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4K超高清电视高动态范围技术(三):4K超高清晰度电视的市场发展前景

1、4K超高清晰度电视服务的提供涉及对多个重大方面进行改进
 
运营商要推出4K超高清晰度电视服务,并非仅仅需要重新部署新一代编/转码器那样简单,而是涉及到多个重大方面。比如,在4K超高清晰度电视内容获取与注入方面,就要比多频道视频服务提供商们目前所熟悉的高清晰度电视流程要复杂得多——这是因为,运营商所接收到的高清晰度电视内容,已经事先进行过一些基本的预处理,比如:音、视频内容的同步;元数据编辑;字幕叠加;缩略图处理等。
 
把来自于不同源的内容的格式,统一成4K超高清晰度质量,需要相关工作人员具有熟练操作不同转换流程的专业技能。上述相关操作取决于视频内容是35mm电影胶卷、是1080p高清晰度电视内容、还是4K超高清晰度电影音视频内容。然而,与现有全高清晰度电视的高度自动化转换处理流程不一样的是,向4K超高清晰度电视格式的转换,是资源密集型的。
 
例如,多频道视频服务提供商们必须在从4K超高清晰度电视内容获取与注入到传输分发整个过程中的每个阶段实施质量保障程序。为终端用户提供超高使用体验的关键在于:多频道视频服务提供商具备获取高质量内容并以多种格式面向多屏终端跨越式传输分发的能力。因此,就需要对各类具有视听功能的消费电子产品进行测试,以保证其具有既定的音视频播放质量。
 
2、传输码率对4K超高清晰度电视服务质量的影响问题
 
面向大屏幕的电视机(具有较大/大的视频分辨率)以及各类小屏幕(具有较小/小的视频分辨率)的移动和智能终端设备提供4K超高清晰度电视服务,需要做好平衡。从而,就需要在HEVC(高效率视频编码)转码过程中,将压缩倍数按“最大化”来处理,而且还不能“牺牲”视频播放质量。这就依赖于源素材、主文件以及转码输出的视频质量这三者之间的关系。
 
由于在目前,4K超高清晰度电视原生摄制内容实在是太少,市场上绝大部分的所谓“4K超高清晰度”电视内容都是通过对具有最好质量的1080p ProRes HQ主源视频素材(比特率在600~700 Mbps或者更高)进行上变换而得。在HEVC转码过程之中,高比特率(大于100 Mbps)的源视频素材是获得高质量转码输出的关键。于是,如果多频道视频服务提供商所接收到的全高清晰度源视频素材的比特码率更低(比如,低于15 Mbps),就不足以对其进行4K超高清晰度电视视频上变换和转码。
 
当采取高质量源视频素材的时候,多频道视频服务提供商就可以将其上变换成4K超高清晰度电视内容,而且可将HEVC转码器的最大输出比特率仅设置为10 Mbps。此外,还可以在HEVC转码器中采取ABR(自适应码率)技术,输出1080p的7.5 Mbps码流以及720p的3.8 Mbps码流,以使得当终端用户的网络带宽发生较大波动(低于10 Mbps)时,也能以自适应码流的方式进行播放。
 
3、采取Episodic 1080p Masters的相关测试结果
 
Deluxe OnDemand最近进行了一项技术测试:以1080p的ProRes HQ(10比特量化编码,比特率在600~700 Mbps)作为主源视频素材,通过高级上变换处理,得到了在4K超高清晰度电视机上播放质量优于全高清晰度电视机的视频图像内容(无论是采取MPEG-2编码,还是采取AVC(高级视频编码)方式)。
 
主要得到了如下结果:
 
(1)当物体处于运动状态时,相比于高清晰度电视内容:超高清晰度电视内容看起来整个运动过程更为平滑(这是因为像素数更多),而且在多个视频帧切换期间也不会出现图像“鬼影”的现象。
 
(2)超高清晰度电视内容方面,边缘的效果很好:背景与其他景物有着清晰的界限。而高清晰度电视内容中,背景与其他景物之间的界限则显得模糊。
 
(3)超高清晰度电视内容的静态背景不存在色块或者压缩的人工痕迹。而高清晰度电视内容则主要将比特码流集中运动景物部分,从而,对于静态景物,就出现了大型的色块。
 
(4)超高清晰度电视内容中,直线与垂直线内容显得干净而清新。而高清晰度电视内容则容易跨像素呈现阶梯状扰动。
 
(5)超高清晰度电视内容中,人的肤色更为明显,可以呈现出相比高清晰度电视内容更多的细节。
 
(6)超高清晰度电视还可以呈现出单个人的毛发的细节,而高清晰度电视则丢失了这些细节。
 
(7)超高清晰度电视还可以呈现出衣物的布料细节甚至精美图案,而高清晰度电视则要么丢失了这些细节,要么只呈现部分细节,看起来模糊不清。
 
4、采取演播室原生4K超高清电视内容的相关测试结果
 
Deluxe OnDemand还针对演播室原生4K超高清电视内容进行测试,而且主要的对象均为视频压缩技术中的挑战性部分,包括:运动景物、黑暗环境、水流、光发射、皮肤细节、毛发细节以及CGI。
 
相关的视频素材源及输出码率为:
 
(1)采取8 Gbps v210 AVI的UHD Master,输出20 Mbps码流;
 
(2)采取8 Gbps v210 AVI的UHD Master,输出15 Mbps码流;
 
(3)采取600~700 Mbps ProRes HQ的1080p Master,输出20 Mbps码流;
 
(4)采取600~700 Mbps ProRes HQ的1080p Master,输出15 Mbps码流。
 
测试结果发现:第(1)种情况所产生的视频观看体验是最好的;第(3)种情况与第(2)种情况之间的区别(主观图像质量)还是较为明显的。
 
 
参考文献:
 
[1] Ken Goeller. 4K AND HDR, MORE THAN MORE PIXELS: How New Market and Technology Dynamics are Defining Next-Generation TV[C]. 2015 Spring Technical Forum Proceedings. NY:NCTA, 2015-05-05.

本文作者为上海情报服务平台兼职情报分析员
 


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