4K技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用分析

劉付仲偉

摘 要：社會經(jīng)濟的發(fā)展與時代的進(jìn)步讓4K技術(shù)得到很好的發(fā)展，目前國內(nèi)多家電視臺以及相關(guān)機構(gòu)在制作以及研究上已經(jīng)積累了比較成熟的經(jīng)驗。4K、8K等高清電視機的出現(xiàn)，讓4K技術(shù)的熱潮一直持續(xù)上漲，從國際市場上看，部分國家也相應(yīng)制定了4K技術(shù)規(guī)范，預(yù)計在以互聯(lián)網(wǎng)為支撐的技術(shù)體系下4K的發(fā)展將會有極大優(yōu)勢。本文作者以4K電視技術(shù)的發(fā)展為研究的主要方向，結(jié)合目前電視市場需要，從4K技術(shù)的多個方面進(jìn)行實踐分析和闡述，主要的目的是為4K技術(shù)發(fā)展與運作效率提供一定的理論作為參考。

關(guān)鍵詞：4K技術(shù);發(fā)展;詳細(xì)運用;軟件設(shè)備

中圖分類號：G206 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-5079 （2020） 01-00-02

目前很多主流廠家都已向市場推進(jìn)4K超高清顯示終端為主，很多商家甚至推出了8K超高器顯示器，讓4K技術(shù)在新時代面臨自身發(fā)展的挑戰(zhàn)和創(chuàng)新發(fā)展的困境。但是隨著4K技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，4K技術(shù)的發(fā)展逐漸被完善，軟件與設(shè)備系統(tǒng)建設(shè)也逐漸完善，即使在發(fā)展的過程中還存在一些問題，但是相信在技術(shù)的發(fā)展和促進(jìn)下這些問題都會相應(yīng)得到解決，有效提高4K技術(shù)在市場上的競爭力。

一、4K技術(shù)在國內(nèi)的使用

（一）4K技術(shù)

4K是一種超高清顯示技術(shù)，作為視頻顯示技術(shù)的革命性突破，人們對它的關(guān)注熱度從2012年開始就一直有增無減。由于有不同的使用范圍，4K分辨率衍生分辨率也各有不同，例如Full Aperture 4K的4096*3112、Academy 4K的3656*2664以及UHDTV標(biāo)準(zhǔn)的3840*2160等。

4K技術(shù)中另一個指標(biāo)是灰階。標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視的灰階標(biāo)準(zhǔn)為8比特而高清晰度電視的灰階標(biāo)準(zhǔn)為8或10比特，而4K電視和4K電影的灰階為10或12比特，大大提升了顏色和細(xì)節(jié)。目前已經(jīng)問世的數(shù)字?jǐn)z影機如SONY的F65、F55的灰階就達(dá)到了14比特，大大提升畫面的還原程度與豐富程度。4K技術(shù)讓用戶能夠感受到優(yōu)秀畫質(zhì)所帶來的視覺盛宴，也令電視節(jié)目的畫面越發(fā)接近電影畫面。

所以，4K技術(shù)最顯著的優(yōu)勢是以非常精細(xì)的屏顯效果和更寬廣的視覺色域給觀眾更加強烈的視覺震撼效果。這個過程中不會出現(xiàn)細(xì)節(jié)顯示不清晰與不能還原等相關(guān)的情況。

（二）4K技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2016年12月30日，國家質(zhì)檢總局和國家標(biāo)準(zhǔn)委頒布《信息技術(shù)高效多媒體編碼第二部分：視頻》為國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 33475.2-2016，簡稱AVS2），AVS2視頻編碼明顯提升一倍以上，壓縮效率超越最新國際標(biāo)準(zhǔn)HEVC（H.265）。AVS2視頻編碼完全領(lǐng)先于國際標(biāo)準(zhǔn)，從技術(shù)源頭上為我國視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了支持。

