈路樣機演示系統。該系統主要包括6個部分，分別為：4K超高清的內容采集，4K超高清的內容制作，4K超高清的信源編解碼4K超高清的無線信道傳輸，以及4K超高清的顯示呈現。該樣機演示系統是繼1998年我國第一代（地面）數字電視樣機演示系統后面臨超高清業務的新一代（地面）數字電視樣機演示系統，通過該樣機演示系統的實現，標志著我國的主要科研單位已經掌握了4K超高清地面數字電視廣播系統的核心技術。該項目的主要研究成果目前已經被國家廣電總局NGB-W工作組選為廣播電視行業標準草案的主要內容。作為NGB的試驗示范區，上海計劃在2015年下半年采用NGB-W行業標準開展超高清電視的實驗播出，超高清電視廣播將在產業化上邁出堅實的一步。

[1] UHD TVs lack market penetration[EB/OL].[2015-01-10].http://advanced-television.com/2014/07/23/uhd-tvs-lack-market-pene?tration/,2014-07-23/2014-12-20.

[2] Global TV shipments rebound,4K sales accelerate[EB/OL].[2015-01-10].http://advanced-television.com/2014/11/26/globaltv-shipments-rebound-4k-sales-accelerate/,2014-11-26/2014-12-20.

[3] Strategy analytics report highlights falling prices,improved upscal?ing capabilities,and greater consumer awareness as key drivers of UHD TV uptake[EB/OL].[2015-01-08].http://www.strategyan?alytics.com/default.aspx?mod=pressreleaseviewer&a0=5513,2014-05-12/2014-12-20.

[4] Ultra-HD TV shipments top 1m[EB/OL].[2015-01-10].http://ad?vanced-television.com/2014/05/15/ultra-hd-tv-shipments-top-1m/,2014-05-15/2014-12-20.

[5] Japan's NHK tests 8K[EB/OL].[2015-01-04].http://advanced-tel evision.com/2014/01/23/japans-nhk-tests-8K,2014-01-23/2014-12-20．

[6] BBC trialing 4K outside broadcast at the world CUP[EB/OL].[2015-01-10].http://dtg.org.uk/news/news.php?id=5143，2014-06-05/2014-12-20．

[7] Korea:Ultra HD broadcasting goes on air[EB/OL].[2015-01-10].http://advanced-television.com/2014/04/22/korea-ultra-hd-broad?casting-goes-on-air/,2014-04-22/2014-12-20．

審稿日期：2015-01-29

Study on Development Trend of Ultra High-definition Television

HUI Hui1，2，ZHU Linlin1，2，HE Dazhi1，2
（1．National Engineering Research Center of Digital Television，Shanghai 200215,China；2.Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200125,China）

The study focus on the global trends of Ultra high-definition television in recent years,the global television and panel market status,the progress of 4K transmission test,as well as the launch and coverage of 4K channels all around the world are summarized.The bottlenecks of ultra high-definition television is analyzed，and some suggestions are put forward.The references for the television industry and related industries are provided,enabling them better understand the development trend of ultra high-definition television and push it forward actively.

ultra high-definition television;4K;transmission test;4K channel;development trend

TN949 文獻標志碼：A DOI：10.16280/j.videoe.2015.06.006

【本文獻信息】惠慧，朱林林，何大治.超高清電視發展趨勢研究[J].電視技術，2015，39（6）.

國家自然科學基金項目（61221001；61102051；61420106008）；111引智計劃項目（B07022）；國家“863”計劃項目（2012AA011701；2013AA013503）；上海市數字媒體處理與傳輸重點實驗室項目；上海交通大學科技創新基金項目（Grant No.AF0300021）

許 盈