超高清電視（UHDTV）具有高分辨率、高幀率、高比特精度、寬色域、高動態(tài)范圍及三維聲音頻等技術特征，能提供更大的視野范圍，是廣播電視當前重要發(fā)展方向。與高清電視相比，超高清電視在技術參數、接口、編碼等各個環(huán)節(jié)都發(fā)生了重大變革，國內外相關機構都積極開展了超高清電視關鍵技術研究與標準化制定工作。從整個超高清產業(yè)鏈來看，隨著超高清電視終端市場的日漸繁榮和關鍵技術的推進，超高清電視生態(tài)鏈正在逐步成熟和完善，對廣播電視行業(yè)具有極大的推動作用。
1、超高清電視技術參數
超高清電視發(fā)展分為兩個階段，第一個階段是UHDTV1，分辨率是3840x2160，即4K超高清電視；第二個階段是UHDTV2，分辨率是7680x4320，即8K超高清電視。目前，國內外開展的超高清電視研究基本都處于第一個階段，也有少數機構開展了8K超高清電視的相關研究。2016年8月，日本NHK電視開始8K超高清試播，2020年東京奧運會預計正式采用8K信號轉播。
在色域方面，高清電視采用的ITU-R BT.709標準中規(guī)定的色域，電影一般采用的是DCI標準中規(guī)定的P3色域，超高清電視則采用了ITU-R BT.2020標準中規(guī)定的色域，圖1中給出了在CIE 1931彩色坐標系中不同標準對應的色域坐標及色域范圍。超高清電視采用了更廣的色域范圍，一般稱為寬色域（WCG, Wide Color Gamut），因此能夠呈現出更豐富的色彩。
圖1 不同標準色域比較
與寬色域相配合，超高清電視還使用了高動態(tài)范圍(HDR，High Dynamic Range)技術。自然界真實場景的動態(tài)范圍一般可以達到1015:1，人眼在沒有自適應調節(jié)的情況下可以感知到的動態(tài)范圍大概為105:1，而高清電視普遍采用的標準動態(tài)范圍（SDR, Standard Dynamic Range）只有103:1，遠小于人眼的感知范圍。隨著終端顯示能力的提升，顯示設備已經可以達到更高的動態(tài)范圍。超高清電視在節(jié)目拍攝、制作、編碼、傳輸和顯示端到端各個環(huán)節(jié)都實現了105:1的動態(tài)范圍，使得黑色的部分更黑，亮的部分更亮，色彩層次更豐富，更加真實的呈現自然場景。
量化精度上，高清電視普遍采用8bit，超高清電視則使用10bit甚至12bit。幀率也從高清電視的25p/50i發(fā)展到超高清電視的50p,最高能到120p。
除了視頻技術參數的提升外，超高清電視在音頻技術上也產生了重大變革，從超高清電視的雙聲道立體聲、5.1環(huán)繞聲發(fā)展為沉浸式3D音頻，聲道數可以達到22.2。在傳統(tǒng)的聲道的基礎上，增加了基于對象、基于場景的描述，實現聲臨其境的聽覺體驗。
2、國際超高清電視發(fā)展情況
ITU、MPEG、SMPTE、ETSI等國際標準組織均開展了超高清電視標準化工作，涉及到了節(jié)目制作、基帶接口、信號傳輸、視音頻處理、終端設備和評價測試等多個超高清系統(tǒng)關鍵環(huán)節(jié)。在制式和參數規(guī)范方面， ITU在2012年和2016年分別發(fā)布了ITU-R BT.2020標準和ITU-R BT.2100標準，規(guī)定了超高清電視和高動態(tài)范圍HDR節(jié)目制作與交換參數。SMPTE在2014年頒布了ST 2084和ST 2086標準，分別對HDR的電光轉移函數PQ曲線及HDR靜態(tài)元數據進行了規(guī)定。2016年頒布的ST 2094標準中，則對HDR動態(tài)元數據進行了規(guī)定；在編碼方面，MPEG和ITU共同成立的視頻編碼聯合小組JCT-VC在2013年頒布了高效視頻編碼標準HEVC，在ITU標準體系中被稱為H.265標準，在MPEG標準體系中作為MPEG-H的第二部分。此外，MPEG在2015年2月頒布了MPEG-H 3D音頻編碼標準，該標準被納入MPEG-H標準的第三部分；在傳輸方面，DVB在2014年頒布的TS 101 154標準修訂中增加了在TS流中對HEVC進行傳輸標識規(guī)范，在2017年標準修訂中又增加了對HDR的相關標識；在接口方面，ITU頒布的ITU-R BT.2077標準規(guī)定了萬兆光纖傳輸接口及6Gb/s、12Gb/s和24Gb/s SDI傳輸接口。SMPTE頒布的ST 2110標準對SDI over IP傳輸進行了規(guī)定。
