從模擬到8K：超高清電視發展現狀與展望

李宇

摘要：電視技術的發展經歷了模擬到數字、標清到高清的發展歷程，當前全球超高清電視仍處于起步階段，但其巨大發展潛力已經顯現。無論對于電視播出機構還是運營機構來說，超高清電視都意味著新的發展契機。隨著超高清電視日益普及，未來電視業必然會呈現一個全新的產業格局和發展面貌。

關鍵詞：高清電視 4K 8K 技術特點 產業格局

電視技術的發展經歷了模擬到數字、標清到高清的發展歷程，當前正在進入從高清到超高清的發展階段。隨著媒介數字化、高清化技術不斷發展，超高清電視正在日益普及，2018年世界杯足球賽的所有賽事首次以超高清格式轉播。就全球范圍來看，根據2018年4月數據，全球電視頻道總數為11700個，其中高清電視頻道約占27%，其中超高清電視頻道總數為125個。①根據預測，全球超高清電視頻道的數量到2025年有望達到785個。2017年廣東省超高清電視試驗頻道開播，標志著中國4K超高清技術的發展進入了新階段（本文所提及的超高清電視主要是4K超高清電視，在涉及8K超高清電視時會另行指出）。對于電視業來說，近年來媒介技術一直處于發展變革之中，給整個電視業帶來了持續挑戰，需要不斷投資進行設備系統升級，也需要加大內容制作、渠道升級、人才培養體系等方面更新頻率。

國外超高清電視播出的發展概況

全球超高清電視頻道的規模化播出始于2015年，此后兩年頻道規模出現加大增長勢頭。相比高清電視，超高清電視的發展更為快速。高清電視頻道規模從13個到32個頻道用了兩年時間，而超高清頻道在兩年間則從13個增加到了92個。

就超高清電視頻道發展歷程來看，日本在超高清電視研究方面走在全球前沿。2012年5月，日本成功進行了超高清電視試播，其超高清標準隨后經國際電聯（ITU）推薦成為國際標準；2014年，日本廣播協會（NHK）播出世界首個超高清電視頻道，并在2018年12月開播兩個超高清衛星電視頻道。2013年7月，韓國有線電視和電信協會（KCTA）在韓國推出了一個超高清試驗頻道，隨后于2014年4月10日正式開播超高清頻道UMAX。2015年是全球超高清電視頻道領域取得突破性、爆發性進展的一年。2015年8月，德國正式開播了“珍珠電視”（Pearl.tv），這是德國第一個超高清頻道。2015年9月，全球第一個超高清國際頻道“第一時尚頻道”（Fashion One）開播，該頻道由歐洲衛星公司（SES）運營，信號覆蓋歐洲、南美和北美。2015年10月，歐洲開播了超高清頻道“電視娛樂真實電視網”（TERN）。2015年11月，美國開播了“航空航天局超高清頻道”（NASA UHD），該頻道由和諧公司（Harmonic）負責制作，與美國航空航天局共同運營，共包括“國際空間站生活”（ISS Life）、“地球大觀”（Earth View）、“太陽系統”（Solar System）、“太空深處”（Deep Space）、“航空航天局經典”（NASA Classics）、“火星”（Mars）等八大節目系列。2016年底，歐洲超高清電視標準（UHD-1 Phase 2）獲得批準。2018年11月，土耳其通過土星（Turksat）3A和4B兩顆衛星進行了8K超高清電視播出實驗，由此躋身全球為數不多的幾個進行8K超高清電視實驗的國家之列。2018年12月1日，日本廣播協會（NHK）正式播出8K超高清電視節目，8K節目播出業務被命名為“BS8K”。日本廣播協會通過衛星播出8K超高清節目，每天播出12小時。此前，日本廣播協會已經播出4K超高清節目，每天播出18小時，該業務被命名為“BS4K”。②

近年來，數字影院（Digital cinema）、網絡電視和直播到戶衛星電視是推動超高清電視發展的主要動力。傳輸和節目制作成本、高效的傳輸技術、超高清電視機的普及以及商業營利模式等都是超高清電視業發展中備受關注或擔憂的因素。③從2015年到現在，全球超高清電視頻道的規模持續增長，近一年來的增速更是超過20%。2016年10月，全球超高清電視頻道總數達到了30個，其中歐洲地區有22個。④2017年10月，全球超高清電視頻道總數增長到了99個。2018年4月，全球超高清電視總數大幅增長到了125個，其中超高清衛星頻道為52個，超高清有線或IPTV頻道為71個，超高清數字地面電視頻道為2個。

