融媒體背景下4k視音頻信號傳輸發展研究

楊三

【摘要】? ? 隨著計算機技術的高速發展，原本傳統的高標清電視已經失去大量市場，被4K等超高清電視所取代。現代人對所接收的音視頻的清晰度、速度以及質量都提出了更高的要求，這一方面給音視頻信號傳輸技術帶來了嚴峻挑戰，另一方面也是視音頻傳輸系統進一步發展的動力。本片文章旨在通過對目前融媒體發展背景下4K視音頻信號傳輸的發展現狀及其他相關內容的分析，基于此提出對4K信號傳輸技術發展的展望，為相關研究提供參考。

【關鍵詞】? ? 融媒體背景? ? 4K信號傳輸? ? 視音頻傳輸

引言：

在媒體融合的大背景下，IP技術與SDI技術不斷創新發展，4K等等超高清技術使得音視頻傳播向著更加遠程化、高速化、集中化的趨勢發展。4K等超高清電視的出現讓4K技術發展更加火熱，目前國家已經制定4K技術規范，相關技術的發展逐漸走向完善。但是技術發展更新迭代，目前市場上很多公司甚至推出8K超高清顯示器，這給4K在新時代的發展提出了嚴峻挑戰，為提高4K技術音視頻傳輸在市場上的競爭力，4K在音視頻傳輸技術中的應用亟需創新發展。

一、4K技術的概念

4K技術建立在4K分辨率的基礎之上，涉及EIDR（高動態）以及WCG（寬色域）兩大部分內容，相比于傳統的標清分辨率 720×576 而言，4K電視的分辨率得到了顯著的提升，達到了 3840×2160水平，而受行業技術的發展，甚至衍生出了8K電視，其分辨率達到了 7680×4320。

相比于普通圖像而言，全新的 EIDR 高動態范圍圖像在技術上實現了較大的突破，它可以呈現出更寬廣的動態范圍，所涉及到的圖像細節更為豐富，以若干個曝光時間為基準，從而得到了與之相對應的LDR圖像，在此基礎上進一步合成出 EIDR 圖像。基于此，4K信號傳輸使得呈現出來的畫面更加真實，視覺效果極好。

二、傳統視音頻傳輸系統存在的問題

在傳統的視音頻傳輸系統中，相關工作人員可以通過對系統及信號的控制去過濾音視頻的傳輸信號，因此安全性、可靠性以及專業性都比較高。但是其中也存在一些問題。

2.1系統建設成本高

傳統的音視頻傳輸系統通過對傳輸信號以及整個系統的人工控制確保傳輸的有效性，因此在建設過程中需要投入較多的人力物力，建設成本很高;目前，如果要在傳統音視頻傳輸渠道中引入IP傳輸技術，難度也較大，需要的花費高昂;傳統的信號傳輸系統同時也需要進行系統維護，在此過程中需要投入大量運營費用。綜合看來，傳統音視頻傳輸系統建設成本偏高。

2.2傳輸靈活性不高

傳統的音視頻傳輸在建設之初就已經形成相對閉合的系統了，能夠實現獨立的音視頻信號傳輸。目前出現較多的新興的互聯網絡以及IP網絡傳輸技術，但是傳統視音頻傳輸技術由于相對封閉無法與這些新型技術進行連接，更無法實現共享，傳輸靈活性難以提高。

2.3未來發展競爭力弱

由于傳統的音視頻傳輸技術的建設成本高以及系統相對閉合、靈活性不高等原因，進一步造成傳統傳輸系統很難進行轉型升級;再加上目前新興傳輸技術例如4K音視頻傳輸技術等的高速發展，搶占了大量市場，使得傳統音視頻傳輸系統受到挑戰，競爭力相對較弱。

三、融媒體背景下的4K視音頻傳輸技術

3.1全系統光纖集成技術

在4K視音頻傳輸過程中，全系統光纖集成是保證傳輸順利的一項重要技術。在此技術條件支持下，工作人員可以對整個系統進行總體規劃，設計框架，同時還可以使用主備冗余與擴展預留的單模多芯光纖進行功能空間布線。全系統光纖集成技術還可以實現相鄰功能空間信號傳輸模塊的調整或者更換，以此來解決電視展示與轉播等系統間進行信號傳輸過程中存在一定差異性的問題。例如在一場體育比賽節目中，電視轉播、媒體報道與包裝展示等模塊就可以利用全系統光纖集成進行實時交互傳輸與共享。

3.2 IP系統

IP 系統是一種可以在保障視頻傳輸的信號質量的基礎上對視頻進行潛壓縮的一種形式，是目前融媒體背景4K音視頻傳輸發展的重要方向。通過IP系統設備能夠將網絡設備控制與數據分離，可以輕松進入各類平臺，給用戶提供更多并且可以不斷擴充的平臺去獲得視音頻內容分，同時可以提高的用戶的視覺體驗;用戶可以通過種類豐富的多媒體設備平臺自行選擇最感興趣或者最方便的平臺進行觀看，在IP系統的支持下各類設備可以進行交互，實現高效的信號傳輸，提升用戶的使用感;在IP系統的支持下，視音頻傳輸更具針對性，能夠滿足融媒體背景下用戶的個性化需求，用戶可以自行控制流量的使用，能夠更加靈活的運用多媒體設備滿足自我需求。IP技術雖然起步比較晚，但是由于自身的優勢獲得了高速發展，目前成為4K視音頻傳輸系統未來的發展方向;有關研究者與工作人員也都在積極創新相關技術，使得IP技術的實用性、安全性都在不斷發展。

