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          我國超高清視頻產業跑出“中國速度”

          來源:中國電子報 2022-05-13 08:27中投網 A-A+

             今年2月,中央廣播電視總臺完成北京冬奧會開閉幕式、自由式滑雪大跳臺、單板滑雪大跳臺、大道速滑等8K公共信號制作,8K冬奧節目通過中央廣播電視總臺8K超高清電視頻道、北京廣播電視臺冬奧紀實8K試驗頻道落地,在北京和廣東通過有線電視網進網入戶,全國34個城市的居民通過代表當前最先進水平的8K顯示終端,體會到纖毫畢現的超高清魅力。

            “在與OBS(奧林匹克轉播服務公司)工程師交流時我們發現,總臺與他們使用的IP轉播系統從架構、理念到使用方法上位于同一水平,甚至在8K領域我們相對領先。冬奧會期間,也有一些國外電視臺同仁來和我們交流思路,他們還處在從高清到4K制作的門檻上。經過這次冬奧會8K轉播,他們真正體會到中國在超高清內容制作領域已經走在世界前沿。”事隔3個月,冬奧會前方外場轉播系統的總負責人、中央廣播電視總臺技術局轉播一部副主任陳辰面對《中國電子報》記者的采訪,仍難掩心中的激動和自豪。這是我國8K超高清視頻產業從制作到傳輸到終端呈現的一次集體亮相,驚艷了全球,激勵了業界。

            視頻是當今和未來最重要的信息載體,視頻超高清化是繼視頻數字化、高清化之后的新一輪重大技術革新。發展超高清視頻產業,不僅能滿足人民日益增長的美好生活需求,還能驅動以視頻為核心的行業智能化轉型,促進我國各產業整體實力提升,帶動萬億元級規模產業。

            高清奧運,僅是序章

            2008年8月,古都北京首次舉辦夏季奧運會,驚艷了全球,同樣舉世矚目的,是現代奧運史上首次采用全高清轉播技術。

            彼時,新一輪數字電視換機潮到來,高清電視機正在普及,得益于中央電視臺于2008年5月開播的全國首個高清電視頻道,中國加速進入高清化時代。

            中央廣播電視總臺技術局副局長智衛在接受《中國電子報》記者采訪時回憶道,2008年北京奧運會高清轉播恰逢中央電視臺建設以高清化、網絡化、文件化為技術框架的新臺址,否則如此大規模的高清轉播或許難以實現。

            “還記得當時新大樓還不完全具備進駐條件,但還是充分利用了新臺址建設的階段性成果,在服務樓中設立了奧運報道中心,以網絡化、文件化的全高清電視信號工作流程為主。”智衛表示。

            該奧運報道中心,承擔了CCTV高清頻道等頻道的演播室保障制作播出、網絡制作和收錄存儲媒資中心的任務,并對中國隊奪金項目和開閉幕式建立單邊系統支持。據智衛介紹,中心共配備了200路信號的傳輸系統、主控調配系統、50臺ENG攝錄機的前期采編系統、滿足50路信號收錄的網絡制播系統、5個播控系統和4個演播室等,確保做到制播、包裝系統、演播室和OBS公用信號均為高清。“最多的時候大概近千人同時在其中工作,場面很壯觀。”他說。

            智衛向記者表示:“奧運會高清轉播,為央視積累了高清轉播經驗,對之后全高清的新臺址建設也提供了非常及時有益的經驗。當時轉播奧運會時使用的高清設備和系統,后來都安裝到了新大樓的高清演播室中,促進高清內容制播發展。”

            2008年北京奧運會除了實現高清轉播,還實現了包括系統級的安全備份、網絡互通、即采即編、即傳即播、遠程在線等技術亮點,是從制作到播出的全面升級,為全國電視臺將電視直播平臺高清化升級做出有益探索,更為后來由高清向超高清內容制作迭代打下了技術基礎并積累了實踐經驗。

            其實從2007年下半年開始,我國彩電業先于內容產業做好了高清化準備。中國電子視像行業協會執行秘書長彭健鋒回憶,2008年,主流平板電視產品均符合國家數字電視高清顯示終端標準要求。

            當年年初,中國電子商會、中國家電市場聯合調研課題組所做的一項調查顯示,2008年高清平板電視需求量超過800萬臺,是2007的2倍以上。受奧運會帶動,“高清化”迎來發展的春天。

            4K春晚,直播練兵

            高清電視在中國的十年發展期,同時也是超高清視頻技術和產業的醞釀和成熟期。日本在2014年和2016年分別試播了4K和8K超高清節目,并于2018年12月正式啟動16個4K頻道和1個8K頻道信號的電視廣播。2018年2月,平昌冬奧會開閉幕式和重要比賽首次采用4K公共信號。

