从模拟到8K：超高清电视发展现状与展望

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　　摘要：电视技术的发展经历了模拟到数字、标清到高清的发展历程，当前全球超高清电视仍处于起步阶段，但其巨大发展潜力已经显现。无论对于电视播出机构还是运营机构来说，超高清电视都意味着新的发展契机。随着超高清电视日益普及，未来电视业必然会呈现一个全新的产业格局和发展面貌。
　　关键词：高清电视 4K 8K 技术特点 产业格局
　　电视技术的发展经历了模拟到数字、标清到高清的发展历程，当前正在进入从高清到超高清的发展阶段。随着媒介数字化、高清化技术不断发展，超高清电视正在日益普及，2018年世界杯足球赛的所有赛事首次以超高清格式转播。就全球范围来看，根据2018年4月数据，全球电视频道总数为11700个，其中高清电视频道约占27%，其中超高清电视频道总数为125个。①根据预测，全球超高清电视频道的数量到2025年有望达到785个。2017年广东省超高清电视试验频道开播，标志着中国4K超高清技术的发展进入了新阶段（本文所提及的超高清电视主要是4K超高清电视，在涉及8K超高清电视時会另行指出）。对于电视业来说，近年来媒介技术一直处于发展变革之中，给整个电视业带来了持续挑战，需要不断投资进行设备系统升级，也需要加大内容制作、渠道升级、人才培养体系等方面更新频率。
　　国外超高清电视播出的发展概况
　　全球超高清电视频道的规模化播出始于2015年，此后两年频道规模出现加大增长势头。相比高清电视，超高清电视的发展更为快速。高清电视频道规模从13个到32个频道用了两年时间，而超高清频道在两年间则从13个增加到了92个。
　　就超高清电视频道发展历程来看，日本在超高清电视研究方面走在全球前沿。2012年5月，日本成功进行了超高清电视试播，其超高清标准随后经国际电联（ITU）推荐成为国际标准；2014年，日本广播协会（NHK）播出世界首个超高清电视频道，并在2018年12月开播两个超高清卫星电视频道。2013年7月，韩国有线电视和电信协会（KCTA）在韩国推出了一个超高清试验频道，随后于2014年4月10日正式开播超高清频道UMAX。2015年是全球超高清电视频道领域取得突破性、爆发性进展的一年。2015年8月，德国正式开播了“珍珠电视”（Pearl.tv），这是德国第一个超高清频道。2015年9月，全球第一个超高清国际频道“第一时尚频道”（Fashion One）开播，该频道由欧洲卫星公司（SES）运营，信号覆盖欧洲、南美和北美。2015年10月，欧洲开播了超高清频道“电视娱乐真实电视网”（TERN）。2015年11月，美国开播了“航空航天局超高清频道”（NASA UHD），该频道由和谐公司（Harmonic）负责制作，与美国航空航天局共同运营，共包括“国际空间站生活”（ISS Life）、“地球大观”（Earth View）、“太阳系统”（Solar System）、“太空深处”（Deep Space）、“航空航天局经典”（NASA Classics）、“火星”（Mars）等八大节目系列。2016年底，欧洲超高清电视标准（UHD-1 Phase 2）获得批准。2018年11月，土耳其通过土星（Turksat）3A和4B两颗卫星进行了8K超高清电视播出实验，由此跻身全球为数不多的几个进行8K超高清电视实验的国家之列。2018年12月1日，日本广播协会（NHK）正式播出8K超高清电视节目，8K节目播出业务被命名为“BS8K”。日本广播协会通过卫星播出8K超高清节目，每天播出12小时。此前，日本广播协会已经播出4K超高清节目，每天播出18小时，该业务被命名为“BS4K”。②
　　近年来，数字影院（Digital cinema）、网络电视和直播到户卫星电视是推动超高清电视发展的主要动力。传输和节目制作成本、高效的传输技术、超高清电视机的普及以及商业营利模式等都是超高清电视业发展中备受关注或担忧的因素。③从2015年到现在，全球超高清电视频道的规模持续增长，近一年来的增速更是超过20%。2016年10月，全球超高清电视频道总数达到了30个，其中欧洲地区有22个。④2017年10月，全球超高清电视频道总数增长到了99个。2018年4月，全球超高清电视总数大幅增长到了125个，其中超高清卫星频道为52个，超高清有线或IPTV频道为71个，超高清数字地面电视频道为2个。
