2020年5G＋8K超高清国产化白皮书.pdf

5G5G8K8K 超高清国产化白皮书超高清国产化白皮书 （20202020 版）版）2020 年 10 月 编委会 中国超高清视频产业联盟（CUVA）内容供给组 牵头单位：咪咕文化科技有限公司 杭州当虹科技股份有限公司 联合单位：新华网股份有限公司 康佳集团股份有限公司 中篮联（北京）体育有限公司 中国移动通信有限公司研究院 北京京东方艺云科技有限公司 前言 超高清视频产业发展与通信技术升级息息相关。“信息视频化、视频超高清化”已经成为全球信息产业发展的大趋势，当今世界视频技术正经历从高清向超高清的演进。未来个人消费者网络流量的 80%以上和行业应用流量的 70%以上都将是视频数据，视频产业将成为体量庞大的基础产业。在现有蓝光和 1080P 的体验下，用户的体验感知已经进入疲劳期，超高清视频技术应运而生。特别是 8K 超高清视频提供了尺寸巨大的屏幕介质、清晰饱满的画面质感以及立体多源的声音环绕，这种强烈的科技感和技术性带来的是极高的画面控制力、声音渗透力和美学影响力，给观众带来艺术审美和哲理反思的深层次共鸣。图 1 中国移动原创超高清之花 如图 1 所示，相比于高清和 4K 来说，8K 超高清编码从分辨率、帧率、色深、色域等各个方面均具备更高的关键技术参数要求。8K 视频拥有 76804320 的分辨率、HDR 高动态范围、BT.2020 标准的色域范围、12bit 的色彩深度、60fps 甚至 120fps 的帧率以及三维环绕立体声技术。具备这六大维度标准的 8K 超高清视频将满足用户追求更极致体验的需求，并且形成用户体验的不可逆性。从产业链角度看，超高清视频产业链条长，发展超高清视频产业将带来芯片、视频制作设备、存储设备、网络传输设备、显示面板、终端整机等产业链各环节产品的升级换代与流程再造，预计 2022 年我国超高清视频产业规模将超 4 万亿元。在硬件方面，以 8K 为代表的超高清视频产业发展将推动投影仪、VR/AR、户外大屏等设备成为新型入口；在应用方面，8K+AI、8K+VR/AR、8K+全息、8K+互动等融合技术的发展将带动家庭、文娱等 2C 市场的进一步发展，以及安防、医疗、工业控制、精密制造等 2B 领域的市场爆发。在我国，超高清终端竞争力、覆盖率持续走高，60 英寸以上大尺寸面板将全面实现超高清化，超高清体验“走进千家万户”的基础终端能力已经具备，良好的基础将强力驱动产业和消费全面升级，超高清市场爆发愈加可期，中国将成为最大的超高清市场。但我们应同时看到在 8K 超高清端到端领域中，我国还有一些关键环节较为薄弱，这也成为影响我国 8K超高清产业发展的短板。2020 年 2 月 28 日，国家发展改革委、中宣部、财政部等二十三个部门联合印发 关于促进消费扩容提质加快形成强大国内市场的实施意见 提出大力优化国内市场供给的相关要求。5G 成为提升消费扩容，推动数字经济实现的新基建的核心之一。2020 年 3 月，国家发改委、工信部联合组织实施 2020 年新型基础设施建设工程，将向 5G 网络、数据中心等新兴产业建设投入超过 40 万亿元体量的投资，为抢占信息技术制高点奠定坚实基础。5G领域共有7大5G创新提升工程，其中5G+4K/8K 超高清制播系统基础设施建设被列为 7 项支持重点之一。中国 5G 部署进展全球领先，而 8K 处于技术和市场早期探索阶段，且国内相关产业链具有一定规模优势，5G+8K 相结合协同发展将形成巨大的合力，是我国在该领域形成战略高地的重大利好因素。结合国家新基建的创新方向，本白皮书将系统梳理 5G+8K 超高清端到端产业链的国产化状况，为产业链环节上的国产厂家自主创新和产业协同提供方向参考，为我国早日完成 5G+8K 的产业链国产化构建提供信息助力。I 目录 一、产业环境.1（一）政策环境.1 1、5G 政策.1 2、8K 超高清政策.2 3、国产化政策.4（二）8K 相关国内标准进展.6 1、AVS 音视频标准.6 2、CUVA 高动态范围（HDR）标准.8 3、ChinaDRM 标准.9 二、产业链国产化现状分析.9（一）视频采集.10 1、摄像机.11 2、5G 背包.15 3、监视器.16 4、切换台.17（二）视频制作.18 1、编解码器.19 2、视频编辑系统.20 3、内容转码设备.22 4、收录系统.23 5、轮播系统.24 6、版权保护系统.25 7、存储系统.26（三）网络传输与分发.28 1、CDN.28 2、5G.29（四）终端呈现.32 1、机顶盒.32 2、电视机.33 3、投影仪.36 