8K超高清电视技术发展探析

孙家琪

【摘要】对于我国媒体事业发展而言，视听传播技术是关键，为用户呈现出更加清晰的视频是广播电视行业发展的主要方向。本文介绍了8K超高清电视技术和8K超高清制播系统，分析了8K超高清技术发展趋势，结合作者工作经验提出了8K超高清技术发展的合理建议。

【关键词】8K超高清;系统;技术;发展

中图分类号：TN92                            文献标识码：A                            DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.03.007

伴隨着科学信息技术的不断进步，广大人民群众对信息质量要求也在进一步提升。电视，作为能够满足人们对于信息的获取需求，能够满足娱乐的重要方式，其应用现状与发展趋势的研究具有重要的意义。目前，电视产业可谓是遍地开花，尤其是在超高清技术层面上取得了较大的突破，相比一般的高清电视，8K超高清电视无论是在像素、还是在画面上都拥有良好的性能。并且，在显示性能方面也有极大限度的提升。所以，本文重点针对8K超高清电视技术进行分析探讨，希望能够对其未来的发展起到一定的参考价值。

1. 8K超高清电视技术介绍

1.1 8K

相比4K超高清电视，8K超高清电视无论是在像素显示，还是在画面质量上都有着极大的提升，几乎达到4K超高清电视像素的16倍。同时，超高清电视在色彩实际还原度、色彩范围、亮度范围等方面都产生了极大限度的提升。所以，基于技术与未来市场的基本发展来看，超高清电视本身拥有更为广阔的发展空间。最近几年，伴随着网络西新技术的不断完善，随着理论体系的不断完善，电视也迈向了大小屏同步发展的关键阶段。在与互联网技术相互结合之后，电视技术的实际制作效率和传播效率都得到了一定限度的提升，用户就可以按照自身来进行选择，从而可以随时随地观看电视节目，在满足生活水平提升的同时，也能够进一步加大人民群众的实际要求，这样就使得8K超高清电视可以实现像素上的突破，同时也能够实现色域上的扩大。

1.2 8K超高清电视的关键技术

1.1.1 分辨率

在当前的数字电视发展中分辨率是重要参数，电视分辨率越高，其实际包含的像素就越高，图像清晰度也会变高，从而让色彩还原度加强。一般来说，4K超高清电视画面包含了829440/帧的像素，而8K超高清电视节目包含33177600/帧的像素，这样为电视节目观看的观看效率奠定了良好的优化基础。

1.1.2 观看角

一般来说，超高清电视最佳观看角度可以通过tan（α/2）=r/（2n）加以计算。其中，α代表的是超高清电视观看角度;n代表的是超高清电视屏幕与观看距离的高度之比;r代表的是超高清电视的幅型比。4K超高清电视r为16.9，n为1.5，8K超高清电视r为16.9，n为0.75。通过对应的数值代入之后，8K超高清电视的最佳观看角度就可以达到96°，相比4K查高清的58°以及高清电视的32°，拥有极大的优势。

1.1.3 观看距离

不同分辨率的电视，其本身都拥有最佳的观看距离，一般来说4K超高清电视的最佳观看距离是屏幕高度的1.5倍，而8K则是0.75倍。一般情况下，高清电视最佳观看距离为3.6倍。就算是在相同的最佳观看距离之下，8K超高清电视屏幕也要远远超出4K与高清电视屏幕。如，我们以2m为最佳的观察距离，那么8K超高清电视屏幕的高度为200英寸，4K为150英寸，高清电视为52英寸。伴随着电视像素的不断增加，其实际的屏幕也在进一步加大，这样就能够匹配人们对于大屏幕电视节目的实际观看要求。

2. 8K超高清电视技术之制播系统分析

在2020年，基于广播电视总台依托于国家重点实验室，并且和视音频技术厂商取得相互之间的联系，积极开展技术层面上的研究，从而不断的推动超高清技术的创新与发展，其整个研究包含了从最前端的制作开始一直到终端呈现等诸多系统，其本身就具有全流程8K视音频编辑制作以及对应的播出分发能力的表现。

2.1 8K电视演播室和后期制作系统

针对8K超高清电视演播室系统，直接选择SMPTE-2110国际标准，这样就可以满足8K信号的无压缩制作的需求，在系统之中包含的拍摄、切换、字幕包装、放像等都是利用的IP信号，其能够匹配高带宽、低延时的实际处理与传输需求。针对演播室而言，其输出主要是利用的4个12Gb/s的视频IP组播信号流方式，这样就可以满足8K超高清信号的实际传输要求。针对8K超高清电视节目视频，其录制的具体信号格式为HLG/1000nit、7680×4320/50p、10bit、BT.2020色域，其音频格式为5.1环绕声格式。

针对8K超高清的后期制作系统，就可以将8K超高清的原码文件导入其中，然后做好对应的编辑处理，也可以考虑到选择4K或者是高清来进行代理制作。在完成后续的编辑之后，对于成品的工程文件直接传输到精编工作站套片，这样就可以满足对应的调色、编辑、音频文件交互等对应的工作，最终满足高质量的8K超高清电视节目图像的要求。针对其演播室与后期制作系统，具体如图1。

2.2 8K超高清电视播出系统

针对8K超高清电视播出系统，还需要对于其播出的实际控制、管理以及相应的监控加以分析与考虑，其音视频的交互接口都是选择的无压缩IP或者是SDI进行的，IP链路主要是选择的4路SMPTE ST 2110标准将其作为封装调度的实际参考依据，SDI链路本身是选择的4路12Gb/s信号传输。针对4路子画面的实际分割，其主要是利用SQD方式来进行处理的。然后针对HDR、三维声与环绕声的编码型号与元数据来进行透传。

