超高畫質電視(UHDTV, Ultra High Definition Television),又稱為Ultra HDTV、4320p、8K解析度及UHDV(Ultra High Definition Video)。是一種實驗中的數位視訊標準,由日本放送協會(NHK)、英國廣播公司(BBC)及義大利廣播電視公司(RAI)等機構所倡議推動。NHK提議將超高畫質電視稱為Super Hi-Vision(SHV)。
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超高畫質電視主要規格:
- 解析度 7,680 × 4,320 畫素(16:9)(大約 33.2 百萬畫素)
- 色彩深度: 12-bit per channel
- 色彩範圍: Rec. 2020
- 影格速率: 每秒120訊框(逐行掃描)
- 音訊: 最高22.2ch
- 9 — above ear level (top layer)
- 10 — ear level (middle layer)
- 3 — below ear level (bottom layer)
- 2 — low frequency effects
- 頻寬:
- UHF - 8 MHz, 35~45Mbit/s(RAI DVB-T2測試)
- Ku頻 - 2x36MHz transponders, 140~150Mbit/s(DVB-S2)
- Ka頻 - 600 MHz, 500~6600Mbit/s
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2018年12月1日,NHK BS8K正式開播,成為世界上第一個開播的8K超高畫質電視頻道。[1]
「UHD聯盟」是一個由內容創作者,分銷商和硬體製造商組成的行業聯盟,在2016年消費電子展(CES)新聞發布會上宣布其「超高畫質高級」規範,該規範定義了解析度,位深度,色域,高-超高畫質(UHDTV)內容和顯示器所需的動態範圍成像(HDRI)和彩現(HDRR),以攜帶其超高畫質高級徽標。
歷史
NHK首先於2005年的愛知博覽會展示此技術,並於同年11月以光纖網路及DWDM傳輸技術將UHDTV轉播至260公里外的地方。2006年底的NHK紅白歌合戰(日語:紅白歌合戦)藉由IP網路將UHDTV畫面從東京傳送到500多公里遠的大阪,在一面450英吋(11.4公尺)的螢幕實況播出[2]。未壓縮的20分鐘UHDTV節目會佔用4TB的儲存空間。
UHDTV的最終目標是能普及於每一家庭,預計於2016年至2020年間可達到,但還要視科技進展而定,如傳輸高頻寬的技術進展、處理UHDTV視訊的能力等。[3]
2012 年的國際消費電子產品展覽會(CES)上,部分廠商在展出其次世代顯示裝置時使用了「4K」一詞。2012年4月,韓國四家主要電視台(KBS、MBC、SBS和EBS)使用66頻道試播4K節目,但此時4K的相關標準尚未確定。
2012年8月23日,國際電信聯盟(ITU)發布了超高畫質電視的國際標準:ITU-R Recommendation BT.2020 (ITU-R BT.2020),標誌4K電視開始步入正軌。
2013 年的 CES 展會上,越來越多的廠商開始使用「超高畫質解析度」(UHD)來取代「4K」一詞。「超高畫質解析度」英文原文為「Ultra High Definition」,縮寫為UHD或UltraHD,是國際電信聯盟(ITU)定義的術語。[4]
NHK BS8K於2018年12月1日開播,是世界第一個8K解析度的電視頻道。
2021年2月1日,中華人民共和國中央廣播電視總台試播8K超高畫質頻道[5],後於2022年1月24日正式開播。截至2022年底,中國大陸開辦有4K超高畫質電視頻道8個,8K超高畫質電視頻道2個。[6]
技術細節
超高畫質定義了兩種解析度:
- 4K UHDTV(2160p)的寬高為3840×2160。總像素數是FULL HD的4倍。
- 8K UHDTV(4320p)的寬高為7680×4320。總像素數是FULL HD的16倍。
