探析超高清數字電視關鍵技術

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摘要:目前，超高清數字電視的飛速發展，逐漸凸顯出了我國電視產業的創新水平，畫面的綜合質量是超高清電視的關鍵，文章將簡要介紹超高清數字電視的概況，重點闡述超高清數字電視的核心技術，以期為相關研究人員提供參考。

關鍵詞:超高清數字電視；音頻處理；光纖傳輸

超高清電視自4K概念被提出后，遵循國際準則，超高清開始逐漸走進到了大眾的視野當中，就目前而言，超高清電視早已成為社會的熱門話題，不僅是國內還是國外都開始爭先推出各種不同尺寸的超高清電視，而在現實生活的使用當中，超高清電視在和高清電視的對比之下，很明顯超高清電視具有明顯優勢，不但能夠向大眾展示更加真實的畫面，還能增強觀眾的體驗感，滿足觀眾的視覺感受，解決了大屏幕電視細節遺失、無法真實還原的問題。因此，深入研究超高清電視的核心技術，是當前相關技術人員需要重點考慮的問題。

1超高清數字電視簡介

在早時期，日本的NHK公司便給出了超高清電視的這一概念，隨后便引發了整個電視行業的高度關注，多個國家都開始了對超高清電視技術進行深入研究分析，UHDTV是超高清電視的簡稱，所謂超高清電視是指屏幕的物理分辨率達到3840×2160（4K×2K）及以上，好比于4倍1080p。在電影和電視行業對4K定義稍有差異，電影行業的4K是4096像素，是2k（2048像素）的2倍，而電視行業的4K是3840像素，是高清（1920像素）的2倍。對于電視來說，畫質是最為關鍵的，只有具備出色的畫質表現，才能真正吸引消費者的眼球。

2超高清數字電視的核心技術分析

2.1超高清數字電視的視頻處理技術

以4︰2︰2為例，超高清數字電視在4K的模式基礎下，其畫面的數據速率約為4Gb/s，而8K模式下的數據率約為16Gb/s，另外，如以4︰4︰4為例，超高清數字電視在4K模式的基礎下，其畫面的數據速率約為6Gb/s，而8K模式下的數據率約為24Gb/s。為了能夠讓超高清數字電視實現極大的數據輸送，需要最新的壓縮編碼方式，也就是所謂的高效視頻編碼（MPVE），此標準要求是對比H.264高檔次，讓碼率壓縮至50%，不過在增強壓縮編碼復雜度高的情形下，可將碼率壓縮至25%。如果將數字電視一代壓縮編碼標準定義為MPEG-2，那么數字電視的第二代視頻編碼的標準則為H.264，第三代視頻壓縮編碼標準為HEVC，相較于第一代壓縮編碼標準，第二代碼率減少至50%，第三代碼率減少至25%。綜上所述，對于超高清電視的每秒30幀的視頻來說，采取MPEG-2壓縮編碼標準，其速率可掌控在20Mb/s之下，而采取H.264壓縮編碼標準，其速率則可掌控在40Mb/s。

2.2超高清數字電視的音頻處理技術

超高清數字電視在經過此種聲道的設置方法，在最下層的兩邊設置兩個低音聲道，從而構成了22.2環繞聲系統，在與7.1系統相對比來說，22.2系統聲音效果更加具有真實感，能夠給予觀眾強烈的聲效體驗，此外，針對于22.2音頻數據率也是不能忽視的一個重要問題，以24bie為舉例，聲道音頻數據率為每秒28Mb，在經過音頻的降低之后，其聲道音頻數據率為每秒2.8Mb。MPEG制定多聲道標準，DTS開發類多聲道立體環繞技術，對于一般的家庭電視來說，22.2聲道系統的分布并不完全具備整體適用。針對于此，MPEG的環繞聲標準SAC設計向下兼容，立體聲道系統的更新，根據聲道空間以及聲源的強弱相互結合進行編碼，從而壓縮音頻傳輸的數據率，提高播放質量。

