超高清数字电视关键技术及其发展
[摘 要]在我国社会经济不断进步和发展的趋势下，超清数字电视为使用者提供了十分优质的感官冲击，同样作为今后发展的主要形势。超高清数字电视的兴起和发展充分体现出电视行业的潜在能力，画质的整体质量作为超高清电视的核心本质内容，在今后的发展过程中，其会凭借其优质、高清的画质，在激烈的竞争市场中站稳脚跟。本文首先对超高清电视进行了简要介绍，然后对超高清数字电视涉及到的视频处理、音频处理、传输形式和显示等关键技术进行了详细分析，最后对国内外4K超高清频道发展情况及国内超高清科研和推广计划进行了阐述。
[关键词]超高清数字电视；关键技术；发展；趋势
中图分类号：TN949.197 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）11-0352-01
超高清数字电视可谓是一项系统工程，经过各种关键性技术，将电视的整体功能优化。在超高清电视技术的设计和研究过程中，各项关键性技术的使用均和电视的成功研究有着直接性关系。近年来，国内外各大厂商纷纷推出不同尺寸的超高清电视，超高清电视成为行业热点。超高清显示比高清显示可以带来更细腻、逼真的图像，更强临场感和更精确的视觉信息，为平板电视技术发展开启了新篇章。可在当下的市场竞争和发展过程中，要想将这些关键性技术真正意义的应用上十分困难。本文研究就针对超高清数字电视的关键技术进行了有关分析和探讨，为今后超高清电视行业的良好发展奠定前提。
1、什么是超高清电视
超高清电视最先由NHK公司提出，是一种旨在为用户提供更高质量的电视图像的数字电视技术，日、韩、英、美、俄等国均对其展开了积极的研究。如果以技术参数来定义的话，超高清电视是指分辨率为3840×2160（4K）或7680×4320（8K），帧频高达120Hz，量化深度12比特的数字电视技术。如果以主观视听感受来定义的话，超高清电视是指可为观众提供超高像素、超大屏幕、超宽观看角视频图像并令观众获得逼真图像、丰富色彩、丰满声音等视听感受数字电视技术。
2、超高清电视关键技术
2.1超高清电视图像处理技术
以4︰4︰4采样为例，4K模式超高清数字电视信号图像的原始数据率为（3840×2160bit/帧）×（24bit/pixel）×（30帧/s），即大约6Gb/s，8K模式的原始数据率则大约为24Gb/s。以4︰2︰2为参照样本，超高清数字电视信号的4K的数据率为16Gb/s；在8K模式下，起初数据为16Gb/s。要将如此之大的数据量进行传输，必须研究新的压缩编码方法。2010年，ISO/IEC活动图像专家组和ITU-T视频编码专家组（VCEG）联合成立了视频编码联合小组（JCT-VC），来开发一个称之为“高效视频编码（HEVC）”的下一代标准。该标准的要求是，与H.264高档次对比，在保持计算复杂度基本一致，该组专家人员指出，假如在复杂的基础上适当提升，可确保码率降低50%，这就说明，4K模式下，30帧每秒的超高清视频能够经过H.264标准的使用，将其在40Mb/s之内压缩，假如依照HEVC标准，可将其压缩至20Mb/s之内。
2.2超高清电视音频处理技术
在超高清电视中，音频处理技术占据22个声道，其中顶层就有9个，中间位置有10个；而在电视屏幕的下方就存在3个；还存在上中下三个立体环绕声场，将这22个声道有效地进行布置，有效地将一个空间立体声系统构建出来。在以上基础上，在3层声场以下，增加2个低音声道，则可构建一个22.2系统。其相比现阶段使用的7.1声道，拥有三维立体化的优点，能够给使用者更加真实的感官冲击感。在22.2声道的中期，其音频的数据率相比十分高。在实际应用过程中，站在专家的角度上讲，22.2声道播音系统，其整个声场的布置不单单是普通适用的。在进行编码时，经过下混处理声道空间和声源强度的关系，将由于声道音频本身的数据率传送减少，采用了提高少量的音源空间有关数据和信息，将新阶段的音频播放成效整体提高。
2.3超高清电视信号传输技术
2.3.1卫星传输技术
在具体操作过程中，卫星传输设备具有较高的覆盖率和高效率，大部分运营商均会经过这种方式将各种超高清信号传输出来，其中有些卫星运营商基本上都完成了测试。比如，在2012年和2013年传播、直播的4K格式比賽，就是运用了日本的SKYPerfectJSAT。国内的航天数字传媒也将有关卫星传输的基础4K方案发布出来，该方案能够将64Mb/s的传输速率稳定的推送出有关4K视频内容。而且在其他有些国家也进行有关测试。
2.3.2光纤传输技术
大容量作为光纤传输过程中的一个最大特征传输技术，其特征针对高数据率的超高清电视信号的进步和发展，具有明显的优势。日本公司就是经过光线，将不同形式的超高清电视传输实验有效实施和开展，同时将短距离的传输设备进行开放。
2.3.3新兴的传输渠道
于2013年，日本的某家公司经过IPTVIPv6网络，在菲律宾和新加坡进行了4K超高清电视节目的传输，确保每个接收点的视频码率均在120Mb/s以上。我国在2013年4月，经过IPTV网络宽带播出了4K节目，将一个百兆的传输速率转变为60in的测试环境构建。与此同时，在互联网形势下，将4k串流技术不断应用和发展到不同国家的小范围区域当中。
2.4超高清电视显示技术
只有拥有超高清信号处理、超高清信号接收和超高清面板等基本要素才能实现超高清的超高清显示。驱动接口作为显示屏的一个关键性技术，其刷新率和传输速率对显示成效直接影响。现阶段，经常使用的驱动接口只有V-by-One接口和传统的LVDS接口两种。另外一个重要的显示器件就是芯片，主要完成图像变换、图像解码、图像显示等功能。现在的4K芯片已经比较成熟，可实现超高清电视的超高清显示。
3、国内超高清电视推广计划
科技部“863”项目“新一代数字电视关键技术研究与验证”即将进入项目验收阶段。在超高清电视的国内科研与推广上，通过该项目的支持，已经形成了一套4K超高清无线数字电视全链路样机演示系统。该系统主要包括6个部分，分别为：4K超高清的内容采集，4K超高清的内容制作，4K超高清的信源编解码4K超高清的无线信道传输，以及4K超高清的显示呈现。通过该样机演示系统的实现，标志着我国的主要科研单位已经掌握了4K超高清地面数字电视广播系统的核心技术。该项目的主要研究成果目前已经被国家广电总局NGB-W工作组选为广播电视行业标准草案的主要内容。
结语：
综上而言，在新形势的发展趋势下，我国针对高清试验频道尤为注重，可以这样讲，超高清电视已经在国内取得了明显的成果。在超高清电视技术的设计和研究过程中，各项关键性技术的使用均和电视的成功研究有着直接性关系。各种超高清频道虽然已经成熟，但是要想大范围的应用超高清电视，就需要进一步努力。但可以预见，随着未来几年超高清相关技术和标准的逐步完善和制定，超高清数字电视也将逐步进入市场，为人们的视听感受带来全新的体验。
参考文献
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