4K超高清電視關鍵技術及其發展趨勢分析

鄧思強

在4K超高清技術發展逐漸成熟的背景下，超高清逐漸進入人們的視野。國家出臺的有關4K業務發展政策也給4K超高清電視的發展提供了有效的支持。所以從我國4K超高清電視的發展形勢來看，相關的節目制作效果不斷提高，相關部門要加強對政策的扶持，加強科學規劃，進而促進電視行業的持續健康發展。

1 4K超高清電視應用現狀分析

在當前的高清電視行業發展中，關于4K超高清電視的運用技術逐漸走向成熟。自2014年韓國開通首家4K超高清電視頻道開始，就逐漸有很多國家開始投入 4K 超高清電視的使用。到了2018年，我國也開始運行4K超高清電視，到今天4K電視的使用基本已經實現了普及。就正在運行的4K超高清電視頻道而言，可以覆蓋種類的節目。其主要是體育類節目和文藝娛樂節目居多。基本上體育類節目可以占到所有節目比例的20%左右。新聞節目占據的比例相對較小。而且從目前的4K超高清電視運營經驗來看，其節目的效果遠遠地超過了普通的電視。而且4K超高清的運行速度和覆蓋面都比較廣泛，比普通節目更有優勢。但是當前整個地面的傳播方式要想實現無線，還得進行大量的試驗，要想真正的實現使用還需要經過一段時間。在目前的4K超高清頻道播放中，即使是開播量不斷增加，但是相關的節目來源不多。這是一個較大的缺陷。所以，整體的節目播放數量還難以達到社會的需求。就我國目前的發展形勢而言，基本參與運營的都是各個通信運營商和不同設備的生產廠商，很多大型的電視臺還沒有參與其中。所以整體的運行效率會受到片源缺乏的限制和設備性能的影響，廣東廣播電視臺綜藝頻道是全國首個省級電視4K超高清頻道。為解決片源缺乏問題，廣東大力扶持超高清節目內容創造生產，引進從內容采集到制作、從生產到銷售、從轉碼到分發的全鏈條4K節目生產線，同時，為地級市廣播電視臺配備4K拍攝設備，提升地市級廣播電視臺4K內容制播能力和節目源供給能力。將帶動全省每年10 000小時的4K內容生產制作，解決廣東省4K節目源供給短板。目前還有很多4K 超高清節目不能實現 HDR的制作，也無法實現應有的節目質量。所以4K超高清電視的發展條件有待提升。

2 4K超高清電視關鍵技術

2.1 視頻處理技術

在4K超高清電視的發展模式下，超高清電視的運行信號數據比應該保持在16Gb/s左右。在運行模式保持在8k的時候，其速度應該實現在24Gb/s左右。同時在8K運行模式中，數據速度可達16Gb/s。只要其在這些速度下進行傳輸，就不能實現對編碼進行有效的壓縮，去需要進行一定的技術更新。因此，后期為了滿足相關標準的要求，實現對圖像質量的提升，相關技術就把碼率下降到了50%。由此可見，在4K的運行模式下，要想滿足H.264標準的相關要求，就要將視頻制作在30幀每秒，而且其還可以在40Mb/s的條件下進行壓縮，假如根據相關的HEVC 標準，其可以達到20Mb/s的運行范圍內。

2.2 音頻處理技術

4K超高清技術在對空間立體聲進行構建的時候，直接會產生3層的換聲場下層兩側實現2個低音聲道的增加，從而實現22.2的自然聲環繞系統。其和當前的7.1聲道系統進行比較，一個最顯著的不同就是其可以生產出完全的三維化，這種聲音感覺起來具有更加真實的現場感，猶如身臨其境，讓人可以享受到一種前所未有的聽覺沖擊。同時，對于音頻的數據率也不能忽視，這種數據率可以達到每聲道48kb/s。如果按照 24bit的采樣制作內容，其音頻的數據率就能夠達到28Mb/s，在實現對音頻的壓縮處理以后，會產生大于2.8Mb/s的數據率。另外，Dolby與DTS的多聲道環繞聲立體技術和系統正在不斷的進行開發，而且其不斷的適應有關標準。但是其在家用的條件下，22.2的聲道不一定可以實現各種適應的要求。因此，在對MPEG 環繞聲進行制作的時候，還要不斷的重視其使用的兼容效果，讓其應有的單聲道系統與立體聲得到有效的更新。在對其進行編碼的時候，也要密切的重視各種音源度與聲道間的相互關聯性，必要的時候讓其實現混音處理，從而使多聲道音頻的錯誤實現有效的減少，讓4K超高清電視的聲音效果得到有效的提高。

