探析超高清数字电视关键技术

摘要:目前，超高清数字电视的飞速发展，逐渐凸显出了我国电视产业的创新水平，画面的综合质量是超高清电视的关键，文章将简要介绍超高清数字电视的概况，重点阐述超高清数字电视的核心技术，以期为相关研究人员提供参考。

关键词:超高清数字电视；音频处理；光纤传输

超高清电视自4K概念被提出后，遵循国际准则，超高清开始逐渐走进到了大众的视野当中，就目前而言，超高清电视早已成为社会的热门话题，不仅是国内还是国外都开始争先推出各种不同尺寸的超高清电视，而在现实生活的使用当中，超高清电视在和高清电视的对比之下，很明显超高清电视具有明显优势，不但能够向大众展示更加真实的画面，还能增强观众的体验感，满足观众的视觉感受，解决了大屏幕电视细节遗失、无法真实还原的问题。因此，深入研究超高清电视的核心技术，是当前相关技术人员需要重点考虑的问题。

1超高清数字电视简介

在早时期，日本的NHK公司便给出了超高清电视的这一概念，随后便引发了整个电视行业的高度关注，多个国家都开始了对超高清电视技术进行深入研究分析，UHDTV是超高清电视的简称，所谓超高清电视是指屏幕的物理分辨率达到3840×2160（4K×2K）及以上，好比于4倍1080p。在电影和电视行业对4K定义稍有差异，电影行业的4K是4096像素，是2k（2048像素）的2倍，而电视行业的4K是3840像素，是高清（1920像素）的2倍。对于电视来说，画质是最为关键的，只有具备出色的画质表现，才能真正吸引消费者的眼球。

2超高清数字电视的核心技术分析

2.1超高清数字电视的视频处理技术

以4︰2︰2为例，超高清数字电视在4K的模式基础下，其画面的数据速率约为4Gb/s，而8K模式下的数据率约为16Gb/s，另外，如以4︰4︰4为例，超高清数字电视在4K模式的基础下，其画面的数据速率约为6Gb/s，而8K模式下的数据率约为24Gb/s。为了能够让超高清数字电视实现极大的数据输送，需要最新的压缩编码方式，也就是所谓的高效视频编码（MPVE），此标准要求是对比H.264高档次，让码率压缩至50%，不过在增强压缩编码复杂度高的情形下，可将码率压缩至25%。如果将数字电视一代压缩编码标准定义为MPEG-2，那么数字电视的第二代视频编码的标准则为H.264，第三代视频压缩编码标准为HEVC，相较于第一代压缩编码标准，第二代码率减少至50%，第三代码率减少至25%。综上所述，对于超高清电视的每秒30帧的视频来说，采取MPEG-2压缩编码标准，其速率可掌控在20Mb/s之下，而采取H.264压缩编码标准，其速率则可掌控在40Mb/s。

2.2超高清数字电视的音频处理技术

超高清数字电视在经过此种声道的设置方法，在最下层的两边设置两个低音声道，从而构成了22.2环绕声系统，在与7.1系统相对比来说，22.2系统声音效果更加具有真实感，能够给予观众强烈的声效体验，此外，针对于22.2音频数据率也是不能忽视的一个重要问题，以24bie为举例，声道音频数据率为每秒28Mb，在经过音频的降低之后，其声道音频数据率为每秒2.8Mb。MPEG制定多声道标准，DTS开发类多声道立体环绕技术，对于一般的家庭电视来说，22.2声道系统的分布并不完全具备整体适用。针对于此，MPEG的环绕声标准SAC设计向下兼容，立体声道系统的更新，根据声道空间以及声源的强弱相互结合进行编码，从而压缩音频传输的数据率，提高播放质量。