日本NHK廣播電視研究所是最早開展4K電視研發(fā)的機構。從2012年起，日本、韓國、英國、法國、美國等西方主要國家陸續(xù)制定了4K超高清電視的研發(fā)及廣播計劃，并在地面、有線、衛(wèi)星以及IPTV等傳輸網絡開展了不同程度的試驗播出。其中，日本走的最快，計劃也最為詳盡，韓國、歐洲和美國緊隨其后。
3、我國超高清電視發(fā)展情況
與日韓、歐美等發(fā)達國家相比，我國4K超高清電視技術目前還處于初級階段，尚未形成完整的端到端的產業(yè)鏈和生態(tài)鏈，發(fā)展環(huán)境、產業(yè)支撐條件、節(jié)目業(yè)態(tài)以及相關技術標準等都還有待完善。
國家新聞出版廣電總局在2016年發(fā)布的《十三五廣播影視科技發(fā)展規(guī)劃》將4K超高清電視列為重點研究領域和重大研究項目，明確了我國十三五期間4K超高清電視的發(fā)展目標。隨著電視制播技術的進步和電視終端產業(yè)的發(fā)展，部分機構經批準開展了4K超高清電視節(jié)目制播和傳輸試驗，為超高清電視發(fā)展開展了有益的探索和實踐，但也出現了管理不規(guī)范、技術質量不達標等問題，2017年11月廣電總局發(fā)布了《國家新聞出版廣電總局關于規(guī)范和促進4K超高清電視發(fā)展的通知》，進一步規(guī)范和促進4K超高清電視健康有序發(fā)展。
2016年5月，我國自主研發(fā)的超高清視頻編碼標準GY/T 299.1-2016《 高效音視頻編碼 第1部分：視頻》發(fā)布，該編碼標準在編碼效率上與國際編碼標準HEVC相當，有效的提升了視頻編碼性能。2017年1月，廣電總局發(fā)布了用于超高清節(jié)目制作和交換參數的GY/T 307-2017《超高清晰度電視系統(tǒng)節(jié)目制作和交換參數值》標準。考慮到我國超高清電視的實際應用情況，我國超高清節(jié)目制作與交換參數在幀率的選擇上，僅保留了50p、100p和120p。2018年1月，廣電總局發(fā)布了用于高動態(tài)范圍節(jié)目制作與交換參數的GY/T 315-2018《高動態(tài)范圍電視節(jié)目制作和交換參數》及用于先進聲音系統(tǒng)揚聲器配置和布局的GY/T 316-2018《用于節(jié)目制作的先進聲音系統(tǒng)》。此外，廣電總局聯合工信部于2016年5月啟動了4K高動態(tài)范圍（HDR）、三維立體聲（3D Audio）等標準的制定工作，目前標準也正在制定中。
央視、上海、湖南、廣東等電視臺從2013年開始，陸續(xù)開展了4K超高清電視的節(jié)目制作和有線電視網中的傳輸試驗，相繼推出4K體驗專區(qū)業(yè)務；中國電信、中國移動和中國聯通于2015年開始，陸續(xù)在IPTV中推出了4K超高清點播和推送業(yè)務；樂視、小米、優(yōu)酷等OTT廠商也推出了4K超高清點播業(yè)務。但受到節(jié)目制播和傳輸等的限制，前期開展的超高清業(yè)務大部分都采用的是4K、25p、8bit、709色域和SDR的技術參數，還不符合我國超高清節(jié)目制作規(guī)范。
考慮到廣東省在4K超高清電視發(fā)展的良好產業(yè)基礎，在廣東省率先開展超高清電視的先行先試。2017年12月23日，以“新時代、新征程、新視界”為主題的廣東4K超高清電視試驗播出啟動活動在廣東電視中心舉行。通過廣東省產業(yè)示范，極大地提升4K超高清電視相關產品的成熟度和穩(wěn)定度，帶動4K電視產業(yè)良性發(fā)展，為4K超高清電視產業(yè)在全國的推廣應用提供重要經驗。
超高清電視業(yè)務的推進，能給觀眾帶來更佳的觀看體驗，同時也能帶動消費升級和產業(yè)推動。隨著我國超高清電視產業(yè)鏈的不斷完善及各方的協(xié)同努力，2018年將是我國超高清電視推進的重要階段。
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