中国4K技术标准发展现状

中国4K超高清HDR、3D Audio标准及产业化进展

刘孔泉 2018.7

 

  中国4K/UHD飞速发展，2017年中国4K电视机产量3300万台，占全球4K电视机总量的42%。到2020年全球4K入户数奖突破3亿3千万户，中国成为全球最大的4K电视消费市场。

  目前中国4K/UHD标准系列主要有AVS2、HDR、3DAudio。现在AVS2已于2016年发布了行标、国标，HDR/3DAudio行标即将发布，其中，HDR标准进展如下：

• 2016年5月，国际广电行业发布了《HDR技术需求草案》、《HDR测试方案草案》、《工作章程》、《IPR政策草案》四份文件。2016年6月四份文件定稿，全面向全球启动提案征集工作。
• 2016年9月，工作组征集到有效技术提案四份：杜比、华为、飞利浦+特艺、瑞昱，技术建议书三份：三星、索尼、华星光电。
• 2017年2月，完成了第一轮技术测试评估，IPR组完成首轮调研。
• 2017年9月，完成第二轮技术测试评估，IPR组依据技术测试情况完成第二轮调研。
• 2017年10月，召开了测试结果通报会，IPR组邀请业内专家组，发出最后一轮调研问卷。
• 2017年11月，总局科技司组织召开需求论证专家会。
• 2017年12月，完成最终技术工作报告和IPR评估报告，上报领导小组。
• 2018年1月，完成ITU-R BT.2100引标，发布《高动态范围电视节目制作和交换图像参数值》标准。
• 2018年3月，完成HDR标准草案，已提交广电总局科技司审批。

  目前，HDR标准技术的基本需求是：

• 面向大尺寸家庭显示终端，支持广电和互联网应用
• LCD能力要求：最高亮度>1000nit,最底亮度<0.01nit
• OLED能力要求：最高亮度>540nit,最低亮度<0.0005nit
• 曲线：支持PQ、HLG
• 色域：BT.2020
• 位深：10bit
• 编码方式：AVS2

  而3D Audio标准的进展如下：

• 2016年5月，召开启动会，发布了《3D Audio技术需求草案》、《3D Audio测试方案草案》、《工作章程》、《IPR政策草案》四份文件。
• 2016年9月，技术需求和测试方案定稿，面向全球启动提案征集。
• 2016年10月，征集到有效技术提案七份：广晟、捷成、米谟、杜比、青衿、武大/天大，动听。
• 2017年5月，完成第一阶段传输编码测试，IPR组完成首轮调研。
• 2017年10月，完成第二阶段前端制作和终端渲染技术测试评估，IPR组依据技术测试情况完成第二轮调研。同月，召开测试结果通报会，IPR组邀请业内专家组，发出最后一轮调研问卷。
• 2017年11月，总局科技司组织召开需求论证专家会。
• 2017年12月，完成最终技术工作报告和IPR评估报告，上报领导小组。
• 2018年1月，完成ITU-T BS.2051引标，发布《用于节目制作的先进声系统》标准。
• 2018年4月，完成3D Audio标准草案，提交广电总局科技司审批。

  3D Audio的主要技术需求如下：

• 需支持channel-base、object-base两种模式。
• 需支持16通道制作，至少支持5.1+4H双层三维声制作模式。
• 直播场景至少支持4个object,具有object控制描述的元数据。

  随着HDR、3DAudio标准的推进，终端方面也会迎来新变。在芯片方面，支持中国HDR标准的芯片基本具备，支持中国3DAudio标准的芯片计划几年下半年推出，支持EnhanceProfile的高安全芯片已经具备。

  在机顶盒方面，随着HDR、3DAudio标准的引入，将会带动新一轮面向50P/60P、HDR、3DAudio的设备升级。在电视机方面，厂商应按照中国HDR的需求和标准推出新一代4K电视机，电视机厂家和屏幕生产商要共同解决高亮度屏的支持问题。

  除了介绍AVS2、HDR、3DAudio标准发展之外，新一代编解码体系和关于ChinaDRM内容保护。

  我国新一代编码体系分为视频编码和音频编码两部分，具体如下：

• 视频编码部分：

  测试结果表明，AVS2和HEVC的性能相当，RD19.1版本已经完成针对HDR的优化，面向HDR编码与面向SDR编码的码率差别在10%以内。

  国内已经至少有三家公司支持AVS2编码器生产，可支持4K 50P\10bit\BT.2020编码，码率可支持30M-36M，延时特性基本满足要求。

  计划下一步构建基于云计算的AVS2在线编码云平台。

• 音频编码部分：

  建立16通道三维声传输体系，与现有6声道环绕声传输体系并存。

  中国3D Audio标准传输编码与MPEG-H契合，因此海外节目互联网服务的编码适配不存在障碍。

  关于ChinaDRM内容保护方面，可以从市场需求和标准体系两个维度进行思考。

  市场需求方面：

• 高端内容制作成本越老越搞，内容制作商更加看重内容的可持续消费。
• 内容消费方式由广播转变为基于网络的广泛分发方式，生产消费者的观看数激增和盗版风险加剧并存的局面。
• 作为全球最大的内容消费国，中国迫切需要部署实施ChinaDRM技术。

  标准体系方面：

  ChinaDRM已经具备完整的技术体系，表现在：

• 中国广播影视数字版权管理需求白皮书。
• GY/T 277-2014互联网电视数字版权管理技术规范。
• CHINADRMLAB-CRRR-V1.0_20161220 ChinaDRM兼容性要求与健壮性要求。
• 中国广播影视数字版权管理认证中心实施技术要求。

  中国HDR、3DAudio标准即将颁布，将有效引领中国超高清产业发展，并带动消费电子终端产业发展，现在中国推广4K/UHD所需的产业条件已经基本具备，2018年下半年将会加快产业部署行动。

  在具体实施方面，虽然4K/UHD节目制作需积累经验，相关制作规范需逐步完善，但总体而言没有不可克服的障碍，未来五年将是中国4K/UHD发展的黄金时期，广电界应抓住机遇，立即行动，携手产业链相关各方共同推动产业加速发展。