超高清電視的技術特點

從概念上來說，超高清電視是數字電視的一種類型，是標清電視、高清電視的升級版本。數字電視按照圖像清晰度進行分類，從低到高包括數字普及型電視（PDTV，即VCD級圖像）、標準清晰度電視（SDTV，即DVD級圖像）、增強清晰度電視（EDTV，即比DVD略高的圖像）和高清晰度電視（HDTV，即電影級圖像）。國際電信聯盟（ITU）規定了4K（2160P）和8K（4320P）兩種超高清技術標準，其中4K（2160P）格式的最小分辨率為3840×2160、8.3百萬像素，是普通高清（1080P）格式（1920×1080、2.1百萬像素）像素的四倍；8K（4320P）格式的最小分辨率為7680×4320、33.2百萬像素，是1080P格式像素的16倍。⑤4K是借用了投影儀顯示分辨率的概念。主流商務投影儀的分辨率為1024×768，即水平方向有1024個像素點，以此為基準稱之為1K。4K超高清電視機的分辨率是4096×2160，水平方向像素點達到了1024的4倍，因此稱之為4K。超高清電視的技術指標較為豐富，涉及圖像層次、清晰度、彩色保真度、視頻壓縮綜合處理等。

超高清電視的優點是可以提升目前電視節目畫質真實度，這主要是超高清可以大幅度改進畫面色彩深度和提高分辨率。隨著電視屏幕的不斷增大，相應像素點距也會增加，像素點就較為容易被人眼識別進而形成顆粒感。人眼離屏幕距離越近，這種顆粒感就會越明顯。高清電視（HDTV）的最佳觀看距離是屏幕高度的3倍，這也就是全高清電視機的尺寸一半只能在42到55英寸之間的原因。超高清電視技術的出現使得平板電視有了更高的分辨率，屏幕尺寸也就有了較多的增大空間。超高清電視的最佳觀看距離比傳統高清電視要小，是屏幕高度的1.1到1.5倍。超高清電視可以大幅度改進畫面色彩深度和提高分辨率，由此提升節目畫質的真實度、銳度，改進觀看效果，聲音效果更為逼真清晰。另外，超高清電視技術在畫面拍攝方面也具有標清難以企及的優勢，能從更遠距離拍攝到清晰的畫面，例如在拍攝龍卷風等危險畫面時頗具優勢。專家預測，電視分辨率品質在不遠的將來有望與人類視覺系統的高分辨率不相上下。換言之，看電視就如同看窗外一樣真切。有研究者把這種觀影分辨率的終極階段稱為“有著視網膜般清晰度的三維媒質”（Retinal-Definition， Three-Dimensional Media），或者簡稱RD3D。⑥

超高清電視發展的重點領域

超高清電視是電視產業未來發展的重點領域之一，會對電視業的內容制作、基礎設施、技術研發等方面的變革產生推動、引導作用。未來超高清電視發展的重點包括以下幾個方面。

一、超高清內容產業發展。隨著超高清電視頻道的增加，超高清節目內容的需求會隨之增長。當前，電視業相對發達的國家都在對電視產業整體布局和高清領域發展加大引導推動力度，著力豐富超高清內容資源。以美國為例，傳統影視制作公司早已將超高清作為發展重點方向，而新興媒體也利用資金、市場優勢全力推進超高清內容產業發展。美國亞馬遜公司（Amazon）從2014年開始就全面普及超高清格式，包括電視劇在內的所有原創影視劇。美國奈飛（Netflix）在2014年4月推出了超高清版本的電視劇《紙牌屋》和多部紀錄片，此后多部原創影視劇都是以超高清格式制作和播出。除了影視劇外，體育賽事是超高清節目內容的重要來源。英國廣播公司（BBC）從2014年開始在轉播重大國際體育賽事時逐步增加超高清格式轉播內容的比重。2014年世界杯足球賽期間，英國廣播公司采用超高清格式轉播了18場比賽，包括半決賽和決賽。2016年巴西奧運會和2018年平昌冬奧會期間，英國廣播公司對多場體育賽事采用超高清格式進行現場直播。但總體來說，全球超高清電視的內容缺口仍然很大。歐洲數字電視標準負責人彼得·塞伯特（Peter Siebert）在2018年初表示，目前超高清內容領域的投資規模不足，觀眾的收視習慣尚未形成，由此導致全球超高清電視頻道的節目重播率太高。

