0资源 28月初,工信部、国家广播电视总局、中央广播电视总台联合印发《超高清视频产业发展行动计划》,计划中“4K先行、兼顾8K”的总体技术路线再次将8K助推到风口浪尖。

其实,提到8K的概念,很多人并不陌生,尤其是近期在电信运营商的推波助澜下,无论是大型会议或国际性赛事上,都能听到8K的声音,看到8K的影子。

虽然8K只是视频图像分辨率的标准之一,但相比1080P、2K、4K等“前辈们”,8K更大的价值在于将催生出更多的应用场景。尤其是在即将到来的5G时代, 8K超高清产业将迎来更大的发展机遇。未雨绸缪,在视频已经成为信息传递方式之一的今天,在5G即将爆发的前夕,了解并把握8K发展趋势,不仅是非常重要,而且是必不可少的。

什么是8K?

在谈论8K之前,我们需要先简单说下视频分辨率。

视频分辨率是用于度量图像内像素多少的一个参数。我们常见的视频分辨率包括720P、1080P、2K、4K、8K,甚至10k、16K等。

如果视频从画质清晰度感觉上划分,一般分为标清、高清、全高清、超高清这几种效果:

标清一般是指视频原始分辨率在480P左右的视频。标清的代表是广播电视、DVD的清晰度;

高清一般是指视频尺寸超过720P即短边分辨率为720个像素,高清的代表是HDVD、低画质的蓝光等;

全高清即为1080P,分辨率多为1920*1080。一般是蓝光的标准画质;

而超高清的定义一般包括4K、8K等分辨率标准。

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8K的分辨率是7680*4320,相对于全高清(1920*1080)视频被称为1080P,8K也被称为4320P。通常情况下,它被称为超高清8K或者简称8K。一张8K的图像大约有大约3300万个像素点。它的像素是4K图像的4倍。在65英寸的电视上,肉眼几乎感觉不到颗粒感。

之所以被称为8K,因为图像在宽度上大约有8000个像素点,规格仍属于超高清的范畴,因此有些人称之为Ultra HD 8K。也有人称为8K Super Hi-Vision,比如日本最大的公共广播公司(NHK)。

8K 基本的参数:

分辨率为7680×4320分辨率;

色位宽度为12 Bit;

色域标准为Rec.2020,为现阶段NTSC色域的1.4倍;

画面帧率方面达到60p到120p;

支持HDR高动态范围,最好达到动态HDR;

音频方面采用基于音频对象的沉浸式三维音效,为22.2声道(9通道高音、10通道中音、3通道低音、2通道重低音);

8K的过去、现在和未来

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日本广播协会(NHK)是8K技术发展的主要推动力之一。

2005年,NHK在爱知博览会上首次展示了8K技术;

同年11月,NHK用光纤网络及DWDM传输技术将UHDTV转播至260公里外的地方;

2006年,国际电信协会将Super Hi-Vision视频技术作为UHDTV的推荐草案,这就是8K技术的前身;

同年底, NHK将红白歌合战UHDTV画面从东京传送到500多公里远的大阪,在一面450英寸(11.4米)的屏幕实况播出;

2012年,联合国旗下的国际电讯联盟(ITU)承认以日本 NHK 电视台所建议的 7,680 x 4,320 分辨率作为国际的 8K 超高画质电视(Super Hi-Vision - SHV)标准。

2013年5月,NHK推出了全球首台面向8K超高清视频的H.265/HEVC格式的实时硬件编码器;

2015 年,NHK 采用8K 技术直播了加拿大女足世界杯;

2016年8月里约奥运会期间日本NHK用8K画质直播了开幕式和闭幕式,以及部分田径和游泳比赛;

2017年,《银河护卫队2》成为全球首部8K电影;

2018年2月,NHK和日本电台则采用了无比清晰的8K技术对平昌冬奥会进行了实时转播;

