高清数字电视的4k标准分辨率（4K超高清电视有线电视网传输特点的研究）

高清数字电视的4k标准分辨率（4K超高清电视有线电视网传输特点的研究）　　在新时期发展中，有线电视中的QAM调制技术得到广泛应用。该技术的适用范围较广，包括256QAM与64QAM等类型，可在多种等级模式下调制。同时，该项技术的调制等级与频谱率之间存在正比关系，当调制等级降低时，频谱率也会随之降低，与之相对的抗干扰能力、抵御能力将随之增强，但对网络要求不够严格。反之，当调制等级提升时，频谱率也会随之增加，这样便会导致抵御能力、抗干扰能力降低。现阶段，数字电视中64QAM调制的应用范围最广，可同时满足射频谱应用与网络质量两项指标。为了适应更大的网络与视频带宽，要求超高清电视不断优化，使256QAM调制技术日益成熟，传输速率得到进一步提升。将视频信息压缩为编码后，应对数据信息进行调制，当前主要采用AQM调制方式。从理论层面来看，可实现不同等级的共同调制，较为常见的等级为8、16、32、128、256与512QAM。在我国的4K电视网中，调制器处理有效码率可通过下

　　1 4K超高清有线电视网传输特点与优势

　　在电视网络传输中，主要以同轴电缆为主要媒介，可在传输中达到5.6Gpbs速率，传播宽度为1.2GHz，分辨率可达4096×2160，简称4K。由此可见，通过同轴电缆传播有利于获取更多信息承载量，促进传播效率提升。在4K有线电视传播时，大多是通过点对面的形式传播，在传播时可保障画面流畅性，以免出现缓冲、画面暂停等情况。在传播内容方面，可确保内容健康安全，在政府主导下为广大群众营造健康的信息环境。在网络背景下获得众多网路资源支持，可寻找更多正能量的内容，满足人们的精神需求。同时，还提供良好的售后服务，当设备出现故障时，可在所处区域内得到及时的维修，为用户提供基础保障。4K电视网传输的主要优势体现在功能方面，其具有极高的传输速率，内容可承载大量信息，且具有极强的流畅性。一些有线电视网的高清电视节目质量十分优良，能够充分符合当下用户的个性化需求。在运行中，主要利用有线电视网工作，使网路信息安全性与稳定性得到全面提升，且在4K电视应用中，几乎不会出现缓冲或画面暂停等情况，可有效避免全高清电视中存在的漏洞与弊端。

　　2 4K超高清有线电视网传输的关键技术

　　2.14K显示技术

　　该项技术包括两项内容，即显示器平面技术与2K向4K转化技术。在液晶电视生产时，通常涉及多项技术，即LCD、OLED与LED等。其中，OLED技术在画面色彩展现上更加明显，但此类技术的应用时间较短、屏幕较小、技术能力相对较低。与LCD技术相比，LED技术在发光和面板厚度方面具有明显特点。在4K电视上市之初便取得了较大的市场竞争力，在销量方面也十分可喜。生产商为了更好的迎合市场需求，逐渐从2K技术朝着4K技术转变，使电视内容更加多样，节目画面质量与视觉效果也得到显著提升。在后一种技术应用中，可通过关联补偿、单一补偿等方式来体现。其中，前一种方式可将2K画面划分为180万到210万个区间，在两个区间中进行色彩运算，共计涉及4个横向维度，在计算完成后将像素插入其中，确保插入与显示的画面相同，促进4K显示效果的充分提升。与4K效果相比，此种关联模式仍然存在一定缺陷，只有在过渡期才可发挥作用，因此还需要后续不断升级。后一种方式可通过多种像素处理器统一整理，将4个4K分辨率像素点插入后，确保图像处于渲染状态。

　　2.2HEVC编码技术

　　与全清电视对比来看，4K电视的清晰度是其4倍不止，在对高清电视进行优化时，相关数据值与播放帧率也将随之增加。因此，在压缩信源过程中，可对内部编码标准进行改善。以往的MPEC-2已经很难满足当前压缩信需求，在此基础上，HEVC编码技术应运而生，在压缩中记录编码为H.265，编码标准可促进信源压缩效率提升。与H.265相比来看，可将这一编码技术应用到视频编码中，以此降低编码率。视频编码包括动态帧、视频画面、视频连接等信息，还有些音频信息也需要压缩编码，将两类信息混合起来转化为数据信息，更有助于传输效率提升。

