4K超高清有线电视网传输技术的研究与实现

张爱利

摘 要 随着网络信息技术大范围普及和应用，4K超高清电视利用有线电视网进行内容传偷。对4K超高清有线电视网传输技术进行研究分析，研究传输技术的整个传输过程，对其中涵盖的数据编码、高阶调制、4k显示和传输协议进行分析研究，并对该传输技术进行实现研究实现过程，使得超高清电视网传输的信息更具有视觉上的逼真感，更加符合人们的视觉感受。

关键词 超高清；电视网传输；有线电视；

中图分类号 TN919.3 文獻标识码 A 文章编号 1674-6708（2019）226-0089-02

4K高清有线电视是屏幕物理分辨率达到3840×2160像素的电视，4K超高清电视网的分辨率是全高清电视网的4倍，加上传输帧速率的提升，超高清电视的总数据量应为全高清电视的4倍以上，也就对传输技术提出更高的要求[ 1 ]。4K高清有线电视网传输不仅能够还原电视节目质量，还可以稳定电视信号，进而丰富大众的精神生活。

1 4K超高清有线电视网 传输技术的研究

要想实现4K超高清有线电视网传输技术需要经历“编码—调制—传输协议—显示播放”的一系列过程，具体就是将4K的超高清的图像和视频信息进行数据编码达到可传输的状态，调制好后利用物理介质进行传输，传输到用户端后解码并在用户的电视机上进行投放和显示[ 2 ]。有线电视网数据传输技术的发送和接收流程如图1所示。

1.1 数据编码

由于超高清图像占用带宽比高清图像高出四倍以上，铺设专用的光纤传输线路成本较大，利用有线传输超高清数字电视信号需要提高视频压缩效率，即采用H.265高效视频编码标准。4K电视清晰度优化的同时，帧率和数据量也会相应提升，在传输之前要对信道中的视频数据进行压缩编码处理，压缩编码为H.265，这种编码标准能够大大的提升压缩效率，相比于其他的视频编码方式，视频编码率会提升一倍。H.265编码技术采用基于内容的方式来表示视频数据，从而使得H.265具有更高的效率，具体的编码过程如图2所示。

由图2中的流程图可知，将视频信息输入利用H.265编码器进行编码，视频的编码包括视频画面、动态帧、视频连接等视觉信息数据外，还有一些音频信息也需要压缩编码处理，将视频和音频信息转化成数据信息，更加方便信息传输[3]。当数据信息传输完毕后，用户端解码的过程即将编码过程逆运行即可。

1.2 高阶调制

将视频信息进行压缩编码后需要对数据信息进行调制，目前有线数字电视传输采用QAM调制方式，理论上支持多个调制等级共同调制的方式，调制等级数分别对应8、16、32、128、256、512QAM等调制等级。一般调制等级越低，抗干扰能力就越强，但频谱利用率越低，画质也就越不清晰。中国4K高清有线电视网的QAM调制器的调制等级一般选为64QAM，也就是采用64QAM调制方式。调制器处理的有效码率可利用公式1来计算。

公式（1）中Q表示有效编码率，M表示调制等级，经过公式的计算可以将中国一般使用的调制等级带入公式当中即可得出有效编码率为38Mpbs。保持原有H.265编码处理效果，这一调制方式能够实现网络质量和频谱的有效兼顾[ 4 ]。

1.3 4K显示和IP组播

2K转4K技术与显示器面板技术包含在4K显示技术中。当前，应用最为广泛的液晶电视机面板主要采用LCD，LED以及OLED 3种技术。其中OLED在对比度和色阶上具有更高的优势，但三色发光寿命相对短、屏幕尺寸相对小、技术成熟度不高；在多次比较中发现LED比LCD更薄、透光率更高，也就是4K超高清电视网用户设备的首选。通过4K技术当数据接收完毕将数据转换成视频信息后要将视频信息显示在用1979户端的屏幕上，在转换过程中要保证还原视频的分辨率和清晰度。在组内的每一个设备进行同时播放传送的技术，电视网需要同时支持多个设备共同运作[ 5 ]。

1.4 传输协议

对于多媒体数据流传输，提出一种传输协议，这种协议称之为实时传输协议RTP，它是一个标准，RFC3550为其对应的RFC文档。RFC3550是定义了配套的相关协议RTCP，并且定义了RTP。RTP为需要实时传输的多媒体数据提供端到端的实时传输服务。实时控制协议RTCP提供与传输应用的数据流相关联的控制流。它的主要功能是监控网络服务的质量并将结果返回给服务器以同步多媒体数据。传输协议的具体结构如图3所示。

RTP/RTSP实时传输是对HTTP传输的改进，相比之下，其优点包括终端可以在接收到第一帧多媒体数据简单处理并且播放，因此多媒体播放具有实时性能，并支持暂停、快进和快退等管理功能。

2 4K超高清有线电视网传输技术的实现

建立有限电视网模拟实现电视网中的传输技术。实现过程中首先搭建传输设备：多个用户端、服务器端、线路设备、高清显示器等，然后在一个用户端进行操作，操作过程利用有限电视网传输技术为主要技术支撑，对需要传输的视频文件的属性进行记录和重命名，经过编译源程序文件得到可执行文件，遵守传输协议通过电视网线路发送出去。在视频接收端观察接收信息的结果，在用户接收端进行视频信息读取，观察中发现接收到的视频文件的清晰度已经达到了4K超高清传输的标准，相比于其他传输方式更快，充分实现了传输的预期功能且得到了良好的反馈和效果，证实了该技术的可行性。

3 结论

目前，中国观众对具有超高分辨率4K的有线电视传输技术充满热情，大型运营商正在积极推广4K技术。4K技术促进了液晶电视产业，传输和辅助设备产业以及传媒产业的快速发展，也有助于优化产业的发展。积极推动录制4K高清电视节目，4K频道高清有线电视传输系统也实现了我国现有经济结构的现代化转型，提高了行业竞争力。未来，仍有必要不断推动技术转让的发展并不断的更新。

参考文献

[1]黄卫，文坤梅.基于改进神经网络的4K超高清图像清晰化技术研究[J].现代电子技术，2017，40（14）：120-123.

[2]胡鹏，齐琪，陈仁伟.RGB与RGBW显示技术的比对验证分析及4K标准化建议[J].电视技术，2017，12（1）：15-21.

[3]韩凌.面向用户需求的有线电视用户离网预警管理系统建设[J].电视技术，2017，41（7）：40-46.

[4]胡晓东.4K超高清电视广播的有线电视网传输探讨[J].中国有线电视，2015（1）：27-29.

[5]吴贤纶.CES2014上关于4K级超高清电视的探讨和演示[J].有线电视技术，2014（2）：9-16.