2020年,日本NHK将对东京奥运会做8K直播

而在国内,8K技术的起步相对较晚,最近两年才开始取得了大的进展。国内对8K技术更多的是试验和演示阶段:

2018年3月,在云栖大会·深圳峰会上,阿里云发布了全球首个8K视频云解决方案,并实现了全球首次8K互联网视频直播;

2018年5月,东方明珠与上海电信、富士康等联合成立“5G+8K实验网”;

同年9月,中国移动联合合作伙伴完成了国内首个基于5G端到端网络的8K超高清视频外场直播。而中国联通在云栖大会上首次开通国内5G+8K超高清应用;

2018年11月,在世界互联网大会上,中国移动展示了业界首个基于5G网络传输的8K+VR直播应用;

同年12月,北京市经信局发布的关于组织开展2019年5G及工业互联网领域储备项目征集工作的通知中,将“8K超高清显示”列为征集方向;

中央广播电视总台计划于2021年开展8K超高清试验;2022年北京冬奥会也在考虑应用8K。

8K的应用场景:从量变到质变

相比4K,8K也不仅仅是像素数量提升了4倍,图像尺寸变得更大这么简单。量变必然导致“质变”。更多的信息密度承载能力,更多的细节呈现力背后,是应用场景的不断拓展。这是8K真正的价值所在。而不仅仅是获得更大画面的视频观看体验。

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在影视娱乐自不必说。这应该是8K最先商用化落地的领域之一,尤其是大型体育赛事直播和好莱坞大片。8K带来的不仅仅是更多细节的呈现,而是更震撼的视觉冲击力。8K版《银河护卫队2》,画面由很强的纵深感和真实感,让观众处于沉浸画面之中的状态,有身临其境的感觉。而在体育赛事8K直播中,4.3倍于人眼的分辨率竟然连球员身上的汗珠都能完美展示。而更大的价值在于,更多运动细节的呈现,也为教练修正运动员技术动作提供了有力的支持。

8K的出现对于IMAX的巨幕来说,会带来对整个用户更好的体验,因此在电影市场上使用最新的拍摄技术和应用,也是未来的发展方向。

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而在“分辨率越高越好”的医学领域,8K影像技术将为更深层的微创手术提供技术支持,带动智能化医疗设备的整体升级;除了微创手术的内窥镜显示、CT读片显示,在未来5G时代,远程医疗更需要精准的细节显示。

安防监控领域,8K直播的价值不仅仅图像更加清晰,细节更加丰富,而更大的价值在于成本的节省。8K画面丰富的细节可以让各个部门进行信息共享,同一个场景下,不用为了看清不同区域而架设多台摄像机,节约投资成本。所以,8K的价值在智慧城市、高速公路,机场、火车站等场景中将得到更大的发挥。除此之外,8K技术还将应用于警用微观取证以及防盗监控,用精细的图像数据助力提高破案率。

相比以上与视频息息相关的领域,近两年文物考古与8K结合后,成了艺术与科学融合的典范。去年7月,8K技术首次用于展示国宝文物《清明上河图》,通过8K超清数字互动技术则可以让那些原本隐藏在画卷中不易被了解的细节放大展示,并进行动态演绎,大幅提升了观众对这件国宝艺术品的鉴赏体验。另外,运用8K技术,可以清晰地看到文物上纹路,对修复文物上细微的裂纹有很重要的辅助作用。

8K的关键技术与挑战

8K视频的关键技术主要体现拍摄、传输和终端播放等三个环节。

在摄制环节,主要的技术难点在于真正进入实际应用的摄像机产品少、成本高,内容匮乏。

8K视频内容主要包括广播级8K视频、8K电影和消费者自我录制的视频。时至今日,8K的广播级摄像机及工业级电影摄像机既然非常稀少。而在消费级领域,8K相机也非常罕见。

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目前市面上的8K摄像机,售价一般都是十几万、几十万,甚至上百万,即使入门级的产品也要上百万。更关键的是当前市面上在售的设备也寥寥无几。设备的稀缺,自然就造成了视频内容的匮乏。

