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[投影之窗消息]
在市場對4K電視認(rèn)可度日益提高、4K電視機(jī)及機(jī)頂盒相關(guān)制造成本逐漸下降、節(jié)目庫不斷豐富的前提下，實(shí)時(shí)4K電視廣播服務(wù)將成為市場的必然趨勢。4K視頻信號的傳輸要求巨大的帶寬（10
Gbit/s），這對電視廣播及網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施提出了較高要求。一個(gè)成功的4K電視傳輸系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中需要注意和克服以下5個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：
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1 不同畫面寬高比的匹配問題
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在4K電視出現(xiàn)之前的各種高清電視格式702p、1080i或1080p所采用的畫面寬高比都是16:9。然而4K電視格式（分辨率為3
840×2
160）在用來播放4K電影的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)寬高比不匹配的問題，這是因?yàn)樵缬?K電視格式出現(xiàn)的4KDCI數(shù)字電影格式（分辨率為4
096×2
160）的寬高比約為17:9。許多4K攝像機(jī)和視頻源裝置分別具有與兩種分辨率匹配的功能設(shè)置，因此，在實(shí)際操作中，工作人員需要預(yù)先對顯示器和視頻源進(jìn)行仔細(xì)匹配設(shè)置，以避免畫面出現(xiàn)不必要的壓縮或拉伸。
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采用HEVC壓縮技術(shù)的幀頻為30
f/s的4K電視所需的傳輸帶寬將是現(xiàn)有1080p高清電視廣播的兩倍，如果幀頻提高到對體育比賽和超高清視頻更為理想的60
f/s，則需要三倍于現(xiàn)有高清電視的傳輸帶寬。
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3 信號的保真與增益
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4K電視對信號保真的要求大大高于現(xiàn)有高清電視，這是4K電視傳輸系統(tǒng)遇到的問題。國外研究人員曾利用目前最先進(jìn)的檢測設(shè)備（安捷倫12
GHz高性能示波器）進(jìn)行過對比測試。他們發(fā)現(xiàn)，用一條3英尺（約91 cm）的HDMI高清電纜傳輸幀頻為60
f/s的1080p高清電視信號，其傳輸過程產(chǎn)生的抖動(dòng)和衰減并不明顯，表示該電纜的帶寬足以支持1080p，但在把電視信號改為幀頻為30
f/s的4K視頻信號之后，則終端波形出現(xiàn)了明顯的抖動(dòng)和衰減；如果再把HDMI傳輸電纜的長度延長至30英尺（約9.1
m），此時(shí)4K電視信號在終端的抖動(dòng)和損耗更為明顯，甚至無法實(shí)現(xiàn)正常的傳輸。由此可見，4K電視信號在傳輸過程中必須解決信號增益的問題。
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5 視頻源設(shè)備與顯示終端的兼容問題
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作為一項(xiàng)剛剛問世的新技術(shù)，4K電視尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。如何解決不同廠家開發(fā)生產(chǎn)的視頻源設(shè)備和顯示終端、甚至是同一廠家生產(chǎn)的不同設(shè)備之間的不兼容，成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)者需要克服的又一個(gè)難題（或面臨的有一個(gè)挑戰(zhàn)）。 |
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2 對數(shù)據(jù)傳輸速率（帶寬）的要求更高
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幀頻為60 f/s（幀/秒）的1080p視頻信號所要求的數(shù)據(jù)傳輸速率為4.46 Gbit/s，依此類推，同樣幀頻的4K電視信號要求4倍于前者的數(shù)據(jù)傳輸速率，即17.78
Gbit/s。但由于目前最普及的高清多媒體接口電纜HDMI 1.4版本最高只支持10.2 Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率（含損耗），因此，目前的4K視頻裝置所采用的幀頻最高僅為30
f/s。這一幀頻用于播放24
f/s的電影畫面不成問題，但是對于電視視頻和電腦游戲而言，需要注意的幀頻被降低了一半。因此，4K電視傳送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要滿足幀頻分別為24
f / s、25 f / s、30 f/s、50 f/s、60 f/s的視頻內(nèi)容。
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4 對電纜長度的限制
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雙絞銅質(zhì)電纜是支持4K電視信號傳輸?shù)淖罨镜膹V電級電纜。即便在4K電視信號的幀頻降低以及經(jīng)過色度抽樣操作后可能實(shí)現(xiàn)的增益，4K電視信號的傳輸仍然需要巨大的帶寬。因此，相對于1080p高清電視傳送系統(tǒng)，被用作4K電視基本傳輸電纜的雙絞銅質(zhì)電纜所能使用的最大長度將會(huì)大大縮短，這給4K電視傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來新的挑戰(zhàn)。美國多媒體技術(shù)公司快思聰（Crestron）的工程師在經(jīng)過長期實(shí)驗(yàn)后給出的建議是：在1080p多媒體傳輸系統(tǒng)中常見的DM
8G或CAT5e電纜可有效使用的長度極限都是100
m，而在4K系統(tǒng)中，這兩種線纜的長度極限需要分別降低至70 m和50 m。
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在模擬系統(tǒng)中，電纜過長會(huì)使電視畫面質(zhì)量下降，有時(shí)這種質(zhì)量下降是觀眾察覺不到的。但在數(shù)字系統(tǒng)中，電纜過長甚至可能導(dǎo)致畫面完全消失；更有甚者，它可能會(huì)使視頻源設(shè)備與顯示終端之間的不兼容問題變得更加嚴(yán)重。某些裝置在較長電纜上測試正常，并不能保證系統(tǒng)中隨后加入的所有裝置都能正常工作。在實(shí)踐中，4K電視的高帶寬對HDMI電纜的要求可能更高。
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2013年10月27日，日本在大阪馬拉松賽期間進(jìn)行了世界上第一例4K超高清電視現(xiàn)場直播的演示。技術(shù)人員用兩臺攝像機(jī)通過4組3G-SDI接口向HEVC格式實(shí)時(shí)視頻處理系統(tǒng)提供現(xiàn)場的4K超高清視頻素材（30
f/s），經(jīng)過處理后的實(shí)時(shí)視頻信號通過日本K-Opticom電信公司的光纖網(wǎng)絡(luò)傳至安裝在大阪國際展覽中心內(nèi)的一臺84英寸4K電視上。2014年6月，日本開始在全國范圍內(nèi)免費(fèi)試播4K電視節(jié)目，成為世界上第一個(gè)提供定時(shí)4K電視廣播的國家。 |
