超高清技術在體育賽事轉播中的應用

賈占培

體育賽事觀賞已經成為現代人休閑娛樂的主要方式之一，不同于其他電視節目，體育賽事的緊張感和激烈程度往往需要更高的播出質量才能被充分感知。目前，超高清技術在體育賽事轉播中的應用非常普遍，為觀眾帶來一次又一次的體育視聽盛宴。2018 年昌平冬奧會第一次實現了超高清技術直播體育賽事的大規模使用，在不久之后，超高清技術在體育賽事播出中的應用會更為成熟。

1 超高清技術簡介

超高清技術顧名思義，其最大優勢就體現在電視播出的超高清效果上，這種超高清實際指電視的畫質。隨著人們對生活品質的要求不斷提高，超高清技術得到了極大程度的發展并被快速普及。總結來說，超高清技術的優勢有三，第一，更高的分辨率。相對于高清技術而言，超高清技術在畫面的分辨率提升明顯，已經能夠達到3840×2160 的分辨率，可容納的像素點超過81 萬[1]，其像素分辨率約為之前全高清技術的4 倍。目前，在4K 超高清的基礎上又研發出8K 超高清技術，可容納的像素點高達3 000 萬個，8K 超高清的分辨率可達到7680×4320。視頻中，任何細節都能夠被清晰的呈現，視覺效果極佳。由于分辨率的上升，可實現體育賽事轉播在超大的終端顯示界面中的播放，可以說，超高清技術的發展也極大帶動了終端顯示設備的發展。但在現階段，4K 超高清技術依然處于主流地位。第二，掃描形式上的創新。除了分辨率的顯著提高外，超高清技術可支持更大范圍的幀掃描頻率。其標準畫面的比例為16:9，支持120、60、60/1 直至0.01 階段的頻率，掃描形式更加先進。使用超高清技術，任何符合超高清標準的視頻、圖像均可被逐行掃描，一改原本技術中隔行掃描的形式。第二，帶來滿視野體驗。在觀看電視節目的過程中，不同距離、角度以及電視屏幕的大小均會對觀賞感受帶來較大的影響。從人們的視覺習慣來看，并不是更近的距離、更大的屏幕就能帶來更好的視覺效果。視覺效果的提升需要綜合考慮多重影響因素。例如，在觀看距離2m～3m 時，合理的選擇屏幕尺寸，適當提高屏幕的清晰度即可達到視覺效果的成倍提升。由于超高清電視的像素點更為豐富，點間距離非常有限，因此只要觀看距離得當，觀賞感受即可被有效保證。第三，更豐富、飽和的色彩。超高清技術在畫質提升上的作用同時表現在清晰度的提高和色彩豐富度的提升。超高清電視能夠呈現更豐富的畫面色彩，使得畫面更為生動、艷麗。從具體參數上看，超高清技術在色深上使用10 或12bit 的量化深度，與傳統技術中的8bit 相比，灰階更高。例如12bit，其能夠表示的顏色多達687.2億種，是10bit 的64 倍，而相對傳統8bit 量化深度，這一數值翻了4 096 倍。色深上的升級使得超高清技術在顯示畫面時，具有更加精致、細膩的層次感，色彩過渡非常平滑，可更加真實的呈現出事物原本的形態，接近裸眼的觀察效果[2]。

除上述優勢外，超高清技術在體育賽事中的應用也面臨一定技術困難。一是對電纜質量的考量。對于超高清信號來說，其傳輸比特率要大于6Gb/s，這比高清信號的1.485Gb/s 高出很多，對電纜質量的要求也隨之上升。因此電視系統硬件上的限制即是對超高清技術應用的限制。二是更大的網絡傳輸壓力。超高清素材的文件容量很大，想要實現信號的正常傳遞，提速是必然選擇。但提速又會帶來系統癱瘓的風險。

2 超高清技術在體育賽事轉播中的應用

2.1 超高清技術轉播體育賽事的實現過程

體育賽事現場的超高清轉播車采集現場視頻信息，然后將其轉換成超高清HDR 信號，經過編碼器的編碼處理，由光纖傳輸到控制中心。再將經編碼后的體育賽事超高清HDR 信號直接接入到OTT 機頂盒當中，連接到專門的超高清HDR 電視機，即可實現對體育賽事的超高清觀看。