此外,目前4K视频的主流码率为100Mbps-150Mbps,部分视频相机可以达到400Mpbs以上,8K视频码流至少应在400Mbps以上,这对于存储设备是非常大的挑战。

在传输环节,视频编解码和传输带宽是问题的关键所在。目前,较为流行的视频编码技术为HEVC发布的H.264与H.265。对于数据量极大的8K视频,H.264肯定是力不从心。而在同等画质的情况下,数据传输码率相比H.264降低50%的H.265将有很大的用武之地。

不过,在8K上更具有编码优势的将会是谷歌牵头的AV1

AV1编码可以在视频被存储或通过网络传输之前对其进行压缩,由此减少视频文件的体积。

具体的数据方面,对比H.265和谷歌VP9,AV1能将视频文件的体积再缩小25%到35%

录制20分钟未经压缩的8K超高清视频,足足需要4 TB的储存空间。即使经过编码,8K视频的数据量也十分庞大。即使是基于较低分辨率格式的内容,1个小时的8K视频流的大小也要近10GB。对于网络视频供应商而言,服务器存储空间也成了很大的挑战。

如此巨大的视频文件,为传输也带来大的压力。据测试,一套60fps的8K视频至少需要80至100Mbps带宽的支持;而如果是120fps的VR 8K视频,带宽需求甚至1000Mbps以上。

这些都有待于更高带宽的网络传输技术。当前火热异常的5G,理论下行峰值带宽可高达20Gbps,是8K视频顺畅传输的希望所在。

在终端环节,消费电子厂商为8K技术的发展提供了强大的动能。近日,小米与诺基亚、中国联通等或者伙伴,利用小米MIX3 5G版,在上海成功实现了5G在线播放8K视频。

而8K电视目前也早已在市面上销售。

早在CES 2013的展会上,夏普就推出了8K分辨率的电视机。2015年,夏普开售全球首款8K电视,尺寸为85英寸,售价约75万元人民币。

现在包括三星、夏普、索尼、LG、松下等全球化的电视品牌商都已经推出了8K产品或正在积极规划面世,而国内创维、康佳、海信等电视厂商都已有8K电视产品上市。

8K未来的趋势

当前8K视频从摄制到终端播放都存在这很多的障碍,尤其是传输中的带宽问题。而随着5G的逐步商用,8K 超高清产业也将迎来新的战略发展机遇。

首先,直播将是8K超高清视频技术最新落地点。

一方面,在大型体育赛事、晚会上,观众对超高清画质和临场感都有强烈的需求;另一方面, 8K 直播与传统直播一样同样具有短平快的特点,录制后直接设定一个色彩标准即可不经过调色、剪辑、包装等环节就传输画面,相对可以跳过一些瓶颈环节。里约奥运会、平昌冬奥会及世界杯等体育赛事都已大量尝试过8K直播。2020年东京奥运会和2022年的北京冬奥会,也将采用8K直播。

其次,5G的普及将加速8K影像应用落地进度。5G将是8K视频应用得以大幅增加的关键因素。5G的峰值速率可以达到20Gbps,同时每平方公里可链接设备数超过100万,链接延迟仅为1毫秒。5G这种低延迟、高带宽的特性更像是8K视频传输的高速公路。

总之,随着上下游生态链的不断完善,未来几年,超高清产业将引来爆发期。一方面,在软件层面,存储、编解码等技术的进步将大大降低8K视频内容的数据体量,另一方面,随着技术的不断更新迭代,摄像机、8K电视等硬件设备的成本将逐渐亲民,将带动产生更多的8K内容产生。尤其是5G网络的逐步普及,不仅为8K视频走入寻常百家姓扫除了带宽的障碍,更是将催生更多的8K应用场景。而在应用方面,电视、文娱仍是最火领域,安防、医疗等领域有望引领2B市场爆发。”

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