2.3 網絡傳輸技術

在信息技術不斷發展的背景下，利用電信寬帶對互聯網模式進行支持，可以實現讓光纖到家來對多種交互模式進行傳播，換言之就是利用交互式網絡給不同的家庭用戶提供多方面的多媒體交互服務。讓用戶在對IPTV的應用中，實現對多媒體技術和通訊技術等內容的利用。4K超高清電視的用戶只要運用個人的電腦機頂盒就能實現對節目的接收。這種新型的技術可以實現視頻與網絡服務的同時進行，用戶可以在不斷的運用中進行有效的互動和點撥、在線交易、在線游戲等，從而實現用戶多方面的發展需求。比如：美國的一家公司就是利用相關的編碼技術，實現了對互聯網的4K串流，讓其在一定條件下可以達到對超高清電視的傳輸。而且隨著4G超高清技術的發展，網絡的傳輸質量不斷的實現提高，這在一定程度上也使得各種媒體的融合需求得到滿足，讓有效的資源得到合理的整合，讓超高清電視不斷獲得發展。

2.4 有線與光纖傳輸

隨著信息技術的不斷發展，不同用戶對高清電視有著不同的需求，所以將有限制的網絡機頂盒進行安裝使用，就可以滿足不同用戶對信號的需求。而對有線信號進行傳輸的時候主要需要使用的就是光纖網絡，因為光纖是現階段最好的一種傳輸工具。這種工具不僅具備較大的容量，而且頻帶也比較寬，相比其他工具傳輸效率更高。同時作為一種原始的網絡視頻和圖像傳播介質。其可以利用光纖對視頻信號進行傳輸，進而讓傳播的數據更加連續有序，視頻的畫面更加及時，對于數據的保存也更加安全，能夠有效地促進數據保真需求的提高。但是當前，簡單的一路光纖還只是可以實現對幾路到幾十路的不壓縮視頻數據傳輸。所以對于光纖線傳輸技術的提高，能夠讓一路的單模光纖線中上百路或者上千路的高清視頻數據信號得到傳輸。因為超高清圖像所具備的帶寬是高清圖像4倍左右，所以對于光纖線路的傳播成本較大。在對其進行運用的時候，還要把視頻的有關壓縮效率進行改變，進而讓其可以達到高效的編碼要求。

3 4K超高清電視發展趨勢分析

在當前科學技術迅速發展的背景下，4K超高清的電視分辨率也在逐漸的普及，同時該電視的清晰化分辨率和使用效果也在不斷地優化，進而給消費者帶來更加清晰的視覺感官效果。而且當前，世界各國都非常重視4K超高清電視品牌的創新和建設，同時也在逐漸的從高清電視使用形式向全4K高清電視的普及過渡，人們不僅僅只是追求色彩的完善，更加重視對精致畫面的不斷追求。而且伴隨著超高清電視影片的不斷發展，4K超高清電視會變成人們的最佳選擇。由此可見，日后的超高清電視既要可以滿足觀眾對于節目的高品質觀看需求，隨著5G時代的到來，可以滿足其智能家居控制的高清顯示系統，可以讓其具備更多的現實需求。讓電視可以像手機一樣，隨時隨地可以讓用戶和外地親戚朋友進行高清暢通的視頻通話，還可以適時地對家中空調、冰箱等智能電器的實際使用狀態進行控制，對于家中寵物和家人等情況也可以進行了解。這就是4K超高清技術的發展趨勢。

4 結語

綜上所述，隨著4K超高清電視的不斷發展，人們的生活質量得到了很大的提升。但是在實際的發展過程中，該技術的發展還受到了多方面因素的影響，生產成本也相對較高，節目資源也相對有限，所以還需要相關技術部門不斷進行技術的完善和政策的支持，進而為4K超高清電視的發展創造有力的條件。