0 引言

　　電視自誕生以來經歷了從黑白到彩色、從模擬到數字、從標清到高清的發展歷史，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每幀像素數為3840×2160，8K每幀像素數為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，超高清電視的數據量還將有所增加。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力遠勝于高清系統，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展機遇期。順應技術發展趨勢，為廣大受眾提供更佳更優的視聽服務，加快規范和促進4K超高清電視的發展已經提上議事日程。發展超高清電視涉及多個方面，包括技術標準、節目制播、節目傳輸、終端接收，需要相關的技術、節目、產業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、科學制定規劃、完善技術標準、做好應用試點。

　　1 國際4K超高清電視的業務開展

　　近年來，國際上4K超高清電視技術和產業鏈正在逐步趨于成熟，一些發達國家的電視運營機構，嘗試性地開展了4K超高清電視業務。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和網絡運營商，基于有線、衛星以及IPTV平臺陸續開播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超高清頻道數目最多，其次是韓國、日本以及其它一些國家和地區。

　　

 

　　目前已開通的4K超高清頻道節目類型主要包括體育、電影、電視劇、新聞、文藝、娛樂、紀錄片等，其中體育類節目占比最大，約占總數的23% ;電影、文藝、紀錄片節目占比次之，均在16%到19%之間;新聞類節目占比最小，僅有1%。圖2顯示了4K超高清頻道不同節目類型的占比情況。

　　

 

　　衛星傳輸具有大帶寬、高速度、廣覆蓋等多種獨特優勢，目前歐洲、北美、日本和韓國開播4K 超高清頻道的運營商，多數傾向于采用衛星方式傳輸，據有關資料統計顯示，基于衛星傳輸的4K超高清頻道占比達到了49% ;基于有線、IPTV和OTT傳輸的4K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超高清頻道開播數量日益增長，但受限于4K超高清節目片源問題，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個節目穿插播放，每個節目時長在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，為吸引用戶關注，目前近半數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備收費+ 節目收費的方式，且節目定價相對較貴。以英國Sky UHD為例，用戶除需支付特定設備SkyQ sliver費用外，購買Sky Movies節目包和Sky Sports節目包的費用分別為£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，訂閱超高清電視業務的用戶分別為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超高清業務發展的更多一些。在我國，目前北京、四川、深圳、廣東、湖南、重慶等地有線電視網絡相繼推出了4K體驗專區服務;中國電信、中國移動和中國聯通三大運營商相繼發布了4K超高清點播、推送等業務;優酷、樂視、小米等廠商也推出了4K超高清的OTT接收盒子。但上述業務由于受到節目片源匱乏、接收終端解碼芯片及顯示設備性能限制，其“4K超高清節目”幀率多為25P，色域范圍多為高清色域，絕大多數節目未采用HDR 制作，因此，實際觀看體驗并沒有達到4K超高清電視應有的技術水準。

　　2 全球4K超高清電視的發展規劃

　　從國內外4K超高清電視的發展現狀來看，日本是推動超高清電視技術發展最積極的國家，日本NHK多年來在技術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濟的產業之一，計劃于2020年東京奧運會實現8K播出。有關計劃和路線見圖4。

　　

 

　　相對于日本，歐洲超高清電視發展主要由歐廣聯(EBU)主導，相關電視臺、有線電視、衛星電視、電信運營商共同推動超高清電視節目制作播出。EBU制訂了歐洲超高清電視發展規劃，計劃分為三個階段，由4K逐步過渡到8K，發展規劃見表1。

　　

 

　　與日本、歐洲有所不同，美國超高清電視發展并未出臺明確的時間計劃表，其發展進程主要由市場主導，美國新興網絡視頻運營商如NETFLIX、AMAZON 積極推動4K節目制作和分發服務，以此帶動了4K電視機銷售的增長，面對網絡視頻運營商的競爭，美國各電視臺、有線電視、衛星電視運營商相繼開始4K節目播出。

　　在我國，在《新聞出版廣播影視“十三五”科技發展規劃》中，基于中國的國情和廣播影視發展現狀，提出了我國超高清電視發展的目標，計劃到2018年，建立4K超高清電視OTT平臺，構建高清、4K超高清電視混合播出系統;到2020年，實現4K超高清電視試驗頻道播出。

　　3 國內外超高清電視的標準制訂

　　近年來，國際電信聯盟(ITU)為規范廣播級超高清電視節目制作和交換參數，定義了4K/8K超高清電視參數，與標清、高清相關參數對比見表2。

　　

 

　　隨著超高清電視技術的不斷發展，在索尼、松下、飛利浦等設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標準化工作，目前已經制訂的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鍵環節。

　　

 

 

　　就標準制訂涉及領域而言，規范節目制作領域的標準最多，信號傳輸、基帶接口等領域標準次之，如圖7所示。

　　

 

　　在節目制作領域，主要集中在節目制作、交換參數及高動態范圍(HDR，High-Dynamic Range)技術等方面，其中ITU-R頒布的BT.2020和BT.2100標準在超高清電視和HDR節目制作與交換參數方面做了詳細的技術規范，是超高清節目制作領域關鍵的兩項技術標準。

