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[投影之窗消息]
在市场对4K电视认可度日益提高、4K电视机及机顶盒相关制造成本逐渐下降、节目库不断丰富的前提下，实时4K电视广播服务将成为市场的必然趋势。4K视频信号的传输要求巨大的带宽（10
Gbit/s），这对电视广播及网络的基础设施提出了较高要求。一个成功的4K电视传输系统在设计和建设过程中需要注意和克服以下5个技术难点：
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1 不同画面宽高比的匹配问题
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在4K电视出现之前的各种高清电视格式702p、1080i或1080p所采用的画面宽高比都是16:9。然而4K电视格式（分辨率为3
840×2
160）在用来播放4K电影的时候会出现宽高比不匹配的问题，这是因为早于4K电视格式出现的4KDCI数字电影格式（分辨率为4
096×2
160）的宽高比约为17:9。许多4K摄像机和视频源装置分别具有与两种分辨率匹配的功能设置，因此，在实际操作中，工作人员需要预先对显示器和视频源进行仔细匹配设置，以避免画面出现不必要的压缩或拉伸。
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采用HEVC压缩技术的帧频为30
f/s的4K电视所需的传输带宽将是现有1080p高清电视广播的两倍，如果帧频提高到对体育比赛和超高清视频更为理想的60
f/s，则需要三倍于现有高清电视的传输带宽。
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3 信号的保真与增益
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4K电视对信号保真的要求大大高于现有高清电视，这是4K电视传输系统遇到的问题。国外研究人员曾利用目前最先进的检测设备（安捷伦12
GHz高性能示波器）进行过对比测试。他们发现，用一条3英尺（约91 cm）的HDMI高清电缆传输帧频为60
f/s的1080p高清电视信号，其传输过程产生的抖动和衰减并不明显，表示该电缆的带宽足以支持1080p，但在把电视信号改为帧频为30
f/s的4K视频信号之后，则终端波形出现了明显的抖动和衰减；如果再把HDMI传输电缆的长度延长至30英尺（约9.1
m），此时4K电视信号在终端的抖动和损耗更为明显，甚至无法实现正常的传输。由此可见，4K电视信号在传输过程中必须解决信号增益的问题。
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5 视频源设备与显示终端的兼容问题
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作为一项刚刚问世的新技术，4K电视尚未形成统一标准。如何解决不同厂家开发生产的视频源设备和显示终端、甚至是同一厂家生产的不同设备之间的不兼容，成为系统设计者需要克服的又一个难题（或面临的有一个挑战）。 |
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2 对数据传输速率（带宽）的要求更高
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帧频为60 f/s（帧/秒）的1080p视频信号所要求的数据传输速率为4.46 Gbit/s，依此类推，同样帧频的4K电视信号要求4倍于前者的数据传输速率，即17.78
Gbit/s。但由于目前最普及的高清多媒体接口电缆HDMI 1.4版本最高只支持10.2 Gbit/s的数据传输速率（含损耗），因此，目前的4K视频装置所采用的帧频最高仅为30
f/s。这一帧频用于播放24
f/s的电影画面不成问题，但是对于电视视频和电脑游戏而言，需要注意的帧频被降低了一半。因此，4K电视传送系统的设计需要满足帧频分别为24
f / s、25 f / s、30 f/s、50 f/s、60 f/s的视频内容。
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4 对电缆长度的限制
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双绞铜质电缆是支持4K电视信号传输的最基本的广电级电缆。即便在4K电视信号的帧频降低以及经过色度抽样操作后可能实现的增益，4K电视信号的传输仍然需要巨大的带宽。因此，相对于1080p高清电视传送系统，被用作4K电视基本传输电缆的双绞铜质电缆所能使用的最大长度将会大大缩短，这给4K电视传输系统的设计带来新的挑战。美国多媒体技术公司快思聪（Crestron）的工程师在经过长期实验后给出的建议是：在1080p多媒体传输系统中常见的DM
8G或CAT5e电缆可有效使用的长度极限都是100
m，而在4K系统中，这两种线缆的长度极限需要分别降低至70 m和50 m。
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在模拟系统中，电缆过长会使电视画面质量下降，有时这种质量下降是观众察觉不到的。但在数字系统中，电缆过长甚至可能导致画面完全消失；更有甚者，它可能会使视频源设备与显示终端之间的不兼容问题变得更加严重。某些装置在较长电缆上测试正常，并不能保证系统中随后加入的所有装置都能正常工作。在实践中，4K电视的高带宽对HDMI电缆的要求可能更高。
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2013年10月27日，日本在大阪马拉松赛期间进行了世界上第一例4K超高清电视现场直播的演示。技术人员用两台摄像机通过4组3G-SDI接口向HEVC格式实时视频处理系统提供现场的4K超高清视频素材（30
f/s），经过处理后的实时视频信号通过日本K-Opticom电信公司的光纤网络传至安装在大阪国际展览中心内的一台84英寸4K电视上。2014年6月，日本开始在全国范围内免费试播4K电视节目，成为世界上第一个提供定时4K电视广播的国家。 |