2.3超高清数字电视的传输技术

2.3.1卫星传输方式

卫星传输所覆盖范围较大，传输速度快，一般情况下，大部分运营商们都会采用卫星传输的方法，从而达到高清传输的目的，由于卫星传输被大范围使用，逐渐有更多的运营商开始重视起这一生产领域，并加以投入，经过逐步实验，确保卫星传输的应用效果，在这其中，日本公司SKYPerfectJSAT在这一领域取得的成果就非常显著，例如经过对卫星传输的研究，实现了4K足球联赛的直播，随后我国也开始了对卫星传输进行了深入分析研究，实时确保每秒的传输速度达到64Mb。

2.3.2地面传输方式

地面传输可以展示出国家科学技术的水平程度，根据日本的ISDB-T标准为例，选取正交频分复用传输以及超高阶调制方法，综合双极化天线提升信号。在现实应用当中，将信道分为多个正交子信道，高速数据并行排列，达到在多个子信道中实现传输的目的。另外，正交信号根据分隔通信，能够掌控多个子信道之间的相互干扰，致使信道宽带信号要大大高于子信道宽带，子信道成平坦性衰落，确保信道平衡，增强传输质量。

2.3.3光纤传输方式

在生活实践当中，大容量的传输是光纤传输中的绝对优势，针对于光纤传输，日本公司NHK进行了相关实验，主要研究在短距离的接口传输设备的适用性，将电放大器用光放大器所替代，从而实现传输距离260km。光纤传输的一边采取注入型激光二极管方式实行光媒体的传播，而另一边采取APD光电二极管实行信号测试，与此同时，采用亮度调节，在固定频率的前提条件下，把光的显现和消失设为二进制的标准，不管是APD光电二极管又或是注入型激光二极管，都必须经过此种方法调制，增强光功率，确保光纤传输的实践应用效果。

2.4超高清数字电视的显示

超高清信号的接收、信号的处理以及面板等都是超高清电视显示的主要依据，超高清的液晶面板的分辨力需要达到3840×2160，目前，国内以及国外的主要面板公司主要有夏普、三星、LG、华星光电等等，他们生产的面板主要有两大类，分别为IPS屏（硬屏）以及VA屏（软屏），超高清的分辨率一般都偏高，主要应用在大屏幕，因此面板的尺寸一般都在两个尺寸，65in或者55in。驱动接口也是显示屏的核心技术之一，现阶段，最为普遍的驱动接口有两类，一类为V-by-One接口，另外一类为较为传统的LVDS接口，传统的LVDS接口属于一类低压差分信号接口，传输速率最高为每秒1.05Gb，然而，V-by-One的传输速率最高为每秒3.75Gb，同时并能刷新色彩12bit和频率240Hz。如若30bit色彩和240Hz的数据采取LVDS进行处理，则需要LVDS信号线48对，因此现在V-by-One接口逐渐被广泛应用于显示屏的驱动接口。超高清画质的关键器件在于芯片，主要功能为图像显示、转换、解码等。双芯片属于超高清电视最常用的一种处理模式，两个芯片分别完成运动补偿和图像处理，实行图像处理的芯片既能图像解码，还能完成图像转换，即经过运算1920×1080的图像，上变换为3840×2160显示，外挂处理芯片以及主芯片内置是上变换的两种技术处理方式，现阶段，超高清数字电视已经基本实现了超高清的显示，我国芯片企业也在深入研究4K芯片的开发。

3结论

目前，在国内超高清电视已经取得了显著成果，本文经过对超高清电视的核心技术研究，分别对超高清数字电视的音频处理、传输以及视频处理进行了简要分析，相关工作人员要对目前超高清数字电视的核心技术引起重视，只有充分掌握相关技术，同时对超高清数字电视的发展趋势做出准确判断，才能够更好地推进我国电视产业的稳定发展。

参考文献

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[2]亚森•阿不力孜.超高清数字电视的关键技术研究及分析[J].电子世界，2017（1）：83-84.

[3]李东山.超高清数字电视关键技术及其发展趋势探讨[J].数字通信世界，2016（2）：48-52.

作者:李垣宏 单位:常德市广播电视台播控部