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。高清電視一般在家居客廳使用，當電視屏幕小于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)對于超高清電視定義了4K和8K兩個層級，4K每幀像素數(shù)為3840×2160，8K每幀像素數(shù)為7680×4320，均采用逐行掃描方式，其幀頻提升到50幀/秒以上。與目前高清電視標準相比，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。

　　在我國，隨著4K超高清電視顯示終端市場的日漸繁榮，4K超高清電視也進入了新一輪發(fā)展機遇期。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方面，包括技術(shù)標準、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，必須加強政策引導、科學制定規(guī)劃、完善技術(shù)標準、做好應(yīng)用試點。

　　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)達國家的電視運營機構(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構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)運營商，基于有線、衛(wèi)星以及IPTV平臺陸續(xù)開播4K超高清頻道70多個。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、紀錄片節(jié)目占比次之，均在16%到19%之間;新聞類節(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)計顯示，基于衛(wèi)星傳輸?shù)?K超高清頻道占比達到了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，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小時不重復播出。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個節(jié)目穿插播放，每個節(jié)目時長在15分鐘左右。

　　在頻道運營方面，4K超高清頻道運營模式尚不清晰，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階段;已開始收費的4K 超高清頻道多采用設(shè)備收費+ 節(jié)目收費的方式，且節(jié)目定價相對較貴。以英國Sky UHD為例，用戶除需支付特定設(shè)備SkyQ sliver費用外，購買Sky Movies節(jié)目包和Sky Sports節(jié)目包的費用分別為£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較低。以韓國KT skylife、SK Broadband 、LG U+三家IPTV運營商為例，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，相對于4K超高清電視頻道而言，點播、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體驗專區(qū)服務(wù);中國電信、中國移動和中國聯(lián)通三大運營商相繼發(fā)布了4K超高清點播、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，實際觀看體驗并沒有達到4K超高清電視應(yīng)有的技術(shù)水準。

　　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)研究和標準制訂方面開展了大量工作，甚至在推進上比較激進，主張從高清2K直接進入超高清8K。日本政府把超高清電視作為振興日本經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)之一，計劃于2020年東京奧運會實現(xiàn)8K播出。有關(guān)計劃和路線見圖4。

　　

 

　　相對于日本，歐洲超高清電視發(fā)展主要由歐廣聯(lián)(EBU)主導，相關(guān)電視臺、有線電視、衛(wèi)星電視、電信運營商共同推動超高清電視節(jié)目制作播出。EBU制訂了歐洲超高清電視發(fā)展規(guī)劃，計劃分為三個階段，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)展并未出臺明確的時間計劃表，其發(fā)展進程主要由市場主導，美國新興網(wǎng)絡(luò)視頻運營商如NETFLIX、AMAZON 積極推動4K節(jié)目制作和分發(fā)服務(wù)，以此帶動了4K電視機銷售的增長，面對網(wǎng)絡(luò)視頻運營商的競爭，美國各電視臺、有線電視、衛(wèi)星電視運營商相繼開始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，計劃到2018年，建立4K超高清電視OTT平臺，構(gòu)建高清、4K超高清電視混合播出系統(tǒng);到2020年，實現(xiàn)4K超高清電視試驗頻道播出。

　　3 國內(nèi)外超高清電視的標準制訂

　　近年來，國際電信聯(lián)盟(ITU)為規(guī)范廣播級超高清電視節(jié)目制作和交換參數(shù)，定義了4K/8K超高清電視參數(shù)，與標清、高清相關(guān)參數(shù)對比見表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)備廠商的大力推動下，國際標準組織ITU、SMPTE、ARIB、ETSI等均開展了超高清系統(tǒng)標準化工作，目前已經(jīng)制訂的4K 超高清標準達70 余項，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、信號傳輸、終端接收和評價測試等多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　

 

 

　　就標準制訂涉及領(lǐng)域而言，規(guī)范節(jié)目制作領(lǐng)域的標準最多，信號傳輸、基帶接口等領(lǐng)域標準次之，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標準在超高清電視和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)鍵的兩項技術(shù)標準。

