浅谈4k技术的论文
一、4K特性
（一）4K分辨率
2012年5月，国际电信联盟发布了BT.2020“超高清电视UHDTV”规范的倡议，将屏幕物理分辨率到达3840×2160及以上的电视称之为超高清电视。当前，最为常见的4K分辨率规格是3840×2160，它是高清电视（HD）分辨率的4倍，4K又称为2160P。高清1080p 可以显现的有效像素为2,073,600（1920×1080），4K可以显现的有效像素为8,294,400（3840×2160），相比传统高清电视只能明晰显现演员的面容，4K电视能纤毫毕现地展现人物和景物的细节，图像不但更明晰，而且层次也更丰厚。
（二）4K编码方式
在信号源方面，4K电视信号采用HEVC编码格式，也就是H.265编码。这是由于4K电视信号传输请求极高，传统的H.264编码曾经不能满足传输需求。H.265可以在有限带宽下传输更高质量的网络视频，这种视频编码规范能够将视频紧缩到原先的一半大小，并支持4K至8K视频，为互联网传输扫清了障碍。在相同的图象质量下，经过H.265编码的视频大小比H.264减少约39%～44%。
（三）4K视频接口
目前4K视频接口接入方式主要有HDMI、Display Port和HDBaseT。
方式一：HDMI
在物理性能上，HDMI 1.4最高可用视频传输带宽为10.2Gbit/s，理论上都能支持4K/30p(8bit)的信号传输，但是，假如从实时非紧缩传输角度而言，4K传输速率需求到达12Gbit/s，真正代表HDMI开端全方位支持4K超高清信号传输的是HDMI2.0规范。首先，HDMI2.0规范在物理性能上与HDMI1.4相比有了不小的飞跃，从本来10.2Gbit/s的可用视频传输带宽提升到18Gbit/s，能够真正满足4K/60p(8bit)信号的传输。其次，HDMI 2.0规范完好支持Rec.2020的色域空间规范，契合超高清影音技术将来的开展趋向。而音频传输方面，HDMI 2.0最高能够支持32声道的音频信号传输，以顺应将来家用多声道环绕声技术的开展。
方式二：Display Port
和HDMI一样，Display Port也允许音频与视频信号共用一条线缆传输，支持多种高质量数字音频。目前Display Port的接头有两种：一种是规范型，相似USB、HDMI等接头；另一种是低矮型。最新的DisplayPort 1.3将音频和视频带宽增加到32.4Gbps。
方式三：HDBaseT
在专业显现范畴，HDMI线的有限传输间隔以及专业线缆偏高的价钱都大大限制了其应用，而HDBaseT传输间隔远且价钱相对廉价。HDBaseT并没有像HDMI跟Display Port一样重新设计接口，而是采用群众都不生疏的8P8C(RJ45)接头，俗称水晶头或以太网接头，传输介质采用了人们常见的网线。HDBaseT规范除了提供视频信号传输功用外，还具有网络衔接以及以太网供电(POE)功用。HDBaseT规范目前最高支持20Gb/s的传输速率，传输间隔长达100米。 HDBaseT既能够将完好的4K非紧缩视频信号传送到网络设备，也能够完成点对点衔接。
（四）定义4K显现的BT.2020规范
新的BT.2020规范相关于业界此前比拟认同的BT.709规范在颜色显现效果的请求上大幅度提升，颜色深度由8bit提升至10bit，有效改善了8bit因视频颤动惹起明显的色阶区块，也就是我们在电视上常常察看到的相似“梯田”一样颜色阴影。这进一步降低了画质噪点，给用户带来更好的体验。在色域方面，新的规范相比传统规范可提供78.5%的色域掩盖，而上一代规范仅为38.5%，色域扩展近一倍。
（五）4K摄像机
目前，索尼、Panasonic、JVC、BMD、AJA等公司针对4K电视制造流程推出了4K摄像机。索尼公司的4K摄像机系统主要包括两大局部，即BPU-4000基带处置器和CA-4000摄像机适配器。其中，CA-4000适配器在现场制造方面发挥着重要作用，该适配器的主要功用是：视频信号返送、音频通道、内部通话、寻像器以及Tally信号传输等。此外，关于HDC系列摄像机系统，用户只需求经过添加PMW-F55、BPU4000、CA-4000等设备就能够取得更多基于HD的增值操作应用。如基于4K分辨率画面的HD信号“选切”，可以在简单选切形式下同时输出两路HD选切信号，也能够在变焦透视选切形式下输出一路带有数字变焦和透视选切的HD画面。其中，PMW-F55 摄像机装置了Super35 mm4k CMOS成像器，可以兼容PL镜头，运用LA-FZB2镜头座适配器还可装置B4卡口镜头，装备全域快门，可有效处理传统摄像机“果冻效应”和“闪光带”问题，LA-FZB2镜头座适配器可将高清变焦镜头与PMW-F55摄像机头衔接好，用于4K拍摄。
