0 引言

　　電視自誕生以來經(jīng)歷了從黑白到彩色、從模擬到數(shù)字、從標(biāo)清到高清的發(fā)展歷史，人們一直在孜孜不倦地追求更高的電視視覺體驗(yàn)。高清電視一般在家居客廳使用，當(dāng)電視屏幕小于60英寸，畫面清晰度還能滿足人眼視覺的要求，但當(dāng)電視畫面超過60英寸，人眼就能看到掃描光柵，明顯察覺到像素顆粒以及圖像清晰度和質(zhì)量缺陷。此外，按照人眼視覺的特性，要獲得更好的真實(shí)感和臨場感，必須增加人眼可視角度，降低觀眾的觀看距離，這需要增加電視顯示屏幕的尺寸。

　　國際電信聯(lián)盟(ITU)對(duì)于超高清電視定義了4K和8K兩個(gè)層級(jí)，4K每幀像素?cái)?shù)為3840×2160，8K每幀像素?cái)?shù)為7680×4320，均采用逐行掃描方式，其幀頻提升到50幀/秒以上。與目前高清電視標(biāo)準(zhǔn)相比，4K和8K每幀信息傳輸量分別提高到4倍和16倍，如果再考慮到高幀率、寬色域、量化深度等，超高清電視的數(shù)據(jù)量還將有所增加。高清向超高清的演進(jìn)不僅僅提升了電視圖像的清晰度，還使電視圖像的色彩表現(xiàn)力遠(yuǎn)勝于高清系統(tǒng)，超大電視屏幕顯示，可以給觀眾帶來更加豐富的視聽體驗(yàn)。

　　在我國，隨著4K超高清電視顯示終端市場的日漸繁榮，4K超高清電視也進(jìn)入了新一輪發(fā)展機(jī)遇期。順應(yīng)技術(shù)發(fā)展趨勢，為廣大受眾提供更佳更優(yōu)的視聽服務(wù)，加快規(guī)范和促進(jìn)4K超高清電視的發(fā)展已經(jīng)提上議事日程。發(fā)展超高清電視涉及多個(gè)方面，包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)目制播、節(jié)目傳輸、終端接收，需要相關(guān)的技術(shù)、節(jié)目、產(chǎn)業(yè)及資金等政策的保障與支持，不可能一蹴而就，必須加強(qiáng)政策引導(dǎo)、科學(xué)制定規(guī)劃、完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、做好應(yīng)用試點(diǎn)。

　　1 國際4K超高清電視的業(yè)務(wù)開展

　　近年來，國際上4K超高清電視技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈正在逐步趨于成熟，一些發(fā)達(dá)國家的電視運(yùn)營機(jī)構(gòu)，嘗試性地開展了4K超高清電視業(yè)務(wù)。2014年韓國第一個(gè)開通了4K超高清頻道，之后歐洲、北美、韓國、日本等廣播電視播出機(jī)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商，基于有線、衛(wèi)星以及IPTV平臺(tái)陸續(xù)開播4K超高清頻道70多個(gè)。圖1顯示了目前國際4K超高清頻道的開播情況。從圖1可以看出，歐洲和北美開播4K超高清頻道數(shù)目最多，其次是韓國、日本以及其它一些國家和地區(qū)。

　　

 

　　目前已開通的4K超高清頻道節(jié)目類型主要包括體育、電影、電視劇、新聞、文藝、娛樂、紀(jì)錄片等，其中體育類節(jié)目占比最大，約占總數(shù)的23% ;電影、文藝、紀(jì)錄片節(jié)目占比次之，均在16%到19%之間;新聞?lì)惞?jié)目占比最小，僅有1%。圖2顯示了4K超高清頻道不同節(jié)目類型的占比情況。

　　

 

　　衛(wèi)星傳輸具有大帶寬、高速度、廣覆蓋等多種獨(dú)特優(yōu)勢，目前歐洲、北美、日本和韓國開播4K 超高清頻道的運(yùn)營商，多數(shù)傾向于采用衛(wèi)星方式傳輸，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)顯示，基于衛(wèi)星傳輸?shù)?K超高清頻道占比達(dá)到了49% ;基于有線、IPTV和OTT傳輸?shù)?K超高清頻道占比分別為15%、24%和12% ;基于地面無線方式僅停留于傳輸試驗(yàn)，目前尚未有開播地面無線4K超高清頻道。圖3顯示了4K超高清頻道傳輸方式的選擇情況。

