1.2 超高清视频技术演进

1.2.1 视频编码技术演进

超高清视频技术在大幅提升视频清晰度的同时，也使视频流的数据传输量大大增加。为保障4K、8K超高清视频的高效传输，国际电信联盟（ITU）和我国AVS标准组均开展了下一代视频编码技术的研发工作。

ITU在2013年正式批准通过H.265标准，该标准以H.264标准为基础，优化了编码方式，改善了码流、编码质量、延时及算法复杂度之间的关系，提升了编码效率，以满足4K、8K超高清视频的传输编码需求。

基于AVS+，我国AVS标准组于2016年正式通过了AVS 2.0标准，该标准继续采用混合编码方案，在保证支持超高清编码的同时，更注重提高编码效率和降低编码复杂度。

1.2.2 音频处理技术演进

伴音质量是用户视音体验的重要组成部分，超高清视频技术在带来用户视觉体验提升的同时，对音频处理技术的改进提出了要求。

超高清视频的整体体验和伴音质量应当以视觉体验为主，不断进行提升与改进。目前，5.1 声道质量的音频信号和立体声是主要的电视伴音，同时，业内出现了一些新的音频系统，如22.2多声道音频系统。

22.2 多声道音频系统的扬声器位置如图 1-3 所示，相较于以往的音频系统，22.2 多声道音频系统在扬声器的布置上采用更加立体的环绕式布局方式，不仅在收视者视线平面上放置了扬声器，而且在收视空间的顶部和底部也部署了扬声系统。传统剧场音响系统的声音来自观众耳朵所在平面的前、后、左、右四个方向，而22.2多声道音频系统除了来自这4个方向的声音，还提供来自顶部与底部的声音，可以为观众带来更加真实的现场感，22.2 多声道音频系统的扬声器布局如图1-4所示。

22.2 多声道音频系统的标准化工作正在与传输、编码、家庭影院技术等相关的多个标准化组织中展开。ITU-R、SMPTE、AES、IEC、ISO/IEC、ARIB等标准组织都开展了不同程度的22.2多声道音频系统的标准制定工作，具体进展如表1-1所示。

1.2.3 信号传输技术演进

由于各国家的技术、经济发展情况及国情不同，因此超高清视频信号的传输方式也有所不同，主要包括卫星传输、地面传输、有线网络传输、有线宽带网络传输、5G网络传输等。

1.卫星传输

卫星传输主要集合超高清数字电视的节目信息资源，在卫星地面发射站，用微波将数据发送到距离地面36000km的地球同步卫星中，再由地球同步卫星将数据传回地面，用户电视机通过机顶盒接收节目。卫星传输具有带宽大、速度高、覆盖广等多种独特优势。

2014 年，中国航天数字传媒发布了基于卫星传输的 4K 整体解决方案，该方案确保可以稳定地以实时64Mbps的传输速度向用户推送4K内容，符合4K超高清电视信号的商业化需求。

2.地面传输

地面传输通过电视台的制高点天线对外发射无线电视信号，覆盖所有电视用户，用户可以通过接收天线和电视机随时观看电视节目。

目前超高清视频的地面传输标准主要包括日本 ISDB-T 标准、美国 ATSC 3.0标准和欧洲DVB-T标准。日本ISDB-T标准主要采用OFDM正交频分复用技术和超高阶调制4096QAM方式，并使用双极化天线和MIMO信号增强技术；美国ATSC 3.0标准实现了基于H.265标准的可伸缩HEVC（SHVC）视频编码、MPEG-H 音频和 MPEG 的 MMTA/V 传输标准的技术性融合，支持普通天线、手机及移动的地面用户的信号接收；欧洲DVB-T标准采用大量导频信号插入和保护间隔技术，增强了传输系统的多径反射能力，使用户在密集的楼群中也能很好地接收信号。

3.有线网络传输

有线信号的传输主要通过光纤网络实现。目前，光纤是有线传输性能最好的介质之一。光纤传输凭借频带宽、容量大、传输速率高、安全保密性好等优势，常用于传输原始视频资料。通过光纤传输的视频数据连续、画面显示几乎没有延时，而且数据不会丢失，可以保证数据的高保真性。

目前，一路光纤只能传输几路到几十路的无压缩超高清视频。随着传输带宽的不断提高，可以实现在一路单模光纤中传输上百路甚至上千路超高清视频。由于光纤传输线路成本较高，因此在进行超高清视频传输时，应尽量采用H.265等压缩率较高的视频编码标准。

4.有线宽带网络传输

随着互联网的普及，电信运营商推出的IPTV（交互式网络电视）通过互联网协议为家庭用户提供了包括数字电视在内的多种交互式多媒体服务。IPTV集互联网、多媒体、通信等多种技术于一体，不仅提供传统的视频服务和互联网浏览服务，还提供在线游戏、媒体点播等一系列丰富应用，能够满足用户多样化的需求。

5.5G网络传输

ITU发布的5G网络的部分性能参数如下：下行峰值数据速率为20Gbps，上行峰值数据速率为10Gbps；下行峰值频谱效率为30bps/Hz，上行峰值频谱效率为15bps/Hz；下行用户体验速率为100Mbps，上行用户体验速率为50Mbps。5G 网络的网络延迟大大降低，最高不超过 4ms，最低仅为 1ms，远远低于 4G网络的20ms。而根据3GPP的标准规范——TR22.863标准，5G移动网络eMBB的下行用户体验速率为 1Gbps，上行用户体验速率为 500Mbps。从理论上讲，5G网络对4K乃至8K超高清视频有良好的承载能力。

目前，已经有国内外运营商以 5G 试商用为契机，与内容提供方、设备厂商联合布局“5G+视频”“5G+VR”，推动相关产业落地。2017年11月，中国移动联合合作伙伴推出了基于5G边缘网络架构的Cloud-VR解决方案；2018年5月17日，中国电信发布基于5G测试网络的8K超高清视频应用平台，同年6月，其在 MWCS 上展示了由 5G 网络承载的在线 8K 超高清视频；2018 年 6月，中国联通发布了基于AR/VR的红色智慧景区解决方案，同年9月，其在杭州云栖大会上完成国内首例基于5G网络的8K超高清视频信号传输。