2.2 超高清技術的應用

2.2.1 編碼技術

超高清電視采用的編碼方式為H.265，在傳統的有線電視和數字電視中，采用的編碼方式為MPEG-2。相比較之下，超高清技術在轉播體育賽事時使用的編碼方式至少可降低70%的寬帶占用。H.265 壓縮編碼方式比H.264、AVS、MPEG-2 等編碼方式更為先進，在分辨率320～240 到7680～4320 的范圍內均可使用。另外，H.265 還可根據體育賽事畫面的噪聲電平、動態范圍以及色域等，優化視頻質量，達到更好的播出效果。以H.264 為例，升級后的H.265 信號壓縮效率能夠達到H.264 的兩倍左右，在與H.264 的高級版相對比時，若計算的復雜程度相差不大、圖像的質量差異不明顯，H.265 的將碼率下降一半，若復雜度提高，將碼率可降低到原來的1/4 左右。市面上最先嘗試使用H.265 編碼技術的硬件可能會存在一個普遍的問題，即缺少main 10profile 對UHDTV 的支持。當前產品市場上的超高清電視產品上少有安裝H.265 型號解碼器的案例。

2.2.2 傳輸技術

超高清技術推動電視產品進行新的產業升級階段，在發展過程中，最大的問題就是如何有效對超高清傳輸技術進行升級。從技術發展的狀態看，在傳輸技術方面的研究成果可比較有限，技術發展較緩。超高清廣播測試活動事先在衛星電視、有線電視等領域開始，在歐洲、亞洲以及北美的部分國家已有超高清電視頻道問世。雖然超高清的電視頻道在世界范圍內的普及程度還不足，但在日本、美國、中國等，相關的研究、測試活動進展順利，開展的頻率也逐漸上升。目前的超高清電視頻道主要用來播放紀錄片和超高清影片。平昌冬奧會、東京奧運會等大型體育賽事，也已經或計劃使用超高清技術進行賽事現場直播。

超高清電視傳輸技術方面的研究成果頗多，新的傳輸技術在超高清電視領域的研發、測試中得到驗證。使用最頻繁的兩種類型分別為互聯網傳輸技術和IP 網絡傳輸技術。其中網絡傳輸的實現更為簡單，自帶流媒體服務，技術要求不高，且不涉及大規模的更新，很多主流的視頻平臺已經開始提供超高清點播業務。IP網絡傳輸技術帶來了IPTV服務，已經在不少國家得到實現。

2.2.3 終端設備

在整個超高清技術領域中，終端設備的研究最為深入，發展情況也最佳。市場中已有大量超高清電視產品和超高清電視機頂盒。例如，第一款超高清的終端設備來自東芝。該終端設計為55 寸，首次實現了裸眼看3D 的視覺效果。之后的幾年中，各大電視廠商紛紛推出不同屏幕尺寸的超高清電視設備，市場占有量不斷攀升。近年來，超高清電視的生產技術更加成熟，在售價上更趨向平民化，相對應的市場銷量也大幅度增加。有調查提出，預計發展至2020 年，超高清電視在電視品類中的銷售占比將達到60%以上[3]。從世界范圍看，我國對超高清電視的需求量最大，市場空間廣闊。每年，僅發生在我國的超高清電視出貨量就占到世界總量的1/2。來自2015 年的數據，當年我國超高清電視銷售量突破260 萬臺，相較去年上升244%。

2.3 超高清技術在平昌冬奧會中的應用

2018 年日本平昌冬奧會中，首次實現體育賽事的大規模超高清轉播，短道速滑、花樣滑冰、冰壺、滑雪、速度滑冰等項目實現了全程超高清轉播。在整個冬奧會的過程中，日本方面還多次嘗試使用8K信號進行賽事轉播，以為東京奧運會做充分準備。在韓國，由SBS、KBS、MBC 主流廣電單位聯合，首爾、江陵以及平昌三座城市實現了超高清體育賽事轉播信號的全覆蓋。在美國，NBC 公司將全部超高清賽事信號傳輸回美國，再利用衛星網絡將信號發散。雖然賽事播出延遲24h，但卻實現了更大范圍內的接收。在我國，中央電視臺選擇加盟的方式，直接在轉播中心進行超高清賽事節目的采編工作。共收集到節目素材近600h，對素材進行多元化的剪輯、編輯，為國內觀眾帶來多項精品超高清賽事節目。過程中，我國突破多項技術難題，給央視超高清頻道的打造積累大量技術經驗。2022 年，冬奧會將在我國北京召開，超高清技術在體育賽事中的應用將迎來又一發展契機。

3 結論

超高清技術與電視產業的融合已成為社會發展的必然趨勢。作為最能發揮超高清技術優勢的體育賽事類電視節目，大型體育賽事的召開將進一步推動超高清技術在體育賽事播出中的應用和普及。研究其具體的應用情況，為電視觀眾帶來更優質的體育賽事觀看享受。