8K超高清電視技術發展現狀及趨勢

◎蔡元磊

(煙臺廣播電視臺，山東 煙臺 264000)

信息技術在很大程度上促進了電視發展，尤其是互聯網技術的普及與應用，人們可以隨時隨地觀看自己喜歡的電視節目，為此，人們對電視的畫面、聲音也提出了更高的要求。而8K 超高清電視的出現，無論是在色域范圍還是在像元素方面都發生了明顯改變。此外，8K 高清電視的像素優勢也較為明顯，傳統高清電視只有200 萬像素，而8K 電視可以達到3 300 萬像素，視覺反饋效果極佳。

一、8K超高清電視的關鍵技術

超高清電視(UHDTV)，包含了4K 超高清電視、8K 超高清電視。與傳統高清電視(HDTV)相比，在像素上，4K 超高清電視3 840×2 160 是其4 倍，而8K 超高清電視7 680×4 320 則高于高清電視16 倍。除了在像素數上超高清電視成倍增加之外，其優勢也體現在其他性能方面，比如色彩還原能力、亮度動態范圍、再現色域范圍等等，8K 超高清電視在諸多方面都表現出了非常明顯的技術優勢。本文主要具體分析其關鍵技術。

(一)分辨率

普通高清電視分辨率為1 920×1 080 像素，但是4K 具有3 840×2 160 像素的分辨率，而8K 電視具有7 680×4 320 像素的分辨率。其中4K 作為當前電視屏幕分辨率的主流，而8K電視屏幕則是未來發展方向。8K 分辨率是4K 電視的4 倍，是普通高清電視的16 倍。如果用8K 電視看普通高清視頻，畫面只能占到屏幕總面積的1/16。一般情況下，在4K 超高清電視畫面每幀圖像中，大約有829 440 個像素，相比之下，8K 超高清電視圖像中，則達到33 177 600 個像素，增強了人們看電視的感受[1]。顯示屏分辨率，主要指的就是屏幕圖像精密度的指標，簡單說，就是顯示器所能顯示的總像素。在屏幕上，點、線、面之間由于是由像素組成，當顯示器可顯示的像素越多，則呈現的畫面就越精細，此時同一屏幕區域內可以呈現的信息就越多，因此，分辨率這一性能指標非常關鍵。總之，分辨率越高，則越清晰，細節越豐富。

(二)觀看距離

電視分辨率不同，觀看距離也存在不同，只有選擇適宜的觀看距離才能更好地獲得高質量電視節目觀看感受。一般我們看電視通常都會花較長時間，只有選擇合適的尺寸才能獲得更佳的觀看效果，若尺寸偏差大，會直接影響到觀影感，同時，長時間的觀看也會導致視覺疲勞。所以建議大家應當合理測量一下觀看距離，更好地確定需要的電視尺寸。對于電視機及其觀看距離的計算，應當按照最大電視尺寸(英寸)=觀看距離(厘米)÷3.736；最小電視尺寸(英寸)=觀看距離(厘米)÷6.227 進行計算。如果非常注重觀影感受，也可以利用更為專業的公式進行計算、考慮，即顯示器材最佳觀賞距離、分辨率與屏幕畫面高度三者的相關公式：最佳觀賞距離(公分)=屏幕高度÷垂直分辨率×3 400。

二、8K超高清電視的技術特點

時下，從手機平板、電腦電視，到高樓大廈外墻的高清大屏，隨處可見的屏幕早已是人們日常生活中不可或缺的一部分。科技時代，電視大屏與小屏共同發展。縱觀過往發展歷程，無論是電視傳播環境還是傳播方式都在很大程度上出現了重大變革，尤其是互聯網技術、信息技術的發展，推動電視逐步向網絡化、數據化方向發展。電視技術正在充分與互聯網之間進行融合，從而有助于提高電視制作效率，提高了傳播效果。當前，人們可以隨時隨地利用手機、平板電腦等移動設備，連接網絡后便可自由順暢地觀看電視節目，真正意義上實現了隨時隨地看電視。而大屏電視機的生產技術也呈現出明顯改變，不僅電視尺寸逐步加大，而且電視整體質量也在逐步提升，在此背景下，普通的高清電視已經無法迎合當代用戶需求，由此催生出了超高清電視，在適應、推動超高清電視持續發展中，國際電聯給予了高度重視，結合實際制定了相關超高清電視標準，其中在標準動態范圍(SDR)、寬色域的超高清電視[2]以及高動態范圍視頻的技術參數方面，明確了相關內容，這也是當前超高清電視技術主要標準，下文主要側重分析8K 超高清電視在技術方面表現出的特點。