二、超高清基礎設施建設與終端普及。超高清電視發展需要強大的技術設施支撐，以增加視頻數據傳輸空間和分發效率。超高清電視對于帶寬的要求也較高，至少是標清的10倍，高清的3倍；標清視頻分發業務需要2兆帶寬，高清視頻分發業務需要6-8兆帶寬，超高清視頻分發業務需要20-25兆帶寬。以一部未經處理的4K、普通24幀格式的電影為例，它每秒包含216000幀畫面，每幀畫面包含860萬像素，每個像素包含24字節色彩信息，如果電影長度為兩個半小時，那么整個視頻文件的大小就達到了5.6TB。即便經過壓縮，以無線或有線方式傳輸這么大的文件都要求很大的帶寬。因此，電視發達國家都在增加基礎設施建設和升級方面的投入，夯實超高清產業發展基礎。另一方面，超高清電視發展與電視用戶家庭中的超高清電視機普及率緊密相關。未來幾年，全球許多電視家庭到了更換電視機的年限，這為全球超高清電視機的普及提供了契機。截至2018年初，全球超高清電視機總數約為1.76億臺，全球超高清電視普及率為8%，到2021年有望達到21%。作為全球電視業發展重鎮，北美家庭中擁有超高清電視機的比例在2018年初為19%，西歐為14%。日本政府計劃在2020年奧運會前完成全國性超高清電視播出計劃，與此同時，日本超高清電視機的普及率在2020年計劃達到50%，到2025年達到100%。

三、8K超高清電視的研究。隨著超高清電視的發展，8K超高清電視的研究已提上了議事日程。相比4K超高清電視，8K超高清電視在分辨率、動態顯示、幀率、色域、精度等方面更為優良，視覺和聽覺效果等方面又實現新的飛躍，而且它在3D電視節目播出方面還實現了突破，即觀眾不再需要戴專用眼鏡，使用裸眼即可收看。早在2011年，日本廣播協會科技實驗室就致力于研發大容量無線傳輸技術，以實現8K超高清地面電視播出。日本廣播協會在2012年完成了8K超高清電視短距離（4.2km）無線傳輸試驗，隨后在2014年成功完成8K超高清電視長距離（27公里）無線傳輸試驗。2016年巴西奧運會期間，日本成功進行了8K超高清電視有線電視傳輸測試。根據日本政府計劃，日本廣播協會在2020年夏季奧運會前開播8K超高清電視節目。對于全球電視業來說，8K超高清電視的普及為時尚早，但需要提前進行頂層設計和產業規劃。

結語與展望

目前，全球超高清電視發展仍處于起步階段，只有在全球電視業都實現了數字化之后，超高清電視的時代才會到來，但其巨大發展潛力已經顯現，必將成為未來電視發展主流。無論對于電視播出機構還是運營機構來說，超高清電視都意味著新的發展契機，例如超高清頻道有助于推動付費電視業的提質升級，也是增加高端用戶的有效策略。中國超高清電視頻道的探索起步于2014年，規模化發展始于2017年。2014年8月11日，我國首個4K超高清頻道在大連試播，該頻道能夠覆蓋大連市內的210多萬有線電視用戶。2017年12月23日，廣東超高清電視試驗播出啟動活動在廣東電視中心舉行，廣東超高清電視和超高清電影節目創作中心成立，并同時建立了全國4K產業聯盟的建立，并籌拍國內首部超高清粵劇電影《白蛇傳·情》。2018年10月，中央廣播電視總臺開播超高清頻道。中國在超高清電視發展方面雖然起步較晚，但依托巨大市場空間和雄厚產業基礎擁有顯著的后發優勢。當前，中國超高清電視發展需要加強頂層設計，加大政策引導和產業扶持力度，尤其要在技術研發、基礎設施建設、內容制作、人才培養等方面進行前沿規劃，推出切實可行的舉措。隨著超高清電視日益普及，未來電視業必然會呈現一個全新的產業格局和發展面貌。 （作者單位：中央廣播電視總臺）

注釋：①參見：www.digitaltveurope.com/2018/04/10/。

②參見：www.rapidtvnews.com/2018110854101/。

③參見：4K/UltraHD heads for mainstream as operators plan launches， www.rapidtvnews.com。

④參見：www.broadbandtvnews.com/2016/10/17/。

⑤楊明品主編：《中國廣播電影電視發展報告（2014）》，北京，社會科學文獻出版社，2014年版，第124、132頁。

⑥[美]約翰·亨德里克斯：《探索好奇：探索傳播公司和我的故事》，北京，中信出版集團股份有限公司，2014年版，第181頁。