　　

 

　　盡管4K超高清頻道開播數(shù)量日益增長，但受限于4K超高清節(jié)目片源問題，目前已開通的部分4K 超高清頻道尚無法支撐全天24小時(shí)不重復(fù)播出。例如日本Sky perfecTV 4K movie頻道，采用每天輪播3-4次的方式播出;美國Fashion One 4K頻道，每天共有12個(gè)節(jié)目穿插播放，每個(gè)節(jié)目時(shí)長在15分鐘左右。

　　在頻道運(yùn)營方面，4K超高清頻道運(yùn)營模式尚不清晰，為吸引用戶關(guān)注，目前近半數(shù)4K超高清頻道仍處于免費(fèi)階段;已開始收費(fèi)的4K 超高清頻道多采用設(shè)備收費(fèi)+ 節(jié)目收費(fèi)的方式，且節(jié)目定價(jià)相對(duì)較貴。以英國Sky UHD為例，用戶除需支付特定設(shè)備SkyQ sliver費(fèi)用外，購買Sky Movies節(jié)目包和Sky Sports節(jié)目包的費(fèi)用分別為£17/月和£25.50/月。

　　在用戶訂閱方面，目前4K超高清頻道用戶訂閱量相對(duì)較低。以韓國KT skylife、SK Broadband 、LG U+三家IPTV運(yùn)營商為例，訂閱超高清電視業(yè)務(wù)的用戶分別為48萬、51萬和20萬，占總用戶比例為7%、6%和22%。

　　在播出形式和接收方面，相對(duì)于4K超高清電視頻道而言，點(diǎn)播、推送等4K超高清業(yè)務(wù)發(fā)展的更多一些。在我國，目前北京、四川、深圳、廣東、湖南、重慶等地有線電視網(wǎng)絡(luò)相繼推出了4K體驗(yàn)專區(qū)服務(wù);中國電信、中國移動(dòng)和中國聯(lián)通三大運(yùn)營商相繼發(fā)布了4K超高清點(diǎn)播、推送等業(yè)務(wù);優(yōu)酷、樂視、小米等廠商也推出了4K超高清的OTT接收盒子。但上述業(yè)務(wù)由于受到節(jié)目片源匱乏、接收終端解碼芯片及顯示設(shè)備性能限制，其“4K超高清節(jié)目”幀率多為25P，色域范圍多為高清色域，絕大多數(shù)節(jié)目未采用HDR 制作，因此，實(shí)際觀看體驗(yàn)并沒有達(dá)到4K超高清電視應(yīng)有的技術(shù)水準(zhǔn)。

　　2 全球4K超高清電視的發(fā)展規(guī)劃

　　從國內(nèi)外4K超高清電視的發(fā)展現(xiàn)狀來看，日本是推動(dòng)超高清電視技術(shù)發(fā)展最積極的國家，日本NHK多年來在技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)制訂方面開展了大量工作，甚至在推進(jìn)上比較激進(jìn)，主張從高清2K直接進(jìn)入超高清8K。日本政府把超高清電視作為振興日本經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)之一，計(jì)劃于2020年東京奧運(yùn)會(huì)實(shí)現(xiàn)8K播出。有關(guān)計(jì)劃和路線見圖4。

　　

 

　　相對(duì)于日本，歐洲超高清電視發(fā)展主要由歐廣聯(lián)(EBU)主導(dǎo)，相關(guān)電視臺(tái)、有線電視、衛(wèi)星電視、電信運(yùn)營商共同推動(dòng)超高清電視節(jié)目制作播出。EBU制訂了歐洲超高清電視發(fā)展規(guī)劃，計(jì)劃分為三個(gè)階段，由4K逐步過渡到8K，發(fā)展規(guī)劃見表1。

　　

 

　　與日本、歐洲有所不同，美國超高清電視發(fā)展并未出臺(tái)明確的時(shí)間計(jì)劃表，其發(fā)展進(jìn)程主要由市場主導(dǎo)，美國新興網(wǎng)絡(luò)視頻運(yùn)營商如NETFLIX、AMAZON 積極推動(dòng)4K節(jié)目制作和分發(fā)服務(wù)，以此帶動(dòng)了4K電視機(jī)銷售的增長，面對(duì)網(wǎng)絡(luò)視頻運(yùn)營商的競爭，美國各電視臺(tái)、有線電視、衛(wèi)星電視運(yùn)營商相繼開始4K節(jié)目播出。