(一)像素數量明顯提高

分析可知，傳統高清電視像素為200 萬，相比之下，4K超高清電視達到了830 萬，而8K 超高清電視在像素方面達到了3 300 萬。這一數值對比，可以直觀看出像素數值的明顯變化，從而更好地對比8K 超高清電視、4K 超高清電視、高清電三者在像素數量方面的差異性。無論是水平視角還是垂直視角，8K 超高清電視與高清電視相比，在像素數上是其4 倍，總像素數量則為16 倍。

(二)超高清電視重現色域范圍大幅度提升

例如，CIE1931 色域范圍，也就是肉眼能夠看見的顏色范圍，將這一范圍作為參照對象，超高清電視在覆蓋范圍上，高出高清電視一倍之多，足以說明超高清電視的可再現的色域范圍，有了明顯提升。比如，現階段市場上銷售的4K 電視，當其與其他高清電視機對比后，可以發現顏色上有著明顯區別，4K 電視要更加自然、鮮艷、真實[3]。

(三)像素深度

從像素取樣深度看，高清電視多為8bit，也有10bit，而超高清電視在像素取樣深度上，卻可以達到10bit，甚至12bit。數值上的對比能夠直接反映出亮度層次，像素深度數值越大，層次性越豐富，電視節目細節展現也更為細膩、真實。

總的來說，8K 超高清電視與高清電視相比，并非像素數量上的單一變化，而是在畫面質量上有了大幅度的飛躍。很多人對8K 超高清電視技術特點的描述，定位在了更多的像素、更快的像素、更好的像素上。

三、8K超高清電視技術標準現狀

通過上文分析可知，通過對比4K 超高清電視和8K 超高清電視，不難發現，二者在畫面質量、像素顯示方面，發生了明顯變化，8K 超高清電視幾乎為4K 超高清電視像素的16 倍。除此之外，在色彩范圍、色彩還原度、亮度范圍等方面都發生了巨大改變。由此可見，8K 超高清電視技術在日后市場發展中具有較為廣闊的發展空間。現階段，在我國高清電視行業發展中，主推的格式為1 920×1 080/50I，但由于電影膠片制作、存儲、交換等環節的需求，為促使高清電視滿足其特性，業內專家增加了1 920×1 020/24P 內容。基于兩種電視參數信息對比下，不難得知，超高清電視主要就是沿用了傳統高清電視中一些參數，但繼承了傳統電視的所有功能性關鍵點，并在此基礎上，著重優化、改進了關鍵參數。和以往高清電視分辨率對比，4K 與8K 超高清電視成倍提升，可以顯現出更多的內容。此外，再加上二者的實際采樣深度、采樣頻率的顯著變化，促使超高清電電視在色彩顯現方面更加豐富，人們在觀看過程中也能夠獲得更為豐富的視覺色彩體驗和感受[4]。尤其是電影、電視節目的播放，當圖像越是清晰時，呈現出來的圖像效果越好，帶給人們更為強烈的視覺感受，但在高頻運動中，卻可以借助幀頻不斷降低畫面閃爍的頻次，進而提升視覺觀看效果。