对于8K超高清电视节目，主要是基于SQD分割的4个4K子文件相对应的利用，从而落实对于节目稳健的整备要求，其主要是来源于台内的制作岛，其直接会将成品的播出节目文件以及对应的技术审核单子送播出去;节目的单据主要是通过播出系统内部来直接生成与管理的，节目的文件技术审核单子通过制作岛送播文件的时候一并进行提供的，针对对应的播出系统，具体见图2所示。

2.3 8K IP主控调度分发系统

针对8K IP主控调度分发系统，其本身包含了对于直播系统间和信号调度与分发处理。针对食品信号而言，其本身是选择的SMPTE ST 2110标准，从而实现了对应的IP化封装，然后利用4个12Gb/s的视频IP组播信号的方式，这样就可以滿足各个系统之间信号相互的调度与交换的要求;针对外来的8K信号来说，基于台内的标准来进行对应的处理，然后直接将其纳入到全台调度系统之中。针对音频信号，基于SMPTE ST 2110标准实现全台范围内的分发处理，并且按照4个音频IP组播流的基本方式，这样就可以满足信号在全台各个系统之间的相互调度与交换的要求，并且各个制播系统也可以按照实际的需求，从而直接从IP流之中加以取用，具体的调度分发系统如图3。

2.4 8K AVS3编解码系统

针对AVS3标准，其属于聚焦8K超高清视频编解码标准以及拥有自主知识产权的。总台基于这一基础条件，从而构建出了对应的8K超高清电视传播体系。针对AVS3标准，其实现了块编码结构模式的创新，在实际的运行模型方面，通过高阶参数模型的实际引入，然后利用块匹配方法，这样就可以直接在参考帧之中找到对应的最佳匹配。基于AVS3标准，在8K超高清产业标准以及对应的专利方面，就可以让中国拥有更多的专利自主权，这样就可以推动超高清视频产业的可持续发展。

针对8K超高清电视信号编码器，其主要是基于SMPTE ST 2110以及4×12Gb/s的8K超高清信号输入接口，ASI与TS/IP码流输出接口;对于8K超高清电视信号解码器，其本身带有SMPTE ST 2110以及4×12Gb/s的8K超高清信号输出接口以及ASI和TS/IP码流输入接口，针对8K AVS3编解码系统具体见图4。

2.5 8K IP电视集成分发和接收系统

对于8K超高清的IP电视播控平台，其本身能够满足基于IP化的8K信号播出以及控制要求，针对总台的IPTV网络直播组播传输，其主要是按照UDP的协议，对于组播之中的节目，通过透明传输的模式，利用用户分组来实现管理的鉴权;针对回看、时移等则主要是基于HLS协议进行处理。8K超高清电视视频基于ACS3标准，其实际的码率不能够低于120Mb/s，音频则是直接利用的信源的透传。总台直接选择海思芯片作为相应的核心，并且对应的进行8K编解码器以及8K/4K的转换器等研发工作，确保其本身能够直接匹配到8K超高清电视终端的呈现需求。基于对应的8K机顶盒解码芯片加以分析，其可以匹配到AVS3输出HDMI2.1接口的要求，而具体分发与接收系统见图5。

3. 8K超高清电视技术发展趋势分析

对于8K超高清电视技术的实际发展趋势加以分析，其主要包含了进一步加快研究制定、协调与广播电视智能网络发展之间的关系、统筹规划高清电视和8K超高清电视的发展这几个方面，通过实际的研究，才能够明确未来的8K超高清电视技术的发展。

3.1 进一步加快研究制定

针对8K超高清电视节目规划，要求能够进一步加快制定8K超高清电视节目规划，其本身就是8K超高清电视技术重要的发展趋势。通过对于8K超高清电视节目的实际播出特点、解码性质、传播规律等探讨与研究的不断增强，这样就可以满足8K超高清电视节目具体形态的科学规划。在初期的8K超高清电视节目规划之中，就可以首先进行综艺、电影、纪录片等节目类型的分析与考虑，基于广播电视传输方式覆盖了8K超高清电视技术的视频点播与节目的实际推送要求，这样就可以最终获取8K超高清电视节目的实际制作经验需求，最终为后续的8K超高清频道的推出奠定了良好的基础条件。

3.2 协调与广播电视智能网络发展之间的关系

现阶段，广播电视传输覆盖网在持续发展进程之中已经逐渐朝着自主知识产权的智能电视操作系统发展，8K超高清电视节目的实际制作与传播本身都是和智能电视操作系统相辅相成的。在电视节目的接收终端能够齐头并进，这样就可以避免了多次更换机顶盒的问题，同时对于进一步扩大8K超高清的实际应用范围也能够奠定良好的基础条件。

3.3 统筹规划高清电视和8K超高清电视的发展

对于8K超高清电视技术发展而言，落实8K超高清电视的规范是其主要方向。目前，针对部分城市和地区都有有线电视系统以及网络电视高清电视节目传输的添加，但是在传输这一类的高清电视节目之中，其本身就会存在内容原创性欠佳、技术不达标以及没有经过相关部门批准等对应的问题。所以，就需要尽快出台具有指导性的文件，这样对于后续的规范化发展就可以奠定良好的基础条件。

总而言之，伴随着时代的不断发展，以往的高清电视技术已经无法与人们日益增长的实际需求相匹配。所以，为了能够为观众提供更加高清的画质，就要求能够不断的整合不同类型的信息内容，能够了解8K超高清电视发展的实际情况，这样才能够推动高清电视行业的可持续发展。

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