　　在我國，在《新聞出版廣播影視“十三五”科技發(fā)展規(guī)劃》中，基于中國的國情和廣播影視發(fā)展現(xiàn)狀，提出了我國超高清電視發(fā)展的目標(biāo)，計(jì)劃到2018年，建立4K超高清電視OTT平臺(tái)，構(gòu)建高清、4K超高清電視混合播出系統(tǒng);到2020年，實(shí)現(xiàn)4K超高清電視試驗(yàn)頻道播出。

　　3 國內(nèi)外超高清電視的標(biāo)準(zhǔn)制訂

　　近年來，國際電信聯(lián)盟(ITU)為規(guī)范廣播級(jí)超高清電視節(jié)目制作和交換參數(shù)，定義了4K/8K超高清電視參數(shù)，與標(biāo)清、高清相關(guān)參數(shù)對(duì)比見表2。

　　

 

　　隨著超高清電視技術(shù)的不斷發(fā)展，在索尼、松下、飛利浦等設(shè)備廠商的大力推動(dòng)下，國際標(biāo)準(zhǔn)組織ITU、SMPTE、ARIB、ETSI等均開展了超高清系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作，目前已經(jīng)制訂的4K 超高清標(biāo)準(zhǔn)達(dá)70 余項(xiàng)，如圖5、圖6 所示。涉及到了節(jié)目制作、基帶接口、視音頻處理、信號(hào)傳輸、終端接收和評(píng)價(jià)測試等多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　

 

 

　　就標(biāo)準(zhǔn)制訂涉及領(lǐng)域而言，規(guī)范節(jié)目制作領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)最多，信號(hào)傳輸、基帶接口等領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)次之，如圖7所示。

　　

 

　　在節(jié)目制作領(lǐng)域，主要集中在節(jié)目制作、交換參數(shù)及高動(dòng)態(tài)范圍(HDR，High-Dynamic Range)技術(shù)等方面，其中ITU-R頒布的BT.2020和BT.2100標(biāo)準(zhǔn)在超高清電視和HDR節(jié)目制作與交換參數(shù)方面做了詳細(xì)的技術(shù)規(guī)范，是超高清節(jié)目制作領(lǐng)域關(guān)鍵的兩項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

　　在視音頻處理領(lǐng)域，ITU、ARIB、ATSC、AES、ISO/IEC等國際標(biāo)準(zhǔn)組織分別在不同方面開展了標(biāo)準(zhǔn)化工作。在視頻處理方面，高效視頻編碼作為重要的基礎(chǔ)技術(shù)，目前國際上4K超高清電視主要采用HEVC(High Efficiency Video Coding)，ISO/IEC 已將其納入MPEG-H 的第二部分(ISO/IEC 23008-2)，ITU-T也將其作為H.265視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。另外，在音頻處理方面，在MPEG-H 第三部分提供了3D音頻技術(shù)規(guī)范和參數(shù)依據(jù)。我國是廣播電視大國，考慮到視頻編碼應(yīng)用面廣、產(chǎn)業(yè)價(jià)值高，以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題，我國針對(duì)4K 超高清電視應(yīng)用，近年自主研發(fā)了視頻編碼技術(shù)，并已于去年頒布了《高效音視頻編碼 第1部分：視頻》標(biāo)準(zhǔn)，簡稱AVS2.0，該標(biāo)準(zhǔn)將作為我國4K超高清電視視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。此外，我國由中央電視臺(tái)牽頭，聯(lián)合相關(guān)研究機(jī)構(gòu)還在開展高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)廣播電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和三維聲(3D Audio)廣播電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研究制訂工作。

　　在信號(hào)傳輸領(lǐng)域，為規(guī)范超高清電視信號(hào)的傳輸，各大國際標(biāo)準(zhǔn)組織圍繞衛(wèi)星、有線、地面和IPTV四種傳輸方式都出臺(tái)了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。其中信號(hào)傳輸碼率是考察4K超高清電視能否達(dá)到傳輸技術(shù)質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，需要引導(dǎo)與規(guī)范。據(jù)廣播科學(xué)研究院的研究測試報(bào)告，在一個(gè)電視頻道8MHz中，為保證圖像質(zhì)量，傳輸4K超高清視頻的碼率應(yīng)不低于36Mbps。