　　超高清电视的技术特点
　　从概念上来说，超高清电视是数字电视的一种类型，是标清电视、高清电视的升级版本。数字电视按照图像清晰度进行分类，从低到高包括数字普及型电视（PDTV，即VCD级图像）、标准清晰度电视（SDTV，即DVD级图像）、增强清晰度电视（EDTV，即比DVD略高的图像）和高清晰度电视（HDTV，即电影级图像）。国际电信联盟（ITU）规定了4K（2160P）和8K（4320P）两种超高清技术标准，其中4K（2160P）格式的最小分辨率为3840×2160、8.3百万像素，是普通高清（1080P）格式（1920×1080、2.1百万像素）像素的四倍；8K（4320P）格式的最小分辨率为7680×4320、33.2百万像素，是1080P格式像素的16倍。⑤4K是借用了投影仪显示分辨率的概念。主流商务投影仪的分辨率为1024×768，即水平方向有1024个像素点，以此为基准称之为1K。4K超高清电视机的分辨率是4096×2160，水平方向像素点达到了1024的4倍，因此称之为4K。超高清电视的技术指标较为丰富，涉及图像层次、清晰度、彩色保真度、视频压缩综合处理等。
　　超高清电视的优点是可以提升目前电视节目画质真实度，这主要是超高清可以大幅度改进画面色彩深度和提高分辨率。随着电视屏幕的不断增大，相应像素点距也会增加，像素点就较为容易被人眼识别进而形成颗粒感。人眼离屏幕距离越近，这种颗粒感就会越明显。高清电视（HDTV）的最佳观看距离是屏幕高度的3倍，这也就是全高清电视机的尺寸一半只能在42到55英寸之间的原因。超高清电视技术的出现使得平板电视有了更高的分辨率，屏幕尺寸也就有了较多的增大空间。超高清电视的最佳观看距离比传统高清电视要小，是屏幕高度的1.1到1.5倍。超高清电视可以大幅度改进画面色彩深度和提高分辨率，由此提升节目画质的真实度、锐度，改进观看效果，声音效果更为逼真清晰。另外，超高清电视技术在画面拍摄方面也具有标清难以企及的优势，能从更远距离拍摄到清晰的画面，例如在拍摄龙卷风等危险画面时颇具优势。专家预测，电视分辨率品质在不远的将来有望与人类视觉系统的高分辨率不相上下。换言之，看电视就如同看窗外一样真切。有研究者把这种观影分辨率的终极阶段称为“有着视网膜般清晰度的三维媒质”（Retinal-Definition， Three-Dimensional Media），或者简称RD3D。⑥ 　　超高清电视发展的重点领域
　　超高清电视是电视产业未来发展的重点领域之一，会对电视业的内容制作、基础设施、技术研发等方面的变革产生推动、引导作用。未来超高清电视发展的重点包括以下几个方面。
　　一、超高清内容产业发展。随着超高清电视频道的增加，超高清节目内容的需求会随之增长。当前，电视业相对发达的国家都在对电视产业整体布局和高清领域发展加大引导推动力度，着力丰富超高清内容资源。以美国为例，传统影视制作公司早已将超高清作为发展重点方向，而新兴媒体也利用资金、市场优势全力推进超高清内容产业发展。美国亚马逊公司（Amazon）从2014年开始就全面普及超高清格式，包括电视剧在内的所有原创影视剧。美国奈飞（Netflix）在2014年4月推出了超高清版本的电视剧《纸牌屋》和多部纪录片，此后多部原创影视剧都是以超高清格式制作和播出。除了影视剧外，体育赛事是超高清节目内容的重要来源。英国广播公司（BBC）从2014年开始在转播重大国际体育赛事时逐步增加超高清格式转播内容的比重。2014年世界杯足球赛期间，英国广播公司采用超高清格式转播了18场比赛，包括半决赛和决赛。2016年巴西奥运会和2018年平昌冬奥会期间，英国广播公司对多场体育赛事采用超高清格式进行现场直播。但总体来说，全球超高清电视的内容缺口仍然很大。欧洲数字电视标准负责人彼得·塞伯特（Peter Siebert）在2018年初表示，目前超高清内容领域的投资规模不足，观众的收视习惯尚未形成，由此导致全球超高清电视频道的节目重播率太高。