　　在視音頻處理領(lǐng)域，ITU、ARIB、ATSC、AES、ISO/IEC等國際標準組織分別在不同方面開展了標準化工作。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視頻編碼標準。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)價值高，以及知識產(chǎn)權(quán)問題，我國針對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》標準，簡稱AVS2.0，該標準將作為我國4K超高清電視視頻編碼標準。此外，我國由中央電視臺牽頭，聯(lián)合相關(guān)研究機構(gòu)還在開展高動態(tài)范圍(HDR)廣播電視行業(yè)標準和三維聲(3D Audio)廣播電視行業(yè)標準的研究制訂工作。

　　在信號傳輸領(lǐng)域，為規(guī)范超高清電視信號的傳輸，各大國際標準組織圍繞衛(wèi)星、有線、地面和IPTV四種傳輸方式都出臺了相關(guān)的標準。其中信號傳輸碼率是考察4K超高清電視能否達到傳輸技術(shù)質(zhì)量的一個重要指標，需要引導與規(guī)范。據(jù)廣播科學研究院的研究測試報告，在一個電視頻道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開展的標準化工作最多。2012年-2017年，SMPTE頒布的22項超高清標準中，有11項標準屬于基帶接口技術(shù)規(guī)范，其中10G串行數(shù)字接口成為其標準制定的焦點。

　　終端接收和評價測試領(lǐng)域，高清多媒體接口(HDMI，High Definition Multimedia Interface)標準組織，對終端接口參數(shù)和技術(shù)做了進一步的升級，最新的HDMI 2.1標準正在制定中。ITU-R和ARIB分別對UHDTV主觀評測和多格式彩條進行了規(guī)范。在我國，由廣電總局組織立項，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圖像序列。

　　4 超高清電視發(fā)展中存在的問題

　　相對于日本、歐洲和美國，我國4K超高清電視目前還處于初級階段，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)標準等都還有待完善，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)復雜，短期內(nèi)難以回收成本。國內(nèi)一些電視臺和制作機構(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，都需要對現(xiàn)有的傳輸系統(tǒng)進行改造，并配置4K接收終端，一方面對本已非常緊張的廣播電視傳輸帶寬是一個巨大的挑戰(zhàn)，另一方面也會增加接收成本。

　　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標準，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)準備，支持AVS2.0的編解碼產(chǎn)品還處于實驗室階段，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，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)備對技術(shù)系統(tǒng)進行改造，短期又無法獲得回報，面臨巨大的經(jīng)濟壓力，不能夠持續(xù)良性發(fā)展。

　　5. 標準問題

　　目前，國際上標準化組織雖然針對4K超高清電視制定了70多項標準，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準接軌，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)展對策

　　推進4K超高清電視發(fā)展，涉及節(jié)目制作、傳輸、接收等多個環(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方面，是一項龐大的系統(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、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

　　認真研究4K超高清電視的節(jié)目特點和傳播規(guī)律，科學規(guī)劃4K超高清電視的節(jié)目形態(tài)。建議在試驗初期，首先考慮在體育賽事、電影、綜藝、紀錄片等類型節(jié)目中，通過廣播電視傳輸覆蓋網(wǎng)發(fā)展4K超高清電視視頻點播、推送節(jié)目，取得經(jīng)驗后，適時推出4K超高清頻道。

　　2. 統(tǒng)籌推進高清電視和4K超高清電視發(fā)展

　　我國高清電視經(jīng)過幾年的培育，已進入了快速發(fā)展期，目前經(jīng)總局批準的高清頻道達到130多個。但與我國電視頻道的總量相比，還需要進一步加大推廣力度。建議在推進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超高清電視試點時，要優(yōu)先考慮高清電視推進較快的地區(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)不達標、內(nèi)容依靠進口以及未經(jīng)申報批準等問題。建議盡快出臺規(guī)范4K超高清發(fā)展的指導性文件，在各種傳輸覆蓋網(wǎng)中，開辦4K超高清電視業(yè)務(wù)，要嚴格按程序報批。

　　4. 加快推進4K超高清電視技術(shù)標準體系建設(shè)

　　要進一步完善我國4K 超高清電視技術(shù)標準體系表，加快標準的制訂進度，爭取盡快出臺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)標準，推進我國相關(guān)標準的應(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頂盒，增加實施成本與難度。

　　6. 積極推進在有條件地區(qū)開展4K超高清電視試點

　　落實我國廣播電視行業(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，在節(jié)目規(guī)劃、系統(tǒng)建設(shè)、標準應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)支撐以及運營模式等方面開展探索和實踐，為下一步擴大范圍，推進4K超高清電視積累經(jīng)驗、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。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)標準的指導下，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。