　　在基帶接口領(lǐng)域，SMPTE開展的標(biāo)準(zhǔn)化工作最多。2012年-2017年，SMPTE頒布的22項(xiàng)超高清標(biāo)準(zhǔn)中，有11項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)屬于基帶接口技術(shù)規(guī)范，其中10G串行數(shù)字接口成為其標(biāo)準(zhǔn)制定的焦點(diǎn)。

　　終端接收和評(píng)價(jià)測試領(lǐng)域，高清多媒體接口(HDMI，High Definition Multimedia Interface)標(biāo)準(zhǔn)組織，對(duì)終端接口參數(shù)和技術(shù)做了進(jìn)一步的升級(jí)，最新的HDMI 2.1標(biāo)準(zhǔn)正在制定中。ITU-R和ARIB分別對(duì)UHDTV主觀評(píng)測和多格式彩條進(jìn)行了規(guī)范。在我國，由廣電總局組織立項(xiàng)，廣播電視規(guī)劃院牽頭，已經(jīng)自主研發(fā)了一套主觀測試測評(píng)圖像序列。

　　4 超高清電視發(fā)展中存在的問題

　　相對(duì)于日本、歐洲和美國，我國4K超高清電視目前還處于初級(jí)階段，發(fā)展環(huán)境、產(chǎn)業(yè)支撐條件、節(jié)目業(yè)態(tài)以及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等都還有待完善，尚未形成完整的端到端的產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)鏈。

　　1. 節(jié)目問題

　　制作4K超高清節(jié)目投入大、系統(tǒng)建設(shè)復(fù)雜，短期內(nèi)難以回收成本。國內(nèi)一些電視臺(tái)和制作機(jī)構(gòu)雖然制作了一些4K超高清節(jié)目，但總體制作周期長，節(jié)目數(shù)量少，尚未形成規(guī)模，現(xiàn)階段無法支撐4K頻道的播出要求。

　　2. 傳輸問題

　　4K超高清電視的傳輸數(shù)據(jù)量是普通高清電視的10倍以上，無論在有線、無線還是衛(wèi)星中傳輸，都需要對(duì)現(xiàn)有的傳輸系統(tǒng)進(jìn)行改造，并配置4K接收終端，一方面對(duì)本已非常緊張的廣播電視傳輸帶寬是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，另一方面也會(huì)增加接收成本。

　　3. 產(chǎn)業(yè)問題

　　按照技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，我國4K超高清視頻編碼擬采用AVS2.0標(biāo)準(zhǔn)，但目前國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界尚沒有做好相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)備，支持AVS2.0的編解碼產(chǎn)品還處于實(shí)驗(yàn)室階段，沒有形成規(guī)?；某墒焐逃卯a(chǎn)品。廣播電視傳輸覆蓋網(wǎng)正在向智能融合網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，4K接收終端還要與廣電智能終端同步規(guī)劃與部署。

　　4. 資金問題

　　當(dāng)前4K超高清電視發(fā)展與過去高清電視發(fā)展初期問題相似，電視臺(tái)制作播出4K超高清電視節(jié)目，需要投入大量的資金和設(shè)備對(duì)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行改造，短期又無法獲得回報(bào)，面臨巨大的經(jīng)濟(jì)壓力，不能夠持續(xù)良性發(fā)展。

　　5. 標(biāo)準(zhǔn)問題

　　目前，國際上標(biāo)準(zhǔn)化組織雖然針對(duì)4K超高清電視制定了70多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，但我們還不能完全照搬。我國的4K超高清電視發(fā)展既要考慮跟國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，又要基于本國的國情，綜合考慮支持民族工業(yè)與自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)等方面的問題，為避免陷入國外專利糾紛，還需要深入測試和研判。

　　5 我國4K超高清電視的發(fā)展對(duì)策

　　推進(jìn)4K超高清電視發(fā)展，涉及節(jié)目制作、傳輸、接收等多個(gè)環(huán)節(jié)，事關(guān)產(chǎn)業(yè)政策、節(jié)目政策、技術(shù)政策以及資金投入等多個(gè)方面，是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，需要相關(guān)部門和單位統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、積極支持、協(xié)同推進(jìn)、穩(wěn)步發(fā)展。建議著重抓好以下幾方面工作：

