1.2 超高清視頻技術演進

1.2.1 視頻編碼技術演進

超高清視頻技術在大幅提升視頻清晰度的同時，也使視頻流的數據傳輸量大大增加。為保障4K、8K超高清視頻的高效傳輸，國際電信聯盟（ITU）和我國AVS標準組均開展了下一代視頻編碼技術的研發工作。

ITU在2013年正式批準通過H.265標準，該標準以H.264標準為基礎，優化了編碼方式，改善了碼流、編碼質量、延時及算法復雜度之間的關系，提升了編碼效率，以滿足4K、8K超高清視頻的傳輸編碼需求。

基于AVS+，我國AVS標準組于2016年正式通過了AVS 2.0標準，該標準繼續采用混合編碼方案，在保證支持超高清編碼的同時，更注重提高編碼效率和降低編碼復雜度。

1.2.2 音頻處理技術演進

伴音質量是用戶視音體驗的重要組成部分，超高清視頻技術在帶來用戶視覺體驗提升的同時，對音頻處理技術的改進提出了要求。

超高清視頻的整體體驗和伴音質量應當以視覺體驗為主，不斷進行提升與改進。目前，5.1 聲道質量的音頻信號和立體聲是主要的電視伴音，同時，業內出現了一些新的音頻系統，如22.2多聲道音頻系統。

22.2 多聲道音頻系統的揚聲器位置如圖 1-3 所示，相較于以往的音頻系統，22.2 多聲道音頻系統在揚聲器的布置上采用更加立體的環繞式布局方式，不僅在收視者視線平面上放置了揚聲器，而且在收視空間的頂部和底部也部署了揚聲系統。傳統劇場音響系統的聲音來自觀眾耳朵所在平面的前、后、左、右四個方向，而22.2多聲道音頻系統除了來自這4個方向的聲音，還提供來自頂部與底部的聲音，可以為觀眾帶來更加真實的現場感，22.2 多聲道音頻系統的揚聲器布局如圖1-4所示。

22.2 多聲道音頻系統的標準化工作正在與傳輸、編碼、家庭影院技術等相關的多個標準化組織中展開。ITU-R、SMPTE、AES、IEC、ISO/IEC、ARIB等標準組織都開展了不同程度的22.2多聲道音頻系統的標準制定工作，具體進展如表1-1所示。

1.2.3 信號傳輸技術演進

由于各國家的技術、經濟發展情況及國情不同，因此超高清視頻信號的傳輸方式也有所不同，主要包括衛星傳輸、地面傳輸、有線網絡傳輸、有線寬帶網絡傳輸、5G網絡傳輸等。

1.衛星傳輸

衛星傳輸主要集合超高清數字電視的節目信息資源，在衛星地面發射站，用微波將數據發送到距離地面36000km的地球同步衛星中，再由地球同步衛星將數據傳回地面，用戶電視機通過機頂盒接收節目。衛星傳輸具有帶寬大、速度高、覆蓋廣等多種獨特優勢。

2014 年，中國航天數字傳媒發布了基于衛星傳輸的 4K 整體解決方案，該方案確保可以穩定地以實時64Mbps的傳輸速度向用戶推送4K內容，符合4K超高清電視信號的商業化需求。

2.地面傳輸

地面傳輸通過電視臺的制高點天線對外發射無線電視信號，覆蓋所有電視用戶，用戶可以通過接收天線和電視機隨時觀看電視節目。

目前超高清視頻的地面傳輸標準主要包括日本 ISDB-T 標準、美國 ATSC 3.0標準和歐洲DVB-T標準。日本ISDB-T標準主要采用OFDM正交頻分復用技術和超高階調制4096QAM方式，并使用雙極化天線和MIMO信號增強技術；美國ATSC 3.0標準實現了基于H.265標準的可伸縮HEVC（SHVC）視頻編碼、MPEG-H 音頻和 MPEG 的 MMTA/V 傳輸標準的技術性融合，支持普通天線、手機及移動的地面用戶的信號接收；歐洲DVB-T標準采用大量導頻信號插入和保護間隔技術，增強了傳輸系統的多徑反射能力，使用戶在密集的樓群中也能很好地接收信號。

3.有線網絡傳輸

有線信號的傳輸主要通過光纖網絡實現。目前，光纖是有線傳輸性能最好的介質之一。光纖傳輸憑借頻帶寬、容量大、傳輸速率高、安全保密性好等優勢，常用于傳輸原始視頻資料。通過光纖傳輸的視頻數據連續、畫面顯示幾乎沒有延時，而且數據不會丟失，可以保證數據的高保真性。

目前，一路光纖只能傳輸幾路到幾十路的無壓縮超高清視頻。隨著傳輸帶寬的不斷提高，可以實現在一路單模光纖中傳輸上百路甚至上千路超高清視頻。由于光纖傳輸線路成本較高，因此在進行超高清視頻傳輸時，應盡量采用H.265等壓縮率較高的視頻編碼標準。

4.有線寬帶網絡傳輸

隨著互聯網的普及，電信運營商推出的IPTV（交互式網絡電視）通過互聯網協議為家庭用戶提供了包括數字電視在內的多種交互式多媒體服務。IPTV集互聯網、多媒體、通信等多種技術于一體，不僅提供傳統的視頻服務和互聯網瀏覽服務，還提供在線游戲、媒體點播等一系列豐富應用，能夠滿足用戶多樣化的需求。

5.5G網絡傳輸

ITU發布的5G網絡的部分性能參數如下：下行峰值數據速率為20Gbps，上行峰值數據速率為10Gbps；下行峰值頻譜效率為30bps/Hz，上行峰值頻譜效率為15bps/Hz；下行用戶體驗速率為100Mbps，上行用戶體驗速率為50Mbps。5G 網絡的網絡延遲大大降低，最高不超過 4ms，最低僅為 1ms，遠遠低于 4G網絡的20ms。而根據3GPP的標準規范——TR22.863標準，5G移動網絡eMBB的下行用戶體驗速率為 1Gbps，上行用戶體驗速率為 500Mbps。從理論上講，5G網絡對4K乃至8K超高清視頻有良好的承載能力。

目前，已經有國內外運營商以 5G 試商用為契機，與內容提供方、設備廠商聯合布局“5G+視頻”“5G+VR”，推動相關產業落地。2017年11月，中國移動聯合合作伙伴推出了基于5G邊緣網絡架構的Cloud-VR解決方案；2018年5月17日，中國電信發布基于5G測試網絡的8K超高清視頻應用平臺，同年6月，其在 MWCS 上展示了由 5G 網絡承載的在線 8K 超高清視頻；2018 年 6月，中國聯通發布了基于AR/VR的紅色智慧景區解決方案，同年9月，其在杭州云棲大會上完成國內首例基于5G網絡的8K超高清視頻信號傳輸。