4、移动终端.38 II（五）内容供给.38（六）辅助支撑.41 1、业务管理系统.41 2、测试与检测.44 3、安全保障.48 三、典型应用场景.50（一）8K 影院.50（二）8K 大型直播.52（三）8K 点播专区.54 四、产业面临的关键问题.55（一）核心元器件及关键设备有待加强.55（二）端到端标准体系尚不完善.55（三）商业盈利闭环尚未形成.56 五、建议措施.57（一）发挥政策先导作用.57（二）加速制定标准及评测体系.57（三）加强示范引领作用.58 1 一、产业环境一、产业环境 （一）（一）政策环境政策环境 1 1、5G5G 政策政策 随着科技的发展，移动通信从 4G 网络迈入 5G 时代。5G 技术对信息的巨大作用，使之成为真正的泛在通用技术，并且成为经济增长的重要推动力之一。从 2017 年政府工作报告首次提到“5G”，再到 2019 年 5G 开启商用，从移动互联网走向工业互联网，国家政策对 5G 的重视度不断上升。从 5G 网络建设到 5G 应用场景，从加强 5G 技术研发力度到构建 5G 安全保障体系，国家政策已为 5G 产业的发展提出要求和目标，力求在全球竞争中占据主动地位，提高国家整体竞争实力。2016 年 12 月，国务院印发“十三五”国家信息化规划，提出“到 2020 年，5G 技术研发和标准制定取得突破性进展并启动商用”的发展目标。2019 年 5 月，工信部、国资委共同下发关于开展深入推进宽带网络提速降费支撑经济高质量发展 2019 专项行动的通知，要求进一步优化 5G 发展环境，继续推动 5G 技术研发和产业化，促进系统、芯片、终端等产业链进一步成熟。2019 年 11 月，工信部印发“5G+工业互联网”512 工程推进方案，明确要求提升“5G+工业 2 互联网”网络关键技术产业能力、创新应用能力、资源供给能力，加强宣传引导和经验推广。2019 年下半年以来，三大运营商已相继在 58 个城市推出试点计划，各省市也纷纷出台相关产业规划，既明确了未来 5G 的发展目标，同时也为未来 5G 的发展规划了详细的实施路径，并提出了切实可行的发展建议。2020 年是 5G 发展的关键年份，从中央到地方多次强调“加快 5G商用步伐”，充分体现了 5G 基建对于拉动新基建和经济增长的重要性和紧迫性。2020 年 2 月 21 日，中央要求推动生物医药、医疗设备、5G 网络、工业互联网等加快发展，努力实现全年经济社会发展目标任务。2020 年 3 月 4 日，中央强调加快 5G 网络、数据中心等新型基础设施建设进度。从中央到地方下发的一系列通知和意见，从政策上破除了障碍，全力推动着 5G 网络等信息基础设施建设和商用步伐。2 2、8K8K 超高清政策超高清政策 超高清视频是继视频数字化、高清化之后的新一轮重大技术革新，将带动视频采集、制作、传输、呈现、应用等产业链各环节发生深刻变革。加快发展超高清视频产业，对满足人民日益增长的美好生活需要、驱动以视频为核心的行业智能化转型、促进我国信息产业和文化产业整体实力提升具有重大意义。3 为了推动产业链核心环节向中高端迈进，加快建设超高清视频产业集群，建立完善产业生态体系，2019 年 2 月份，工信部、广电总局、央广总台联合印发超高清视频产业发展行动计划(2019-2022年)，明确将按照“4K 先行、兼顾 8K”的总体技术路线，大力推进超高清视频产业发展和相关领域的应用。行动计划 提出，2022 年，我国超高清视频产业总体规模超过 4 万亿元，4K 产业生态体系基本完善，8K 关键技术产品研发和产业化取得突破，形成一批具有国际竞争力的企业。并提出突破核心关键技术和关键器件的开发和量产；推动重点产品产业化，加大关键制播设备研发力度；提升网络传输能力，探索 5G 应用于超高清视频传输，实现超高清视频业务与 5G 的协同发展；持续推进 4K 超高清电视内容建设，创新内容生产；加快行业创新应用；加强支撑服务保障。为进一步梳理超高清视频产业发展重点，2019 年 12 月 31 日，工信部编制了 超高清视频标准体系建设指南(2019 版)，进一步明确了超高清视频产业链重点环节，加快行业发展。为更好落实国家超高清视频产业发展行动计划(2019-2022 年)，切实推动超高清视频产业发展，各地迅速响应，结合本地产业发展实际情况，纷纷出台了各有特色的地方行动计划。截至 2020 年 2 月，全国已有 11 个省市发布了包括 8K 在内的超高清视频产业行动计划，部分省份超高清视频产业优势地区进一步细化了行动计划内容，明确了发展的目标与路径，央地联动、多点开花的产业局面逐步形成。