3.3視音頻信號接口

目前4K視音頻信號的傳輸主要是依賴HDMI信號接口。HDMI信號接口是一種純數字方式、且不需要提前對傳輸的信號進行轉換的接口，因此跟其他傳統的數字接口相比更加的快捷方便。同時，HDMI信號接口帶有HDCP功能，這種功能可以實現對有著作版權的視頻內容的審核，避免這些內容在不被授權的情況下傳播，對原創作者造成侵權，維護數字傳播的穩定性。HDMI音視頻信號接口在信號還沒有傳輸之前不用進行D/A或A/D轉換，在此條件下可以擁有更多的空間后期進行升級。目前伴隨著4K技術的發展，我國對4K音視頻傳輸系統的建設也提出了更高的要求，在技術的更新迭代之下，HDMI接口也不斷地進行升級轉型，先當前最新的HDMI接口，其單通道最大分辨率可以達到4096×2160p/60Hz，最大帶寬可以達到18Gbit/s，最大色深也能夠穩定在48bit/px。

四、融媒體背景下4K視音頻信號傳輸未來的發展

4.1與“5G+AI”結合實現萬物互聯

5G信號傳輸技術目前已經實現從人人連接轉變為人物連接、物物連接，從而建立一個人與人、人與物、物與物全面互聯的時代。5G的傳輸速度超過10Gbps，每秒的下載速度可以超過1.25GB，是目前使用的4G網絡的幾十倍乃至上百倍。在4K信號傳輸中，5G可以幫助其實現更快速度、低延時、低耗地運行，同時5G的泛在網是實現4K超高清視頻傳輸的重要保障。將4K與5G、AI人工智能技術結合起來，就等同于是以智慧物聯改變世界、改變生活。通過技術互聯，“5G+4K人類的生活中充滿智能與高科技，許多事情可以以互聯技術代替去實現。比如說在家庭安全防御領域，5G可以實現實時監控視頻信號傳輸，幾乎毫無延時，同時5G使用的成本目前也正在下降，可利用門檻越來越低，這也可以節省4K信號傳輸建設成本。

4.2升級視音頻信號接口

信號接口作為音視頻傳輸的重要環節，在4K信號傳輸系統建設中需要重視。在全系統光纖集成設計時引入 Dante 接口，可以為光纖網絡交換機提供良好的運行環境， 在管理控制系統的作用下能夠實現統一調度， Dante 接口可以實現對音頻信號的高效傳輸與分配作業，精簡了所需的音頻信號轉換設備數量，同時也避免了阻抗、隔離等較為棘手的問題，借助于網絡的方式便可以實現全系統的音頻信號調度，此時系統具有更高的靈活性。

4.3應用SDN與PTP

4K視音頻信號傳輸雖然目前已經優勢凸顯，具備較高的傳輸速度，但是速度不是唯一的衡量標準，傳輸的質量才是最為重要的因素，因此要十分重視4K音視頻傳輸的質量問題。為了保證信號傳輸的質量，可以在其中使用SDN技術，SDN指的就是以Emulex網絡為基礎，通過充分利用OPen Flow技術，徹底分離網絡設備控制面和數據面，能夠實現精準控制網絡流量，保障網絡具有較高智能化的一種軟件定義網絡。此外，PTP也是一種保證音視頻傳輸技術的重要網絡，它是建立在以太網基礎上，具有異步特性的一種協議，具有很強的精密性，可以有效同步以太網中的各個時間節點，從而保證信號的各個節點的質量傳輸，進一步提高4K音視頻信號傳輸的精密性、精準性，有助于保障4K音視頻信號傳輸具有較高的質量水平。

4.4向IP系統轉換

IP系統技術與SDI系統技術都是4K視音頻信號傳輸中的重要技術手段。但是由于SDI很久以來都是主流傳統的視音頻傳輸系統，在很長時間的發展中該技術已經比較成熟，大量的實踐之下其中存在的問題也比較少，因此我國目前大部分的電視還是在使用SDI 系統。此外，在SDI技術之下，信號的傳輸是沒有進行壓縮的，為此信號的質量也相對較高，在實際的視頻播放過程中很少會出現明顯的信號傳輸問題比如延遲、丟幀。SDI技術同時也對視頻制作人員提供很多便利。綜上所述，基于SDI技術的自身優勢以及普遍應用，目前應用比IP技術更多。為了促進4K音視頻傳輸技術的發展，要更加重視IP系統的建設，要向著IP技術的方向去發展。IP技術雖然不及SDI技術的成熟，但是與SDI相比也具有很多的優勢，例如應用IP技術可以降低信號傳輸系統的建設成本，具有更強的靈活性，可以通過節省空間給后續的升級提供條件，具有可擴展升級性，在融媒體背景下，不論是受眾還是用戶都具有個性化需求，IP技術系統的建設就可以有效地滿足人們的個性化需求。

五、結束語

目前在融媒體背景下，國內的4K視音頻傳輸系統建設尚處于發展初期，其內容的建設、技術升級以及運營管理各個環節都還需要進一步地探索，逐步實現發展。隨著信號傳輸技術的不斷發展，目前市場上已經出現8K傳輸技術，這可以看出4K信號傳輸的技術面臨嚴峻的挑戰。為此，相關研究人員要善于利用全系統光纖集成與SDI傳輸技術、IP系統等，為實現4K視音頻信號在融媒體時代下的高效傳輸創造更加有利的條件。同時，4K視音頻傳輸技術還要結合中國的實際國情，立足于實際，嚴格遵守國家的相關要求，運用SDN與PIP，保障信號傳輸的質量;促進5G、AI等技術和4K技術的融合，推動4K視音頻信號傳輸技術的可持續發展。

參? 考? 文? 獻

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