4K/8K國家規範
2017年11月,國家新聞出版廣電總局發布行業標準《GY/T 307-2017超高畫質晰度電視系統節目製作和交換參數值》,使用重新起草法修改採用ITU-R BT.2020-2《超高畫質晰度電視系統製作和國際間節目交換參數值》,規定了超高畫質晰度電視(UHDTV)系統節目製作和交換中所涉及的基本參數值。[7]
2018年8月,國家廣播電視總局發布的《4K 超高畫質電視技術應用實施指南(2018版)》對 4K超高畫質電視節目制播、編碼、傳輸、解碼、顯示等各個環節的技術參數選擇和應用提出了指導意見。要求:[8]
- 機上盒適配
4K 超高畫質電視機上盒應支援 AVS2 標準,支援 3840×2160 解析度、50 訊框/秒影格率、 10 位元量化精度、BT.2020 色域、顯示峰值亮度 1000 cd/m2 的 HDR 影片解碼,支援立體聲或5.1 環繞聲解碼輸出,有條件的可支援三維聲解碼輸出,支援音訊碼流透傳,支援 HDMI2.0 及以上介面並考慮相關內容保護機制。
- 網路傳輸
衛星分發網路傳輸可採用QPSK調變方式,通過36MHz轉發器傳輸1路4K 超高畫質電視;可採用8PSK調變方式,通過18MHz傳輸頻寬傳輸 1路 4K 超高畫質電視。
有線電視網路傳輸可採用DVB-C 64QAM 或256QAM調變方式,在1個頻點8MHz內至少能滿足1路4K 超高畫質電視傳輸頻寬。
IPTV 網路傳輸採用專門的影片網路通道傳輸4K 超高畫質電視節目流,1路影片的壓縮位元速率應不低於36Mbps。
2019年12月,國家廣播電視總局發布《超高畫質影片標準體系建設指南(2019版》,指出超高畫質影片具有 4K(3840×2160 像素)或 8K(7680×4320 像素)解析度。[9]
2020 年 5 月,國家廣播電視總局發布《4K超高畫質電視節目製作技術實施指南(2020版)》,涉及的4K超高畫質電視節目技術參數為3840×2160/50P/10bit,BT.2020色域,HLG/PQ HDR。[10]
2023年11月,國家廣播電視總局發布了4K 超高畫質音影片行業標準、AVS3 8K 超高畫質編碼器和解碼器技術行業標準:
- 4K音影片標準
影片的解析度應為3840像素×2160像素,寬高比應為16:9,影格率應不低於50fps,量化精度應為10bit,應採用GB/T 41809—2022色域、GB/T 41808—2022高動態範圍(HDR),可支援GY/T 358—2022規定的HDR影片顯示適配。參照AVS2編碼,有線數位電視和IPTV4K超高畫質頻道影片編碼位元速率應不低於36Mbps,網際網路電視4K 超高畫質影片編碼位元速率不低於15Mbps。
音訊應支援立體聲或5.1環繞聲,有條件的可支援三維聲。立體聲音訊編碼位元速率應不低於256kbps,5.1環繞聲音訊編碼位元速率應不低於448kbps(網際網路電視不低於256kbps),取樣率應為48kHz(網際網路電視不低於44.1kHz),三維聲解碼應符合GY/T 363 —2023的規定。[11][12][13][14]
- 8K編碼要求
影片編碼要求,AVS3 編碼方式最大位元速率應不低於120Mbps。編碼後的碼流影片格式水平尺寸7680 像素,垂直尺寸4320 像素,寬高比 16:9,影格率50Hz/100Hz/120Hz ,色度格式 4:2:0,採樣精度10bit,應支援 GB/T 41809—2022 規定的色域,可手動設定輸出碼流中的色域標識,動態範圍應支援 GB/T 41808—2022 規定的非線性轉換函式,可設定輸出碼流的非線性轉換函式標識,可支援 GY/T 358—2022 規定的元資料,GOP 長度應支援 48 訊框,8 訊框~96 訊框可調(步長為 8 訊框),CBR 編碼應支援 CBR 位元速率模式。
音訊編碼應支援 5.1 環繞聲編碼訊號解碼及下混輸出雙聲道立體聲,可支援 GY/T 363—2023 中 5.1.4 三維聲音訊編碼訊號解碼。典型位元速率支援256kbps,取樣率應為48kHz,採樣精度16bit。[15][16]