　　2.3高阶调制

　　在新时期发展中，有线电视中的QAM调制技术得到广泛应用。该技术的适用范围较广，包括256QAM与64QAM等类型，可在多种等级模式下调制。同时，该项技术的调制等级与频谱率之间存在正比关系，当调制等级降低时，频谱率也会随之降低，与之相对的抗干扰能力、抵御能力将随之增强，但对网络要求不够严格。反之，当调制等级提升时，频谱率也会随之增加，这样便会导致抵御能力、抗干扰能力降低。现阶段，数字电视中64QAM调制的应用范围最广，可同时满足射频谱应用与网络质量两项指标。为了适应更大的网络与视频带宽，要求超高清电视不断优化，使256QAM调制技术日益成熟，传输速率得到进一步提升。将视频信息压缩为编码后，应对数据信息进行调制，当前主要采用AQM调制方式。从理论层面来看，可实现不同等级的共同调制，较为常见的等级为8、16、32、128、256与512QAM。在我国的4K电视网中，调制器处理有效码率可通过下式计算：

　　式中，Q为有效编码率；M为调制等级；g为原编码数值。通过上述调制计算，可使网络质量与频谱更加有效，获得更加理想的编码处理效果。

　　2.4传输协议

　　在多媒体数据传输中，实时传输协议RTP作为一种新的标准被提出，与之对应的是RFC文档，可对配套协议RTCP进行定义。该协议可以为多媒体数据提供端与端之间的传输服务。在RTCP协议应用中，可传输应用数据流相关控制流，其主要作用是对网络服务质量进行监控，并将结果反馈给服务器，达到多媒体数据同步的目标。RTP实时传输是在HTTP传输的基础上衍生的，与后者相比，前者的优势主要体现在终端可对第一帧数据进行处理和播放，使多媒体实时播放的功能充分展示出来，并具备暂停、快进、快退等功能。

　　3 4K超高清有线电视传输的实现

　　3.1应用要求

　　在信息时代背景下，宽带的价值日益体现出来，4K电视在发展中逐渐认识到有线电视网传输的各种作用。在正式传输之前，对混合传输问题进行综合分析，并合理选择压缩方式。对于混合传输来说，主要是指高清与标清数量规模相对较大的节目传输，如前文所述，H.265压缩模式的应用可达到最佳压缩效果，并通过及时更换，使设备质量能够与当前压缩要求充分相符。

　　3.2应用理论

　　由于城市等级不尽相同，有线电视的调制方式、编码率与编码形式也有所区别，以2K高清电视为例，其编码方式为H.264，与之相对的编码率为11Mbps；如若是0.5K的常规标清电视，其编码方式为MPEG-2，在调制方式上与2K电视无明显的差别，但其编码率仅为5Mbps。同样，如若将首个压缩模式应用到4K电视中，与之相对的编码率变为40Mbps。

　　3.3传输策略

　　通常情况下，不同城市的编码方式也不尽相同。在有线电视网传输中，可采用多种组合方式，宽带的产生使传输问题得到有效解决。在传输时，可根据现存问题有效分析和解决。在后续运营中，可对用户所提问题进行上门维修，及时帮助用户解决问题。当前，4K电视发展在传输速率方面的限制已经被打破，主要的障碍在于电视内容，这就要求后续4K技术的核心应放置在内容建设方面，为用户呈现出更好的节目效果。

　　3.4具体应用

　　以J省为例，该省的有线电视在2014年实现首次4K电视试播，主要由机顶盒来完成，并可通过转区的方式点播。在2018年，CCTV电视台4K高清频道在广州建成，由珠江数码公司有线电视网传输，用户可在4K直播频道中观看。现阶段，4K电视逐渐普及，但与发达国家相比仍然存在差距，要想实现大面积的应用还需要加强技术层面的优化创新。2019年春晚的深圳分会场使4K电视应用有了更大的突破，完成了4K电视5G网络传输测试，同时也是我国首次成功开展5G网的4K传输检测。本次检测由中央电视台、华为公司、中国移动联手举办。在测试过程中，通过对5G网络的实验，实现了分会场4K信号回传到广电总机房的目标，还将总台的4K信号传递到分会场转播车中，使信号能够被实时展示出来。在本次测试成功开展后，我国4K电视的应用可谓是更上一层楼，对有线电视网的优化革新起到极大促进作用，为广大群众带来震撼的视觉体验，使群众的生活品质得到显著提升。

　　4 结语

　　综上所述，当前4K有线电视传输技术正在如火如荼的开展，越来越多大型运营商都在推广该项技术，对液晶电视产业与传媒产业发展起到极大促进作用。4K电视的发展与推广离不开4K显示技术、HEVC编码技术、高阶调制与传输协议的支持，应不断强化该技术，提高整个电视行业的竞争力，实现更好更快的发展。

　　作者：胡剑华

　　本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第20期

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