2018年3月30日，AVS產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)合中國多家產(chǎn)業(yè)鏈廠商重磅發(fā)布《IPTV業(yè)務(wù)系統(tǒng)AVS2實施指南》大大推動了AVS2標(biāo)準(zhǔn)在IPTV上的應(yīng)用。

2018年廣東省4K行動中將推行應(yīng)用AVS2標(biāo)準(zhǔn)。

（三）4K技術(shù)案例分析

目前，國內(nèi)不少電視臺都在建設(shè)4K技術(shù)節(jié)目制作和播放平臺。以2010年北京電視臺使用的4K技術(shù)制作的電視節(jié)目為例，這是國內(nèi)最早使用4K技術(shù)開始制作的電視節(jié)目，在北京天安門廣場外設(shè)立大型異彩屏進(jìn)行播放。這次嘗試獲得了極大的成功，于是北京電視臺利用這個技術(shù)制作了春晚，此后大量晚會也都使用這項技術(shù)。目前北京電視臺已經(jīng)擁有使用F56與REDONE等4K攝像設(shè)備與4K技術(shù)進(jìn)行節(jié)目生產(chǎn)的一系列制作平臺。

隨后，在2015年江蘇跨年演唱會上，江蘇電視臺構(gòu)建了國內(nèi)首個多個訊道4K超高清制作系統(tǒng)，這種模式也是國內(nèi)在大規(guī)模綜藝類節(jié)目制作中首次使用。江蘇電視臺使用了六臺松下4K攝影機，其型號都是F55，使用的切換臺為索尼公司的MVS-7000，導(dǎo)演與攝像之間的切換和相關(guān)的工作都通過HDC-2080基站來實現(xiàn)[1]。

2017年底，在廣東廣播電視臺正式啟動全國首個4K超高清電視試驗頻道，成為我國4K普及發(fā)展的一個里程碑， 4K技術(shù)的大范圍應(yīng)用在我國取得了突破性的進(jìn)展。

大型項目的先行應(yīng)用，帶動了很多的制作公司大量采用4K技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行拍攝和制作。這項技術(shù)在很多領(lǐng)域都得到了很好的運用，極大地促進(jìn)了影視行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，促進(jìn)了制作業(yè)務(wù)的加速融匯。

二、4K技術(shù)發(fā)展趨勢分析

除了4K攝像設(shè)備、4K切換臺、4K監(jiān)看、4K電視機技術(shù)的發(fā)展之外，4K趨勢的發(fā)展朝著數(shù)字電影領(lǐng)域發(fā)展，如今很多影院已經(jīng)嘗試搭建4K影院系統(tǒng)。4K攝像機分辨率可以達(dá)到800萬像素以上，讓觀眾視覺體驗達(dá)到更佳，4K攝像設(shè)備的產(chǎn)品相對來說比較豐富，高中低端都有。主流的生產(chǎn)廠商有索尼、松下和佳能等。4K切換臺：4K切換臺是在節(jié)目制作中實現(xiàn)清晰度切換的功能，如極高清晰度標(biāo)準(zhǔn)信號與1080P、4K水平顯示信號之間的切換，HD技術(shù)與4K技術(shù)混合實現(xiàn)同比縮放。4K監(jiān)看技術(shù)：以索尼出品的LUM-560W為例，其分辨率最高為3840x2160，可以在同一個時間內(nèi)顯示四張圖片，具備極高清晰度。松下出品的3840x2160監(jiān)控裝置面板最大為31英寸，分辨率最高為4096x2160，有多個不同的輸入端口完成不同路線的同步監(jiān)控[2]。4K技術(shù)普及加速了電視的制作流程，其中4K節(jié)目類型中體育賽事直播是電視節(jié)目中比較有特色的節(jié)目，4K技術(shù)在電視領(lǐng)域得到了良好發(fā)展，目前4K技術(shù)檢測認(rèn)證的顯示器已經(jīng)有幾十款。4K技術(shù)在家用投影領(lǐng)域，無論是性能、布局還是效果上，4K投影機都是高端產(chǎn)品，以及頂級產(chǎn)品。