二、4K电视制造
20xx年巴西世界杯运用4K转播车制造赛事直播信号，并运用卫星完成4K信号传输掩盖，这是4K电视转播信号第一次可以实时地被观众接纳运用。国际足联与索尼公司协作，从整个64场竞赛当选取了3场竞赛制造4K信号，分别是当地时间6月28日举行的'小组赛第三轮的一场，7月4日举行的1/4决赛的一场和7月13日举行的决赛。本次4K转播的信号，依据FIFA TV的整体设计思索，将只在英国伦敦一家影院能够看到现场直播的4K画面。而其他国度依据不同布置，如日本会延后一天播放4K全场竞赛，而大局部国度，包括国内消费者则是需求在索尼store卖场等经过4K电视展现4K精彩竞赛片断。
20xx年中央电视台春节联欢晚会，初次将4K技术应用在春节联欢晚会的录制中。中央电视台在春晚现场一号演播厅旁边搭建了一套4K EFP系统，参与春晚录制，并对4K摄像机参数进行了测试和剖析，为以后4K制造积聚技术经历。
20xx年10月25日，中国足球超级联赛倒数第二轮，广州恒大淘宝坐镇主场迎战山东鲁能，广东播送电视台携手索尼高清影视技术学院，让4K转播车参与本场竞赛制造。在现场14台高清摄像机的根底上，添加了5台4K摄像机，包括主机位全景1号机和特写2号机（F55），以及两队替补席两侧3，4号机（F55），还有右侧球门后的5号机（HDC4300+富士80倍4K B4镜头）。除5个4K机位外，另调取广东播送电视台高清转播车PGM信号，应用MVS-7000X自带的上变化通道，将其转为4K信号供导播选择，现场高清系统的飞猫信号和池上超高速摄像机的慢动作回放画面经过上变化后，也能够切换至4K PGM。另选取了4个4K机位进入PWS-4400进行4K慢动作回放。
20xx年11月22日，中国足协杯决赛第一回合江苏舜天主场迎战上海申花的竞赛在南京奥体中心体育场打响，为了全面展示竞赛盛况，江苏电视总台将4K 高清大型电视转播车开赴现场，进行高清公共信号、4K直播信号（经过IPTV和院线4K平台）现场制造，并为网络电视台提供流媒体发布素材。江苏台4K转播车是国内第一辆支持4K制造的大型转播车，常规讯道配置具备16路高清讯道加4路4K F55讯道，分设两个独立的节目制造区，装备两台MVS-7000X顶级切换台，能够独立完成高清与4K两版节目制造。本场竞赛，转播车系统被提升为18路高清讯道（扩展一台超高速摄像机和球门网带摄像机）和7路4K讯道（扩展两台4K讯道HDC-4300摄像机和一台4K超高速摄像机）共25个机位。两套索尼PWS-4400完成4K慢动作制造和HIGHLIGHT集锦回放。导演4K监看和技术画面监看共采用三台索尼PVM-X300 4K监视器，另外，车上还放置了一台65寸索尼4K电视用于检视最终效果。
三、障碍我国4K电视技术开展的要素
（一）传输
由于4K超高清画面数据量太大，传统电视信号传输方式曾经无法支持4K超高清传输。我国现阶段高清分辨率还在提高中，很多电视频道目前依然是标清播出。城市电视网络经过几十年开展，掩盖面广，网络扑朔迷离，假如重新铺设线缆，工程量太大，特别是一些老旧小区，改造现有的传输线缆非常艰难，而且改形成本宏大。目前看来，有两种方式能够完成4K传输，一种是依托卫星传输，这种方式能够传输大数据量，但是需求用户装置新的接纳终端。另一种是依托网络传输，这种方式不需求大范围硬件晋级，加上无线网络快速开展，改造方式能够多元化，4K传输的开展能够经过网络晋级来促进。
（二）存储及设备晋级
4K超高清画面的存储压力主要在于制造端，关于电视节目而言，节目制造需求存储大量的视频素材，由于4K超高清画面数据量太大，因而需求特别大的存储空间。此外假如采用4K现场直播，直播现场的摄像机、传输线缆、矩阵切换台、发射设备、接纳传输设备等等，都需求新的晋级。目前来看，国内市场还不具备经过电视真正全程运用4K技术现场直播大型节目的硬件条件。
四、结语与瞻望
随着4K超高清技术的不时推行与开展，4K技术已成为国内近期广电业界的热点，更多的像素、更高的帧频、更沉浸式的体验，消费者最能直接感遭到电视技术的开展成果。大屏幕、超高清画质将是将来把观众留在电视机前一个十分重要的手腕，超高清电视技术也必将成为广电行业开展的最前沿趋向。
科技总是让人对将来充溢了神往，在电视技术开展的进程中，高清和4K只是其中的一个环节。人眼的分辨率约为6K，因此今后的6K和8K才是真正的电视新时期，4K只是“超高清”时期的序幕。2020年的东京奥运会，组委会方案提供完好的8K信号效劳，包括制造和传输8K赛事信号，以及经过卫星全球掩盖8K信号。
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