超高清电视发展现状及发展趋势综述

【中国数字视听网讯】4K来了——超高清电视正在不断普及

1.1 用户体验演进推进超高清电视发展

随着高清电视在世界范围内得到了相当程度的普及，观众对收视体验提出了更高的要求，根据人的视觉特性，为了获得更佳的临场感和真实感，观看电视的视角应更大，观看距离应更近，这对视频质量和显示终端都提出了更高的要求。而用户体验的这种演进推进了超高清电视的快速发展。

图1 电视技术演进路线图

1.2 超高清电视终端市场发展迅速

(1)超高清电视终端设备价格不断下降

BI Intelligence2014年发布的报告显示，4K电视机的售价正在快速下滑。在过去两年的时间里，下滑幅度已经达到了85%。

对比全球各国4K电视机的售价，中国目前的售价最低。4K电视机价格的下滑，将会推动该产品的采用。

图2 超高清电视终端设备价格不断下降

(2)超高清电视出货量迅速增加

根据NPD DisplaySearch全球电视出货量及预测季度报告(Quarterly Global TV Shipment and Forecast Report)显示，2014年第二季度全球4K液晶电视出货量达210万台，超越2013年度全年出货量160万台。

中国将是4K电视机的使用大国，中国在2013年占据了全球4K电视市场87%的份额，尽管今年的份额将会有所下滑，但仍将会高达78%。

据调查机构Digitimes的研究显示，全球超高清电视出货量2013-2017年复合年增长率为160%,从160万飙升到6820万。

图3 全球4K电视出货量(单位:千台)

Source: NPD DisplaySearch Quarterly Global TV Shipment and Forecast Report, 2014.

1.3消费者认知度不断提高

根据中关村互联网消费中心一组调研数据显示，有35.4%的受访者对超高清电视感兴趣;56.3%的受访者认为4K超高清电视的前景非常好，符合市场趋势;57.5%的受访者有购买4K超高清电视的打算;在有4K超高清电视购买意愿的受访者中，有51.6%的选择50-55英寸的4K超高清电视。

图4 消费者对于4K超高清电视的认知度不断提高

2. 超高清电视关键技术概述

2.1 超高清电视分辨率

国际电信联盟(ITU)发布的ITU-R BT.2020为广播级超高清电视定义了UHDTV1(3840x2160 通常标识为4K)和UHDTV2(27680x4320 通常标识为8K)两个层级。UHDTV1的每帧像素数为。与目前1920x1080逐行扫描的高清电视标准相比，UHDTV1和UHDTV2的每帧信息传输量分别提高到4倍和16倍。

图5 超高清电视分辨率

2.2 4K超高清电视可视角度与观看距离

在同等像素密度下，4K超高清电视的可视面积是高清电视的4倍。4K超高清电视的最佳观看距离为1.5倍屏幕高度，而高清电视的最佳观看距离为3倍屏幕高度以上。4K超高清电视的最佳水平观看角开度为58˚，大于高清的32 ˚。在与50英吋高清电视观看距离相同的位置上，适合观看100英吋4K电视。

根据人的视觉特性，可视角度与观看距离对享受最佳临场感和真实感非常关键，如果近距离观看现有2K分辨率的像素，其图像“颗粒现象”依然严重。同时，高清分辨率的图像再通过视频压缩，更不能满足对现场感、真实感的视觉要求，而4K相对于2K的可视角度则有很大的提升。

图6 4K超高清电视观看距离

2.3 超高清电视色域

相较于标清和高清电视，超高清电视色域得到了大幅扩展，从ITU-R BT.709色域扩展至ITU-R BT. 2020色域。

图7 超高清电视色域

2.4 逐行扫描、高对比度、高帧率

超高清电视标准彻底消除了传统电视的技术痕迹：隔行扫描。在ITU R.BT2020标准中只有逐行扫描，没有隔行扫描，超高清电视在技术上与电影和IT技术完全融合。

行业专家认为，对比度与清晰度同样重要。因此与标清和高清电视相比，超高清电视应能再现更高的对比度需要更高量化精度：10/12比特。

实际测试表明分辨率提高到4K或8K后，低帧率无法再现高质量活动图像，单纯增加像素数量只能提高两维静态图像分辨率，不提高帧率无法提高动态分辨率。在ITU标准中增加了每秒120帧高帧率选项。

图8 超高清电视与高清、标清电视相关参数对比

2.5 超高清视频编码技术

超高清电视在带来清晰度大幅提升的同时，数据量也较高清标清大幅增加。为了更高效地传输4K乃至8K超高清电视节目，ITU及我国AVS标准组织均开发了下一代的视频编码技术。

ITU-T VCEG继H.264/AVC之后制定了最新的视频编码标准——H.265，H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264，对相关技术加以改进，使用新的方法以改善码流、编码质量、延时和算法复杂度之间的关系，使编码达到最优化设置，提升了编码效率,支持4K、8K超高清视频的传输编码需求。

我国AVS标准工作组在AVS+的基础上，制定了性能翻倍的AVS2.0标准。AVS2.0将继续采用混合编码方案，在保证支持超高清编码的基础上，更注重提高编码效率和降低编码过程的复杂度。

图9 H.265和H.264编码标准关键参数的对比

2.6 超高清音频处理技术

超高清电视技术的出现提升了消费者的视觉体验，同时这也为电视伴音创造了研制新技术、提高伴音质量、提升音响体验的机会，进而为消费者提供卓越的视音体验。

超高清电视的整体体验和伴音质量应当以其视觉体验为标杆,进行提升与改进。而现实是5.1声道质量的音频信号和立体声还将继续做为电视伴音进行传输。除了现有的音频格式之外，业内还出现了一些较新的音频系统，如22.2声道系统。

图10 22.2声道系统

2.7 超高清电视信号传输技术

根据每个国家技术、经济以及国情的不同，超高清电视信号的传输方式也有所不同，主要包括以下几种：卫星广播传输、地面广播传输、有线网络传输、宽带网络传输等。

图11 超高清电视系统框图

2.8 超高清电视相关标准规范

截止2014年，国际上已经制定的主要的超高清电视相关标准规范如下：

表1 当前主要的超高清电视标准规范