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超高清视频产业走向何方?

2019年12月25日来源:人民邮电报 
导语:当前,视频已经成为各行各业数据采集、传输、处理和呈现的主要形式。根据预测,未来大众网络流量80%以上和行业应用数据70%以上都将是视频。在这样的背景下,作为高清视频的下一个发展阶段,超高清视频对于推动大众的消费升级以及行业的转型发展都具有重大意义,在国家政策引导和产业界大力推动下将迎来巨大发展机遇。

  当前,视频已经成为各行各业数据采集、传输、处理和呈现的主要形式。根据预测,未来大众网络流量80%以上和行业应用数据70%以上都将是视频。在这样的背景下,作为高清视频的下一个发展阶段,超高清视频对于推动大众的消费升级以及行业的转型发展都具有重大意义,在国家政策引导和产业界大力推动下将迎来巨大发展机遇。

  何为超高清视频?

  超高清视频,泛指分辨率在4K以上的视频。

  超高清视频能够从多个维度提升用户体验。例如,分辨率从1080p(1920×1080)提升到4K(3840×2160)、8K(7680×4320)及以上;画面精细程度提升4倍、16倍甚至更高;帧率从30帧/秒逐步提升至50~120帧/秒,对高速运动物体的表现能力加强,画面更加流畅;色域从BT.709提升至BT.2020,可表现的颜色范围大幅度提升;色深从8位提升至10~12位,颜色之间的过渡更加平滑和自然;提供高动态范围(HDR)能力,使得高亮部分和低照度部分的表现能力同时增强。基于上述进步,超高清视频能够为用户带来具有更强现场感和更具感染力的视觉冲击。

  美日韩成为领先者

  目前,美国、日本和韩国成为全球超高清视频产业的领先力量。

  在美国,好莱坞在2015年就推出了多部电影的4K蓝光碟片。2016年,Facebook Live 360全景流媒体视频直播服务开始支持4K直播。2017年,欧洲卫星公司SES在美国正式开通4K超高清电视频道,同年美国亚马逊利用4K直播NASA宇航员的太空生活。

  在日本,NHK在2016年里约奥运会举办期间进行了8K试播,在2018年平昌冬奥会期间实现了8K转播,在2020年东京奥运会期间将全面推广4K、8K电视节目。日本总务省预计,2025年日本家庭电视市场将全面普及超高清视频服务。

  韩国,在2014年率先开通了全球首个4K超高清频道,在2017年推出了全球首个在无线电视台运营的超高清电视服务。从2019年起,韩国三大电视台每年超高清节目制作比例计划提高5%。

  中国迎来强劲动力

  到2022年,中国超高清视频产业总体规模有望超过4万亿元。目前,在政策的支持下,中国超高清视频产业的发展拥有了强劲动力。2019年2月,工信部、广电总局、央视总台联合印发《超高清视频产业发展行动计划(2019-2022年)》,提出按照“4K先行、兼顾8K”的总体技术路线,大力推进超高清视频产业发展和相关领域的应用,对产业规模、用户数、频道数量和应用示范提出了明确目标。与此同时,广东、北京、上海、安徽、湖南、重庆、四川以及青岛等地也在积极推动超高清视频行动计划,相继印发产业发展政策。

  在应用推广上,2018年10月央视推出了首个4K试验频道。2019年,春晚实现了5G+4K节目回传,10月1日的新中国成立70周年国庆阅兵也实现了4K直播。据悉,2022年冬奥会将采用4K/8K直播。

  四大环节现机遇

  超高清视频产业主要包括超高清视频的采集、编辑、传输、呈现等主要环节,具有产业链条长、辐射范围广、带动效应强等特点。

  在采集摄录方面,高分辨率、高动态范围、三维立体、快速变焦等成为重要发展方向。4K/8K分辨率、50帧/60帧/120帧、HDR高动态以及高色深成为视频采集摄像机的技术需求。目前,我国广电级高端摄像机主要依赖国外厂商,如索尼、松下等。我国卓曜、华创科技、尊正、扳手科技等企业已初步具备超高清专业摄像机的自主设计和制造能力,已推出4K影视节目摄像机、4K电影摄像机等产业化产品;演播室系统已初步具备竞争力。但是,中国企业仍缺乏视觉特效与合成、图像处理等基础底层核心算法,并且在CMOS芯片、光学镜头、DRAM、Flash存储等方面仍落后于日韩企业。

  在编辑处理方面,端云协同、人工智能、视频处理等基础算法迎来发展机遇。非线性编辑、后期渲染、特效等是视频后期的主要环节,在特效电影、CG动画等对图像渲染的要求越来越高的情况下,云媒体制作成为重要手段之一,如《流浪地球》即使用云服务进行渲染。目前,超高清视频后期制作成本高、产出小,尽管很多影视内容采用4K拍摄,但目前也只制作输出高清版本。因此,在当前4K内容不足的情况下,利用人工智能算法实现空间上超分辨率、时间上插帧成为重要解决方式。目前,国内可生产超高清视频制作设备的企业主要有大洋、尊正、索贝、新奥特、捷成世纪等企业,但能够快速稳定处理8K视频的后期制作设备较少,现有设备仍有很多功能缺陷。

  在传播输出方面,编解码方式和5G、千兆固网宽带等网络传输方式成为关注焦点。

  就编解码方式而言,H.265、AVS 2成为超高清视频编解码的主要选择。H.265(HEVC)可以在维持画质基本不变的前提下,让数据传输带宽减少至H.264的一半,支持最高为7680×4320的分辨率,此外还具有可变的尺寸转换(从4x4到32x32)、四叉树结构的预测区域(从64x64到4x4)、多种帧内预测模式、精准的运动补偿滤波器等特性。AVS 2由我国数字音频解码技术标准工作组制定,性能与HEVC相当,成为我国自主的编解码标准。

  就网络传输方式而言,有线电视、IPTV、卫星广播、地面广播是目前超高清视频传输的主流。使用H.265或与之相当的编码方式,在保证超高清视频体验的前提下,4K码流大概为30Mbps~50Mbps,8K码流大概为100Mbps~150Mbps。值得注意的是,由于我国光纤宽带和蜂窝网络覆盖在全球领先,广电也获得了5G牌照,因此未来5G有望成为超高清视频网络传输的新选择。

  在终端呈现方面,高分辨率、HDR、智能用户交互成为发展趋势。目前,4K电视已经成为主流,中国电视市场60%以上的产品已支持4K分辨率,8K电视仍以展示为主。

  在显示面板领域,高对比度、高色深、高色域、高刷新率成为关键性指标。良好的HDR体验要将面板的对比度提升至10000:1及以上,LCD面板达到1000尼特峰值亮度。但是,目前我国市面上大部分电视仅能够达到400尼特左右,提升空间还很大。

  在主控芯片领域,更高的编解码能力和人工智能成为未来的发展方向。可以预见的是,未来CPU、GPU、编解码芯片、数据接口将集成于电视机、机顶盒的SoC芯片之中,基于语音和图像的智能交互、神经网络等人工智能算法将从芯片层面得到支持。

  在专用图像处理芯片领域,色彩控制、锐度处理等图像处理功能将更多采用独立的图像处理芯片实现,如索尼、三星等。值得注意的是,我国超高清电视的画质处理将更多地以软件的方式实现。

  小结

  目前,我国4K电视产量在全球占比已经达到了42%,国内销量占比为60%,远超国际平均水平。国产机顶盒SoC芯片国内市场占有率超过了7成,电视机SoC占比已达20%。面对超高清视频带来的全新机遇,中国企业大有可为。

【责任编辑: 苗梦佳 】

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