            而從2017年開始,我國發展超高清視頻的產業條件已基本具備。

            超高清終端產品快速普及,2017年,我國4K電視內銷占比就已接近60%,遠高于35%的全球平均水平。采集制作設備和核心元器件形成局部突破,超高清面板量產能力和超高清電視核心芯片國內市場占有率穩步提高。專為超高清設計的具有自主知識產權的AVS2編碼技術已做到與國際流行的HEVC性能比肩。網絡傳輸推動百兆入戶寬帶網絡,基本能夠提供流暢的4K觀看體驗。4K超高清電視內容已在持續推進和儲備之中,廣東等地開始為開通4K頻道做準備。中央廣播電視總臺更是于2018年10月1日率先開播國內首個4K超高清電視頻道,從應用環節為超高清視頻產業注入一劑強心針。當年,總臺4K超高清電視產量達到851小時。

            2019年春晚的4K直播是中央廣播電視總臺開通4K頻道后的首個重要活動,更是超高清視頻制播產業鏈的一個里程碑事件。和傳統高清畫面相比,4K分辨率使畫面更加清晰,高動態范圍讓明暗部分呈現更多細節,高幀率讓運動圖像平滑沒有拖尾,寬色域則可以顯示更多顏色層次。

            中央廣播電視總臺技術局局長辦公會成員崔建偉多次擔任春晚主會場1號廳指揮協調角色,他告訴《中國電子報》記者:“超高清的這些特點意味著技術處理更加復雜,制作難度更大。”比如4K直播的數據量是高清的4倍到8倍,對于軟硬件的適應和承載能力要求大大提升,尤其是在存儲、帶寬、運算方面。而直播與錄播不同的是,直播要實時規避或解決拍攝、制作、傳輸、接收整個鏈路上遇到的問題,相當于指數級擴大了超高清視頻自身的難度。

            4K與高清同播以及兩個系統的聯動也是挑戰點之一。2019年春晚主分會場均采用4K超高清攝像機,將高清信號和4K信號分別送到春晚演播廳導控室和臨近的4K演播廳導控室,通過IP網絡將兩個導控的4K系統進行智能聯動。崔建偉表示:“這是世界上首次在兩個不同的系統實現高清和4K智能聯動直播,技術難點主要是高動態范圍的處理,輸出4K和高清兩個版本之間不是清晰度、幀率的線性變化,還需要處理亮度和色域的細節變化。”

            2019年春晚采用全部4K超高清AR在線包裝技術來提升節目的包裝效果和屏幕的感染力。開場舞《春!,舞者周圍圍繞著隨風舞動的立體花帶,就是通過AR技術做出的獨到設計。崔建偉向記者表示:“我們的AR虛擬植入是通過渲染機與4K攝像機同步現場畫面融合播出,與當時AR虛擬植入普遍采用高清標準制作再‘上變換’到4K相比,我們當時直接按照4K技術性能指標制作,這種探索走在世界前沿。”

            在崔建偉看來,2019年春晚實現了4K直播,對超高清視頻行業的意義在于突破4K超高清與高清的差異性本身帶來的技術難點,從采集、編輯制作、分發、播出全流程迎接寬色域、高動態范圍的全新表現形態,為未來8K技術研發和8K內容制作奠定基礎,同時驅動超高清視頻產業鏈前端設備和終端市場的發展。

            中國工程院院士丁文華在2018年指出,我國超高清視頻產業所需的產業化條件基本具備,下一步需內容、網絡、終端三大環節共同發力推動產業鏈整體發展。

            4K先行,兼顧8K

            2019年2月,工業和信息化部、國家廣播電視總局和中央廣播電視總臺聯合發布《超高清視頻產業發展行動計劃(2019-2022年)》,明確沿著“4K先行、兼顧8K”的總體技術路線,大力推進超高清視頻產業發展和相關領域的應用。自此,超高清視頻產業進入迅速普及、生態加速完善、行業應用四面開花的快速發展期。

            彭健鋒清楚地記得,2013年,UHD超高清電視取代3D電視成為中國彩電市場新的熱點。2013年超高清電視滲透率約為2%,雖然基數不大,但已領先于全球水平。而到2021年底,我國4K電視滲透率已達到72%,43英寸以上大尺寸4K電視滲透率接近100%。“2013年4K電視率先在中國市場引爆是基于中國大陸彩電廠商和中國臺灣面板廠的共同推動,而今天,中國大陸超高清面板出貨量已經達到全球第一。”彭健鋒表示。

            在“4K先行、兼顧8K”的發展路線下,2019年以來,8K步伐加快,端到端技術逐漸成熟。海信集團7年間推出4代自研4K畫質芯片和中國首顆自研8K AI畫質芯片,并應用在2020歐洲杯、東京奧運會以及北京冬奧會的轉播和制作。國內面板廠商著力8K顯示面板研發,2021年11月,TCL華星發布全球首款65英寸8K噴墨打印OLED;2021年12月,京東方全球首發75英寸8K 288Hz和110英寸8K裸眼3D顯示屏,為8K終端畫質蓄能。彩電企業從2021年開始加碼8K電視布局力度,TCL今年推出8K Mini LED電視,長虹發布55英寸到86英寸的全尺寸8K系列電視,海信在今年最新推出了全球首個8K激光顯示解決方案,8K電視成為各品牌的旗艦標配。一批國產化非線性編輯軟件、包裝系統、編解碼器、監視器、攝像機等投入使用,形成了產業化能力。