而對于8K 超高清電視技術標準，一般涵蓋了接口標準、節目制作標準、編碼傳輸標準、測試標準、實施應用標準等幾大類別。根據當前現有應用標準看，與傳統模式下的電視節目制作相比，超高清電視節目在制作過程中發生了明顯改變，尤其是剪輯流程，相對要更加復雜些。針對此，為了進一步推動、指導超高清電視節目的制作和發展，根據國際電聯報告內容，在各個細節方面進行了明確規定，其中包含了該技術的信號參考電平、曲線轉換率、色域轉換方法等內容，這使得超高清電視技術的應用、實踐有了統一的參考標準。正常情況，分析超高清電視系統可知，除了節目制作與播出、信源編碼等環節之外，也涉及到了網絡傳輸、接收解碼、圖像顯示等部分，而從我國現階段針對超高清電視技術實際使用情況看，主要問題在于如何選擇最為適宜的多種參數，同時，還要保證接口之間能夠科學適配、相互協同。針對此，我國有關部門為了最大限度為超高清電視節目正常制作、傳播運輸保駕護航，滿足用戶收看電視節目的多元化需求，早在2018年就已經明確頒布了超高清電視技術實施應用指南，這一技術標準的明確，為促進8K 超高清電視節目的制作播出、編碼、傳輸、解碼等環節順利實施，提供了技術參數選取重要參考價值。

四、8k分辨率是電視行業的發展方向

從近十年來電視制播領域變化情況看，電視制作逐步呈現出網絡化、數據化發展狀態。以往電視傳播方式主要是通過開路播出、有線電視，而后逐步發展為衛星廣播，最終實現IP 網絡傳播。也正是這一背景下，促使電視技術發生了巨大變革，逐步從高清向超高清發展。從近些年國內外市場看，4K 設備已經逐步成為市場主銷設備之一。比如，4K 家用攝像機、帶4K 功能的數碼相機，還有眾多具備4K 拍攝能力的手機等，成為了人們生活重要組成部分。而隨著4K技術、產品的逐步成熟，會很大程度上推動8K 技術以及相關產品的發展。日前，由長虹8K 電視帶動的整個彩電市場迎來開門“虹”。根據奧維云網發布的中國彩電市場月度監測報告顯示，2021年，長虹8K 電視在8K 電視市場中銷量份額達78%。除此之外，從京東品類銷量排行榜看，8K 電視銷量前三名，分別是55 英寸、65 英寸和75 英寸的D8K。這一點從2018年NAB、CES 兩大展會可以看出，展會中8K 超高清設備的生產廠家明顯有逐年增加趨勢，所生產的產品數量、種類也日漸多元、豐富。部分企業生產的8K 設備在原有單個設備基礎上進行了升級，實現了與其他設備組合，以應用系統呈現。由此可見，8K 超高清電視技術將會充分借助4K技術的帶動、引領，創新發展，并且在短時間內會進入快速發展時期。

五、8K超高清電視發展中存在的不足

截至目前，4K 電視機在中國已經占據較大市場，得到不錯的發展，但隨著8K 超高清電視逐步發展，電視內容方面暴露出的匱乏問題日漸凸顯，需要在日后發展應用中解決節目內容問題，從而滿足頻道內容播出需求。從當前我國4K 電視節目播出情況看，其中部分平臺播出的超高清節目，也只是停留在風光紀錄片、電影、體育比賽的點播上。此外，我國央視曾嘗試播出4K 超高清節目，也僅能提供冬奧和春晚節目內容的播出服務，這些節目內容由于不充足，形式單一，很難滿足一個頻道持續性播出需求。因此，我國電視節目制作應高度重視超高清電視節目，不斷提升制作能力，在具體實踐中需要從多個方面部署。美國好萊塢拍攝的《銀河護衛者2》電影，其中就應用了8K 技術[5]，雖然豐富了節目內容，但與技術快速發展程度相比，內容短板問題依舊存在，有待加強。剛剛結束的北京冬奧會中，便首次利用了8K 超高清技術直播，從開閉幕式到轉播重要賽事各個環節，都發揮了8K 超高清技術。為大眾提供了借助戶外大屏和8K 電視便可獲極致視聽體驗的機會，這也今年“科技冬奧”最大的一個亮點。在8K 超高清技術的應用下，也極大地加強了消費者對于8K 電視的全面認知，很大程度上推動了品牌積極布局8K 電視市場。可以說，冬奧熱潮為中國8K電視產業鏈注入活水，在中國日后8K 電視市場規模發展將會迎來新的春天。

六、結語

基于當前我國廣播電視技術持續發展背景下，需要立足當下數字電視發展趨勢，迎接8K 超高清電視技術的新一輪技術優化與升級挑戰。通過本文的分析，希望能夠進一步推進超高清電視技術變革，引起國家廣播電視部門重視，從而不斷推進我國電視事業發展。