近年來，我國4K技術(shù)的發(fā)展步伐迅速，據(jù)央廣網(wǎng)的消息，2019年上半年，4K超高清電視占國內(nèi)彩電銷售比重達(dá)70%，但面臨的問題是，大部分4K電視用戶卻還是面臨著用著4K電視看高清視頻的尷尬場面，因此生產(chǎn)更多的4K節(jié)目勢在必行。

除此之外，4K技術(shù)產(chǎn)品還廣泛運用與工程領(lǐng)域，整體上來說4K 技術(shù)市場的發(fā)展?jié)摿Ψ浅４蟆?/p>

三、目前4K技術(shù)發(fā)展中存在的一些問題

（一）效率低成本高

目前，4K技術(shù)超高清分辨率視頻在節(jié)目生產(chǎn)和播出中，存在制作效率較低、需要占用大量傳輸寬帶、存儲成本高等一系列的問題。

由于壓縮標(biāo)準(zhǔn)與傳輸標(biāo)準(zhǔn)不穩(wěn)定，工作流程中可能需要反復(fù)編碼轉(zhuǎn)換，占用大量的時間，大大影響工作效率;一個小時無壓縮的節(jié)目母版，需要占用約6TB的存儲空間。

在傳輸方面無論是何種介質(zhì)的傳播，想要實現(xiàn)10比特的4K節(jié)目傳輸就需要更換或升級基礎(chǔ)管道，但是與之出現(xiàn)的是付出昂貴的成本。因此，為了順利傳輸4K信號會有很可能壓縮視頻技術(shù)指標(biāo)，轉(zhuǎn)變回高清過渡期模式，把10比特又變回8比特，以犧牲畫質(zhì)來減少目前帶寬發(fā)展需求。

（二）下變換問題

目前，電視臺的4K節(jié)目制作了節(jié)目母版之后，還需要在高清頻道上播放。但是，4K與高清兩種版本的視頻在轉(zhuǎn)化時卻無法完全進(jìn)行匹配。因為高清節(jié)目源的制作是在ITU Rec.709標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)下執(zhí)行的，而4K節(jié)目制作執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是BT.2020。兩種不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下制作出來的視頻難以實現(xiàn)完全轉(zhuǎn)換，會帶來色彩的失真等問題。

（三）周邊設(shè)備配套問題

4K制作和傳輸?shù)闹苓呍O(shè)備需要進(jìn)一步完善和豐富。目前，用戶在搭建4K設(shè)備系統(tǒng)時周邊設(shè)備的可選擇性不多，價格也比較高，很多設(shè)備在功能上還無法完全滿足4K制作的需要。另一方面，周邊設(shè)備廠商不僅需要提供可支持4K的設(shè)備，還需要充分考慮如何將這些新的設(shè)備融入至現(xiàn)有的各種設(shè)備系統(tǒng)中，讓系統(tǒng)更好地切合用戶使用的需求[3]。

四、結(jié)語

綜上，隨著4K技術(shù)的發(fā)展與推廣，4K技術(shù)目前已經(jīng)成為廣播電視行業(yè)與研究的重點，并且預(yù)計在未來還會有良好的發(fā)展。在未來4K技術(shù)將運用到不同的行業(yè)中，4K技術(shù)作為比較重要的技術(shù)，在業(yè)界受到很多專家和研究人員的重視。所以分析4K技術(shù)的發(fā)展與實際運用分析，有利于4K技術(shù)立足現(xiàn)狀從而更好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李昕祎.4K轉(zhuǎn)播的系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用[J].西部廣播電視，2018，425 （9）：188-188.

[2]劉亮，譚任宇.4K關(guān)鍵技術(shù)及在有線電視前端的播出分析與研究[J].傳播力研究，2018，2（29）：255.

[3]黃瑞剛，徐建新，劉冰.5G+4K超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景展望[J].電視研究，2019（4）.