            2019年,工業和信息化部、北京市共建超高清視頻制作技術協同服務平臺——超高清視頻(北京)制作技術協同中心,后者推出了自主設計、集成的國內首臺5G+8K全業務轉播車,并在2019年男籃世界杯、國慶70周年慶;顒、2020年全國“兩會”等多場活動中成功開展8K直播試驗。

            2021年春晚實現了全球首次8K超高清電視直播,央視總臺和北京電視臺兩個8K超高清頻道開播并進入常態化運營,內容供給能力有所提升。

            AVS標準貫穿著我國超高清視頻產業的進程。“2019年4K看春晚采用AVS2標準,2022年8K看冬奧則采用AVS3標準。作為基礎性的共性標準,AVS在我國高清、4K、8K發展進程中見證了標準帶動產業的作用和意義。”AVS產業聯盟秘書長張偉民在接受《中國電子報》記者采訪時表示。

            8K冬奧,盛世華彩

            2022年2月,北京冬奧會以奧運歷史上規模最大的8K超高清轉播向世界展現了“科技冬奧·8K看奧運”的新名片,為疫情條件下全球觀眾提供更具臨場感、沉浸感的視覺體驗。

            開幕式上流光溢彩的超大LED地屏令世界驚艷,面積超過1萬平米,是目前最大的8K超高清地面顯示系統,為實現8K轉播提供了技術條件。時隔14年,再一次承擔北京冬奧會開幕式LED屏幕設計、搭建以及運行保障大部分任務的利亞德集團董事長李軍近日向《中國電子報》記者表示:“今年的地屏相當于64臺高清電視拼接,照比2008年北京奧運會開幕式地屏畫卷相當于4臺高清電視拼接,分辨率有了很大的提升,屏幕像素間距從2008年的20mm縮小到了2022年的5mm.更高的分辨率對控制系統的要求高、難度大,非常有技術含量,但這些挑戰都被攻克掉了。”

            “此次8K轉播北京冬奧會,總臺使用了三套國產8K攝像機參與完成冬奧會開閉幕式和大道速滑8K公共信號制作。還創新使用了國際上首個基于交換機的國產8K超高清視頻凈切換系統用于滑雪大跳臺8K轉播系統的應急切換?梢哉f,對8K轉播技術的研究大力推進了國產新技術的研發和應用。”陳辰向《中國電子報》記者表示。

            8K信號是由4個4K信號拼接組成,占用的系統處理和調度能力相當于4K的4倍,高清的32倍。“相比于建造一個專門的8K系統,我們首先考慮能否用現有的系統架構和制作能力支撐8K制播,并考慮如何支撐更大規模的8K制作。”令陳辰感到慶幸的是,得益于2019總臺在打造4K轉播系統時前瞻性地走了IP架構路線,具有很大的帶寬和核心調度能力,是國際上首批能同時支持4K、8K兼容制作的超高清轉播系統,為實現冬奧會大規模8K制作打下了堅實的基礎。

            為了解決交換機同時切換4路信號容易出現畫面卡頓、撕裂情況,總臺聯合一個科技冬奧研發項目,借助軟件定義,用交換機實現8K信號凈切換,做到無縫轉換,輸出圖像不夾幀、不黑場、不卡頓。“從技術角度來看,8K對轉播系統的挑戰首先是實現經濟性和性能的平衡,但是我們做到了。”陳辰表示。

            8K轉播冬奧會既要實現成功轉播,還要讓老百姓能真正體會到超高清冰雪運動之美。2021年10月,工業和信息化部、中央宣傳部、交通運輸部、文化和旅游部、國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺等六部門聯合印發了《關于開展“百城千屏”超高清視頻落地推廣活動的通知》,在2021年10月——2023年6月期間,支持有條件的城市設立超高清公共大屏,分享優質超高清4K/8K內容,提升超高清視頻產業的滲透性。其中,北京冬奧會賽事成為一大內容亮點。經過多部門共同推進,“百城千屏”在全國34個城市落地了120多塊超高清大屏,其中北京市經信局在全北京市安排了220個8K大屏觀看點位,全國百姓都能享受到8K超高清觀冬奧的視覺盛宴。

            北京冬奧會的8K轉播取得了圓滿成功,標志著我國超高清視頻產業從內容制作、網絡傳輸、重點元器件、前端設備、終端屏幕、技術標準、行業應用等全產業鏈、多應用領域邁出了堅實的一步。從高清到4K,我國經歷了十年左右的時間,從4K到8K則用了三年左右的時間,超高清視頻產業充分跑出了新時代的“中國速度”。

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