超高清数字电视关键技术初探
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摘要：超高清数组电视能够提供更加细腻的画面，给用户带来更全面、优质的感官冲击，是数字电视未来主要发展趋势。基于此，本文对超高清电视的视频处理技术、音频处理技术、电视传输技术、电视显示技术进行了探讨。
关键词：超高清；数字电视；技术探析
为获得更加真实的临场观感以及视觉观感，人类一直在追求更加清晰的图像以及声音。超高清数字电视通过各种关键技术的支撑，来提高图像显示效果以及电视机的整体功能，下文主要对超高清数字电视所采用的关键技术进行了分析。
一、视频处理技术
4K超高清数字电视采用的初始数据比例较大，在4：4：4参照样本下每秒约为6GB，而8K超高清数字电视采用的初始数据则达到了24GB。所以，应对如此庞大的数据传输量，传统的压缩编码显然不能满足超高清数字电视的要求，必须要对数字编码技术进行创新。对此，于2010年，相关视频编码专家开始对压缩编码进行研究，高效视频编码（HEVC）又称为H.265、MPEG-H part 2，在这种情况下应运而生。该编码技术适当提高了编码复杂程度，和AVC相比，该编码能够在相同质量水平要求下，提供比AVC高出2倍的数据压缩比。高效视频编码（HEVC）是AVC的拓展技术，二者的基础技术都是通过比较视频帧中的不同部分，来寻找到冗余区域（后续帧、单帧），然后再利用简单的原始像素来替代这些冗余帧[1]。它能有效支持8K超高清数字电视的分辨率，显著提升了视频质量。
二、音频处理技术
超高清数字電视共采用的音频处理共有22个声道，电视中间有10个，电视屏幕下方设置3个声道，电视顶层设置有9个声道，另外还有三个额外的立体声声道。通过22个声道的组合，可构成一个完善的空间立体声场。另外，可在22个声道的技术上，增设两个低音声道来完成22.2多声道音响系统（前方声场完全覆盖屏幕区域声场覆盖图像所涉及的所有方向，创造一个三维立体的听觉冲击为广阔的听音区域，用户所处区域皆被该声场所覆盖），该系统播放的声音细腻程度吹毛求疵，人耳几乎无法分辨出真实声音和该声道系统声音的差别，视听效果极为震撼。22.2多声道音响系统对数据率的要求比较高，以24bit/s、48kb/s为例，该系统中音频数据率要求达到了28mb/s，即便是经过压缩技术进行处理，音频数据率要求也达到了2.8mb/s。
三、电视传输技术
1.光纤传输
光纤传输是一种以光为信息传播介质进行传输的一种技术，该技术能够有效满足视频传输需求，在不利用中继器的情况下，光纤传输最远所能达到的距离达几十公里（实际数值会受周围环境影响）。这对超高清电视传输来说有着重要意义。
2.卫星传输
卫星传输的覆盖面积比较广，目前诸多运营商都利用卫星传输实现了超高清信号的传输。比如，日本天空完美JSAT于2013年就利用卫星传输完成了4K超高清信号传输比赛，而我国也陆续发布了卫星传输4K传输技术方案。
3.地面传输
地面传输技术会受区域影响，该技术有着较为明显的区域差异。比如，美国所采用的是脱胎于当下MPEG-2的ATSC 3.0，该技术支持H.265（HEVC）Main 10 Profile编码（压缩效率提升最高50%以上）以及视频压缩，可让广播上实现高达25Mbps的数据传输；日本则采用的是ISDB-T标准，日本地面传输不局限于数字电视传输，同时该标准也囊括了声音以及数据广播[2]。
四、电视显示技术
超高清电视想要真正达到卓越的显示效果，实现超高清显示功能，就需要在面板、数据处理、信号接收方面达到一定的要求。首先，分辨率为3840*2460的面板可称之为超高清4K面板，目前已经实现了目标，主流的4K面板分为ISP、VA两种类型，面板的尺寸主要为65in、55in；其次，驱动接口，目前较为常用的数据接口分为V-by-One、LVDS两种，其中V-by-One的色彩为12bit，支持屏幕刷新率240hz，每秒数据传输速率为3.75Gb/s；LVDS是一种基于低压差分信号的接口形式（低压差分信号是一种电子讯号系统，可满足现今对高效能资料传输应用的需求，同时系统供电电压减低到2伏特），LVDS支持传输速率为155Mbps，并且能够让信号在差分PCB线上以几百Mbps的速率进行传输，在实现了低压标准的同时，实现了低功耗、低噪声[3]。
结束语：
综上所述，国内外目前对超高清电视都极为重视，并且相关技术的研究也取得了显著成效，超高清电视的视频处理技术、音频处理技术、电视传输技术、电视显示技术越来越成熟，在不久的将来，超高清电视会逐渐普及，必将极大程度提升人们的视觉、听觉体验。
参考文献
[1]武其达，何小海，林宏伟，et al. 结合帧率变换与HEVC标准的新型视频压缩编码算法[J]. 自动化学报，2018（09）：92-102.
[2]于斌. 浅谈广播电视传输技术措施[J]. 科学技术创新，2017（1）：45-45.
[3]刘华锋. 高速LVDS接口的FPGA设计与实现[J]. 科技视界，2018（09）：104-105+120.
（作者单位：河北广播电视台技术部）
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