　　1. 加快研究制定4K超高清電視節(jié)目規(guī)劃

　　認(rèn)真研究4K超高清電視的節(jié)目特點(diǎn)和傳播規(guī)律，科學(xué)規(guī)劃4K超高清電視的節(jié)目形態(tài)。建議在試驗(yàn)初期，首先考慮在體育賽事、電影、綜藝、紀(jì)錄片等類型節(jié)目中，通過廣播電視傳輸覆蓋網(wǎng)發(fā)展4K超高清電視視頻點(diǎn)播、推送節(jié)目，取得經(jīng)驗(yàn)后，適時(shí)推出4K超高清頻道。

　　2. 統(tǒng)籌推進(jìn)高清電視和4K超高清電視發(fā)展

　　我國高清電視經(jīng)過幾年的培育，已進(jìn)入了快速發(fā)展期，目前經(jīng)總局批準(zhǔn)的高清頻道達(dá)到130多個(gè)。但與我國電視頻道的總量相比，還需要進(jìn)一步加大推廣力度。建議在推進(jìn)4K超高清電視發(fā)展中，要處理好高清電視與4K超高清電視發(fā)展的關(guān)系，在選擇4K超高清電視試點(diǎn)時(shí)，要優(yōu)先考慮高清電視推進(jìn)較快的地區(qū)。

　　3. 規(guī)范4K 超高清電視的發(fā)展

　　目前，一些地區(qū)和城市陸續(xù)在IPTV、網(wǎng)絡(luò)電視和有線電視系統(tǒng)中，傳輸了超高清電視節(jié)目。這些節(jié)目存在技術(shù)不達(dá)標(biāo)、內(nèi)容依靠進(jìn)口以及未經(jīng)申報(bào)批準(zhǔn)等問題。建議盡快出臺(tái)規(guī)范4K超高清發(fā)展的指導(dǎo)性文件，在各種傳輸覆蓋網(wǎng)中，開辦4K超高清電視業(yè)務(wù)，要嚴(yán)格按程序報(bào)批。

　　4. 加快推進(jìn)4K超高清電視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

　　要進(jìn)一步完善我國4K 超高清電視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系表，加快標(biāo)準(zhǔn)的制訂進(jìn)度，爭取盡快出臺(tái)4K 超高清電視節(jié)目制作、交換與接口、HDR以及3D Audio等基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。

　　5. 處理好與廣播電視智能網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)系

　　我國廣播電視傳輸覆蓋網(wǎng)目前正在部署具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能電視操作系統(tǒng)TVOS，4K超高清電視系統(tǒng)應(yīng)與TVOS同步部署，特別是接收終端，應(yīng)避免老百姓多次更換機(jī)頂盒，增加實(shí)施成本與難度。

　　6. 積極推進(jìn)在有條件地區(qū)開展4K超高清電視試點(diǎn)

　　落實(shí)我國廣播電視行業(yè)發(fā)展規(guī)劃，積極支持一些有條件的地區(qū)開展4K超高清電視試點(diǎn)，在節(jié)目規(guī)劃、系統(tǒng)建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)支撐以及運(yùn)營模式等方面開展探索和實(shí)踐，為下一步擴(kuò)大范圍，推進(jìn)4K超高清電視積累經(jīng)驗(yàn)、提供借鑒。

　　6 結(jié)束語

　　總的來說，多年來我國廣播電視技術(shù)與世界同步發(fā)展，經(jīng)歷了模擬轉(zhuǎn)數(shù)字、標(biāo)清轉(zhuǎn)高清的過程，現(xiàn)在又面臨4K超高清電視新一輪的技術(shù)升級(jí)。順應(yīng)技術(shù)發(fā)展趨勢，為廣大受眾提供更佳更優(yōu)的視聽服務(wù)，是廣播電視部門的職責(zé)使命。國家新聞出版廣電總局目前正在抓緊制定4K超高清電視相關(guān)指導(dǎo)政策，希望我國的超高清電視在技術(shù)政策、節(jié)目政策、產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，在基于完整產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)環(huán)境的條件下，構(gòu)建可持續(xù)、良性發(fā)展的體制機(jī)制，與智慧廣電網(wǎng)絡(luò)、智能電視終端一體化同步建設(shè)，積極、穩(wěn)步、健康地發(fā)展。