　　在視音頻處理領域，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技術，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音頻技術規范和參數依據。我國是廣播電視大國，考慮到視頻編碼應用面廣、產業價值高，以及知識產權問題，我國針對4K 超高清電視應用，近年自主研發了視頻編碼技術，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，聯合相關研究機構還在開展高動態范圍(HDR)廣播電視行業標準和三維聲(3D Audio)廣播電視行業標準的研究制訂工作。

　　在信號傳輸領域，為規范超高清電視信號的傳輸，各大國際標準組織圍繞衛星、有線、地面和IPTV四種傳輸方式都出臺了相關的標準。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質量的一個重要指標，需要引導與規范。據廣播科學研究院的研究測試報告，在一個電視頻道8MHz中，為保證圖像質量，傳輸4K超高清視頻的碼率應不低于36Mbps。

　　在基帶接口領域，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規范，其中10G串行數字接口成為其標準制定的焦點。

　　終端接收和評價測試領域，高清多媒體接口(HDMI，High Definition Multimedia Interface)標準組織，對終端接口參數和技術做了進一步的升級，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范。在我國，由廣電總局組織立項，廣播電視規劃院牽頭，已經自主研發了一套主觀測試測評圖像序列。

　　4 超高清電視發展中存在的問題

　　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，發展環境、產業支撐條件、節目業態以及相關技術標準等都還有待完善，尚未形成完整的端到端的產業鏈和生態鏈。

　　1. 節目問題

　　制作4K超高清節目投入大、系統建設復雜，短期內難以回收成本。國內一些電視臺和制作機構雖然制作了一些4K超高清節目，但總體制作周期長，節目數量少，尚未形成規模，現階段無法支撐4K頻道的播出要求。

　　2. 傳輸問題

　　4K超高清電視的傳輸數據量是普通高清電視的10倍以上，無論在有線、無線還是衛星中傳輸，都需要對現有的傳輸系統進行改造，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，另一方面也會增加接收成本。

　　3. 產業問題

　　按照技術發展規劃，我國4K超高清視頻編碼擬采用AVS2.0標準，但目前國內產業界尚沒有做好相關產品的產業準備，支持AVS2.0的編解碼產品還處于實驗室階段，沒有形成規模化的成熟商用產品。廣播電視傳輸覆蓋網正在向智能融合網絡升級，4K接收終端還要與廣電智能終端同步規劃與部署。

　　4. 資金問題

　　當前4K超高清電視發展與過去高清電視發展初期問題相似，電視臺制作播出4K超高清電視節目，需要投入大量的資金和設備對技術系統進行改造，短期又無法獲得回報，面臨巨大的經濟壓力，不能夠持續良性發展。

　　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與自主知識產權等方面的問題，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超高清電視的發展對策

　　推進4K超高清電視發展，涉及節目制作、傳輸、接收等多個環節，事關產業政策、節目政策、技術政策以及資金投入等多個方面，是一項龐大的系統工程，需要相關部門和單位統籌協調、積極支持、協同推進、穩步發展。建議著重抓好以下幾方面工作：

　　1. 加快研究制定4K超高清電視節目規劃

　　認真研究4K超高清電視的節目特點和傳播規律，科學規劃4K超高清電視的節目形態。建議在試驗初期，首先考慮在體育賽事、電影、綜藝、紀錄片等類型節目中，通過廣播電視傳輸覆蓋網發展4K超高清電視視頻點播、推送節目，取得經驗后，適時推出4K超高清頻道。

　　2. 統籌推進高清電視和4K超高清電視發展

　　我國高清電視經過幾年的培育，已進入了快速發展期，目前經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超高清電視發展中，要處理好高清電視與4K超高清電視發展的關系，在選擇4K超高清電視試點時，要優先考慮高清電視推進較快的地區。

　　3. 規范4K 超高清電視的發展

　　目前，一些地區和城市陸續在IPTV、網絡電視和有線電視系統中，傳輸了超高清電視節目。這些節目存在技術不達標、內容依靠進口以及未經申報批準等問題。建議盡快出臺規范4K超高清發展的指導性文件，在各種傳輸覆蓋網中，開辦4K超高清電視業務，要嚴格按程序報批。

　　4. 加快推進4K超高清電視技術標準體系建設

　　要進一步完善我國4K 超高清電視技術標準體系表，加快標準的制訂進度，爭取盡快出臺4K 超高清電視節目制作、交換與接口、HDR以及3D Audio等基礎標準，推進我國相關標準的應用。

　　5. 處理好與廣播電視智能網絡發展的關系

　　我國廣播電視傳輸覆蓋網目前正在部署具有自主知識產權的智能電視操作系統TVOS，4K超高清電視系統應與TVOS同步部署，特別是接收終端，應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開展4K超高清電視試點

　　落實我國廣播電視行業發展規劃，積極支持一些有條件的地區開展4K超高清電視試點，在節目規劃、系統建設、標準應用、產業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超高清電視積累經驗、提供借鑒。

　　6 結束語

　　總的來說，多年來我國廣播電視技術與世界同步發展，經歷了模擬轉數字、標清轉高清的過程，現在又面臨4K超高清電視新一輪的技術升級。順應技術發展趨勢，為廣大受眾提供更佳更優的視聽服務，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超高清電視相關指導政策，希望我國的超高清電視在技術政策、節目政策、產業政策、技術標準的指導下，在基于完整產業鏈和生態環境的條件下，構建可持續、良性發展的體制機制，與智慧廣電網絡、智能電視終端一體化同步建設，積極、穩步、健康地發展。