　　二、超高清基础设施建设与终端普及。超高清电视发展需要强大的技术设施支撑，以增加视频数据传输空间和分发效率。超高清电视对于带宽的要求也较高，至少是标清的10倍，高清的3倍；标清视频分发业务需要2兆带宽，高清视频分发业务需要6-8兆带宽，超高清视频分发业务需要20-25兆带宽。以一部未经处理的4K、普通24帧格式的电影为例，它每秒包含216000帧画面，每帧画面包含860万像素，每个像素包含24字节色彩信息，如果电影长度为两个半小时，那么整个视频文件的大小就达到了5.6TB。即便经过压缩，以无线或有线方式传输这么大的文件都要求很大的带宽。因此，电视发达国家都在增加基础设施建设和升级方面的投入，夯实超高清产业发展基础。另一方面，超高清电视发展与电视用户家庭中的超高清电视机普及率紧密相关。未来几年，全球许多电视家庭到了更换电视机的年限，这为全球超高清电视机的普及提供了契机。截至2018年初，全球超高清电视机总数约为1.76亿台，全球超高清电视普及率为8%，到2021年有望达到21%。作为全球电视业发展重镇，北美家庭中拥有超高清电视机的比例在2018年初为19%，西欧为14%。日本政府计划在2020年奥运会前完成全国性超高清电视播出计划，与此同时，日本超高清电视机的普及率在2020年计划达到50%，到2025年达到100%。
　　三、8K超高清电视的研究。随着超高清电视的发展，8K超高清电视的研究已提上了议事日程。相比4K超高清电视，8K超高清电视在分辨率、动态显示、帧率、色域、精度等方面更为優良，视觉和听觉效果等方面又实现新的飞跃，而且它在3D电视节目播出方面还实现了突破，即观众不再需要戴专用眼镜，使用裸眼即可收看。早在2011年，日本广播协会科技实验室就致力于研发大容量无线传输技术，以实现8K超高清地面电视播出。日本广播协会在2012年完成了8K超高清电视短距离（4.2km）无线传输试验，随后在2014年成功完成8K超高清电视长距离（27公里）无线传输试验。2016年巴西奥运会期间，日本成功进行了8K超高清电视有线电视传输测试。根据日本政府计划，日本广播协会在2020年夏季奥运会前开播8K超高清电视节目。对于全球电视业来说，8K超高清电视的普及为时尚早，但需要提前进行顶层设计和产业规划。
　　结语与展望
　　目前，全球超高清电视发展仍处于起步阶段，只有在全球电视业都实现了数字化之后，超高清电视的时代才会到来，但其巨大发展潜力已经显现，必将成为未来电视发展主流。无论对于电视播出机构还是运营机构来说，超高清电视都意味着新的发展契机，例如超高清频道有助于推动付费电视业的提质升级，也是增加高端用户的有效策略。中国超高清电视频道的探索起步于2014年，规模化发展始于2017年。2014年8月11日，我国首个4K超高清频道在大连试播，该频道能够覆盖大连市内的210多万有线电视用户。2017年12月23日，广东超高清电视试验播出启动活动在广东电视中心举行，广东超高清电视和超高清电影节目创作中心成立，并同时建立了全国4K产业联盟的建立，并筹拍国内首部超高清粤剧电影《白蛇传·情》。2018年10月，中央广播电视总台开播超高清频道。中国在超高清电视发展方面虽然起步较晚，但依托巨大市场空间和雄厚产业基础拥有显著的后发优势。当前，中国超高清电视发展需要加强顶层设计，加大政策引导和产业扶持力度，尤其要在技术研发、基础设施建设、内容制作、人才培养等方面进行前沿规划，推出切实可行的举措。随着超高清电视日益普及，未来电视业必然会呈现一个全新的产业格局和发展面貌。 （作者单位：中央广播电视总台）
　　注释：①参见：www.digitaltveurope.com/2018/04/10/。
　　②参见：www.rapidtvnews.com/2018110854101/。
　　③参见：4K/UltraHD heads for mainstream as operators plan launches， www.rapidtvnews.com。
　　④参见：www.broadbandtvnews.com/2016/10/17/。
　　⑤杨明品主编：《中国广播电影电视发展报告（2014）》，北京，社会科学文献出版社，2014年版，第124、132页。
　　⑥[美]约翰·亨德里克斯：《探索好奇：探索传播公司和我的故事》，北京，中信出版集团股份有限公司，2014年版，第181页。
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