2.3超高清數字電視的傳輸技術

2.3.1衛星傳輸方式

衛星傳輸所覆蓋范圍較大，傳輸速度快，一般情況下，大部分運營商們都會采用衛星傳輸的方法，從而達到高清傳輸的目的，由于衛星傳輸被大范圍使用，逐漸有更多的運營商開始重視起這一生產領域，并加以投入，經過逐步實驗，確保衛星傳輸的應用效果，在這其中，日本公司SKYPerfectJSAT在這一領域取得的成果就非常顯著，例如經過對衛星傳輸的研究，實現了4K足球聯賽的直播，隨后我國也開始了對衛星傳輸進行了深入分析研究，實時確保每秒的傳輸速度達到64Mb。

2.3.2地面傳輸方式

地面傳輸可以展示出國家科學技術的水平程度，根據日本的ISDB-T標準為例，選取正交頻分復用傳輸以及超高階調制方法，綜合雙極化天線提升信號。在現實應用當中，將信道分為多個正交子信道，高速數據并行排列，達到在多個子信道中實現傳輸的目的。另外，正交信號根據分隔通信，能夠掌控多個子信道之間的相互干擾，致使信道寬帶信號要大大高于子信道寬帶，子信道成平坦性衰落，確保信道平衡，增強傳輸質量。

2.3.3光纖傳輸方式

在生活實踐當中，大容量的傳輸是光纖傳輸中的絕對優勢，針對于光纖傳輸，日本公司NHK進行了相關實驗，主要研究在短距離的接口傳輸設備的適用性，將電放大器用光放大器所替代，從而實現傳輸距離260km。光纖傳輸的一邊采取注入型激光二極管方式實行光媒體的傳播，而另一邊采取APD光電二極管實行信號測試，與此同時，采用亮度調節，在固定頻率的前提條件下，把光的顯現和消失設為二進制的標準，不管是APD光電二極管又或是注入型激光二極管，都必須經過此種方法調制，增強光功率，確保光纖傳輸的實踐應用效果。

2.4超高清數字電視的顯示

超高清信號的接收、信號的處理以及面板等都是超高清電視顯示的主要依據，超高清的液晶面板的分辨力需要達到3840×2160，目前，國內以及國外的主要面板公司主要有夏普、三星、LG、華星光電等等，他們生產的面板主要有兩大類，分別為IPS屏（硬屏）以及VA屏（軟屏），超高清的分辨率一般都偏高，主要應用在大屏幕，因此面板的尺寸一般都在兩個尺寸，65in或者55in。驅動接口也是顯示屏的核心技術之一，現階段，最為普遍的驅動接口有兩類，一類為V-by-One接口，另外一類為較為傳統的LVDS接口，傳統的LVDS接口屬于一類低壓差分信號接口，傳輸速率最高為每秒1.05Gb，然而，V-by-One的傳輸速率最高為每秒3.75Gb，同時并能刷新色彩12bit和頻率240Hz。如若30bit色彩和240Hz的數據采取LVDS進行處理，則需要LVDS信號線48對，因此現在V-by-One接口逐漸被廣泛應用于顯示屏的驅動接口。超高清畫質的關鍵器件在于芯片，主要功能為圖像顯示、轉換、解碼等。雙芯片屬于超高清電視最常用的一種處理模式，兩個芯片分別完成運動補償和圖像處理，實行圖像處理的芯片既能圖像解碼，還能完成圖像轉換，即經過運算1920×1080的圖像，上變換為3840×2160顯示，外掛處理芯片以及主芯片內置是上變換的兩種技術處理方式，現階段，超高清數字電視已經基本實現了超高清的顯示，我國芯片企業也在深入研究4K芯片的開發。

3結論

目前，在國內超高清電視已經取得了顯著成果，本文經過對超高清電視的核心技術研究，分別對超高清數字電視的音頻處理、傳輸以及視頻處理進行了簡要分析，相關工作人員要對目前超高清數字電視的核心技術引起重視，只有充分掌握相關技術，同時對超高清數字電視的發展趨勢做出準確判斷，才能夠更好地推進我國電視產業的穩定發展。

參考文獻

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作者:李垣宏 單位:常德市廣播電視臺播控部