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。