【中國數字視聽網訊】4K來了——超高清電視正在不斷普及

1.1 用戶體驗演進推進超高清電視發展

隨著高清電視在世界范圍內得到了相當程度的普及，觀眾對收視體驗提出了更高的要求，根據人的視覺特性，為了獲得更佳的臨場感和真實感，觀看電視的視角應更大，觀看距離應更近，這對視頻質量和顯示終端都提出了更高的要求。而用戶體驗的這種演進推進了超高清電視的快速發展。

圖1 電視技術演進路線圖

1.2 超高清電視終端市場發展迅速

(1)超高清電視終端設備價格不斷下降

BI Intelligence2014年發布的報告顯示，4K電視機的售價正在快速下滑。在過去兩年的時間里，下滑幅度已經達到了85%。

對比全球各國4K電視機的售價，中國目前的售價最低。4K電視機價格的下滑，將會推動該產品的采用。

圖2 超高清電視終端設備價格不斷下降

(2)超高清電視出貨量迅速增加

根據NPD DisplaySearch全球電視出貨量及預測季度報告(Quarterly Global TV Shipment and Forecast Report)顯示，2014年第二季度全球4K液晶電視出貨量達210萬臺，超越2013年度全年出貨量160萬臺。

中國將是4K電視機的使用大國，中國在2013年占據了全球4K電視市場87%的份額，盡管今年的份額將會有所下滑，但仍將會高達78%。

據調查機構Digitimes的研究顯示，全球超高清電視出貨量2013-2017年復合年增長率為160%,從160萬飆升到6820萬。

圖3 全球4K電視出貨量(單位:千臺)

Source: NPD DisplaySearch Quarterly Global TV Shipment and Forecast Report, 2014.

1.3消費者認知度不斷提高

根據中關村互聯網消費中心一組調研數據顯示，有35.4%的受訪者對超高清電視感興趣;56.3%的受訪者認為4K超高清電視的前景非常好，符合市場趨勢;57.5%的受訪者有購買4K超高清電視的打算;在有4K超高清電視購買意愿的受訪者中，有51.6%的選擇50-55英寸的4K超高清電視。

圖4 消費者對于4K超高清電視的認知度不斷提高

2. 超高清電視關鍵技術概述

2.1 超高清電視分辨率

國際電信聯盟(ITU)發布的ITU-R BT.2020為廣播級超高清電視定義了UHDTV1(3840x2160 通常標識為4K)和UHDTV2(27680x4320 通常標識為8K)兩個層級。UHDTV1的每幀像素數為。與目前1920x1080逐行掃描的高清電視標準相比，UHDTV1和UHDTV2的每幀信息傳輸量分別提高到4倍和16倍。

圖5 超高清電視分辨率

2.2 4K超高清電視可視角度與觀看距離

在同等像素密度下，4K超高清電視的可視面積是高清電視的4倍。4K超高清電視的最佳觀看距離為1.5倍屏幕高度，而高清電視的最佳觀看距離為3倍屏幕高度以上。4K超高清電視的最佳水平觀看角開度為58˚，大于高清的32 ˚。在與50英吋高清電視觀看距離相同的位置上，適合觀看100英吋4K電視。

根據人的視覺特性，可視角度與觀看距離對享受最佳臨場感和真實感非常關鍵，如果近距離觀看現有2K分辨率的像素，其圖像“顆粒現象”依然嚴重。同時，高清分辨率的圖像再通過視頻壓縮，更不能滿足對現場感、真實感的視覺要求，而4K相對于2K的可視角度則有很大的提升。

圖6 4K超高清電視觀看距離

2.3 超高清電視色域

相較于標清和高清電視，超高清電視色域得到了大幅擴展，從ITU-R BT.709色域擴展至ITU-R BT. 2020色域。

圖7 超高清電視色域

2.4 逐行掃描、高對比度、高幀率

超高清電視標準徹底消除了傳統電視的技術痕跡：隔行掃描。在ITU R.BT2020標準中只有逐行掃描，沒有隔行掃描，超高清電視在技術上與電影和IT技術完全融合。

行業專家認為，對比度與清晰度同樣重要。因此與標清和高清電視相比，超高清電視應能再現更高的對比度需要更高量化精度：10/12比特。

實際測試表明分辨率提高到4K或8K后，低幀率無法再現高質量活動圖像，單純增加像素數量只能提高兩維靜態圖像分辨率，不提高幀率無法提高動態分辨率。在ITU標準中增加了每秒120幀高幀率選項。

圖8 超高清電視與高清、標清電視相關參數對比

2.5 超高清視頻編碼技術

超高清電視在帶來清晰度大幅提升的同時，數據量也較高清標清大幅增加。為了更高效地傳輸4K乃至8K超高清電視節目，ITU及我國AVS標準組織均開發了下一代的視頻編碼技術。

ITU-T VCEG繼H.264/AVC之后制定了最新的視頻編碼標準——H.265，H.265標準圍繞著現有的視頻編碼標準H.264，對相關技術加以改進，使用新的方法以改善碼流、編碼質量、延時和算法復雜度之間的關系，使編碼達到最優化設置，提升了編碼效率,支持4K、8K超高清視頻的傳輸編碼需求。

我國AVS標準工作組在AVS+的基礎上，制定了性能翻倍的AVS2.0標準。AVS2.0將繼續采用混合編碼方案，在保證支持超高清編碼的基礎上，更注重提高編碼效率和降低編碼過程的復雜度。

圖9 H.265和H.264編碼標準關鍵參數的對比

2.6 超高清音頻處理技術

超高清電視技術的出現提升了消費者的視覺體驗，同時這也為電視伴音創造了研制新技術、提高伴音質量、提升音響體驗的機會，進而為消費者提供卓越的視音體驗。

超高清電視的整體體驗和伴音質量應當以其視覺體驗為標桿,進行提升與改進。而現實是5.1聲道質量的音頻信號和立體聲還將繼續做為電視伴音進行傳輸。除了現有的音頻格式之外，業內還出現了一些較新的音頻系統，如22.2聲道系統。

圖10 22.2聲道系統

2.7 超高清電視信號傳輸技術

根據每個國家技術、經濟以及國情的不同，超高清電視信號的傳輸方式也有所不同，主要包括以下幾種：衛星廣播傳輸、地面廣播傳輸、有線網絡傳輸、寬帶網絡傳輸等。

圖11 超高清電視系統框圖

2.8 超高清電視相關標準規范

截止2014年，國際上已經制定的主要的超高清電視相關標準規范如下：

表1 當前主要的超高清電視標準規范