4 3 3、国产化政策国产化政策 5G+超高清大视频时代已经来临，但同时也存在信息安全、供应链安全等安全隐患，对相关信息系统安全稳定运行构成巨大威胁。首先是信息安全隐患，5G+8K 超高清关键设备的硬件芯片可能会被黑客植入恶意程序，硬件中的安全漏洞更加隐蔽，安全隐患更大；软件层面来说，从操作系统、数据库到其他多种用途的软件系统，很多后门安全隐患已经被曝光出来，人们对于软件植入后门日益关注。其次是供应链安全隐患，在贸易战冲击及断供的威胁下，5G+8K 超高清上下游相关设备或系统的供应链正经受挑战，从而给业务连续性带来隐患，业务风险增大，生态圈也可能遭到破坏。正是由于安全隐患的存在，网络信息安全国产化显得格外重要，这关乎国家网络空间安全，而且，网络空间安全已经上升到国家战略高度。中华人民共和国网络安全法 于 2017 年 6 月 1 日正式生效，我国政府也密集发布了 国务院关于印发“十三五”国家信息化规划的通知、国家网络空间安全战略、网络产品和服务安全审查办法（试行）、国家网络安全事件应急预案、关键信息基础设施安全保护条例（征求意见稿）、工业控制系统信息安全行动计划（2018-2020 年）等一系列指导文件。这些行动充分展现了我国政府对信息安全的重视程度上升到历史新高。各项网络信息安全政策在基础硬件、基础软件、企业级软件、安全防护软件的国产化上均提出了要求，未来将分步实施进而全面实现国产化。5 2019 年 5 月 10 日，信息安全技术网络安全等级保护基本要求正式发布，标志着我国网络安全等级保护工作正式进入“2.0时代”。等级保护 2.0 新标准将对象范围由原来的信息系统改为等级保护对象，包括网络基础设施（广电网、电信网、专用通信网络等）、云计算平台/系统、大数据平台/系统、物联网、工业控制系统、采用移动互联技术的系统等。等级保护 2.0 新标准在 1.0 标准的基础上进行了优化，同时针对云计算、移动互联、物联网、工业控制系统及大数据等新技术和新应用领域提出新要求，形成了安全通用要求+新应用安全扩展要求构成的标准要求内容。近年来，我国政府已经颁布的多项重要法规及政策，从多个层面促进国内网络信息安全产业的发展，提高对政府、企业等网络信息安全的合规要求，体现了自主可控国产化的重要性。“十四五”期间，我国将继续大力实施网络强国战略，要求网络与信息安全有足够的保障手段和能力，通过切实推进自主可控和国产化替代，政策化培养和市场化发展双向结合，国产化脚步逐步加快。5G 作为新基建之首，其重要性不言而喻。2019 年国内 5G 已经正式商用，而且 5G 的大带宽、低延时、大并发等特性，使得超高清视频已经成为最先行的爆发入口之一，在 5G、物联网、大数据、人工智能引领的未来世界，屏幕已经成为连接的重要入口，而 8K 视频是连接的重要标杆场景，从而实现通信、广电、影视、教育、医疗等各行业、各领域的深入连接，探索 5G 智联万物，所以，5G+8K 相关设备及 6 系统的信息安全与供应链安全已经上升到了新的高度，国产化替代是大势所趋。（二二）8K8K 相关相关国内标准进展国内标准进展 1 1、AVSAVS 音视频标准音视频标准 数字音视频编解码技术标准工作组自 2002 年成立以来，在国家相关部门的大力支持和指导下，已制定 AVS 和 AVS2 两代国家标准。该系列标准从技术源头上支撑我国视频产业的健康发展，使我国音视频技术和产业在标高清和超高清领域有了自己的音视频标准和话语权。AVS3AVS3 视频编码标准视频编码标准 工作组自 2017 年启动主要面向 8K 超高清的视频编码标准的研究和起草，即 AVS3 标准。该标准为新兴的 5G 媒体应用、虚拟现实媒体、智能安防等应用提供技术规范，引领未来五到十年 8K 超高清和虚拟现实(VR)视频产业的发展。在 2019 年 3 月 7-9 日召开的 AVS标准工作组第 68 次会议上，工作组完成了 AVS3 视频基准档次的起草工作。AVS3 视频标准采用了与 AVS2 相同的混合编码框架。与上一代视频编码标准的不同之处在于 AVS3 采用了更灵活多样的块划分结构、更丰富的预测模式、去相关性更好的变换、更能接近信息熵的算术编码方法以及更附和人眼特性的编码环内图像后处理技术，同时 AVS3 7 还使用了大跨度相关信息编码等工具，能显著提高监控视频压缩率。对第一版参考软件的测试表明，AVS3 性能已经超过 AVS2 标准 30%左右。未来，工作组将继续完善后续标准，扩展档次的目标是编码效率比 AVS2 视频标准提高 1 倍。2020年5月13日，中关村视听产业技术创新联盟正式发布公告，批准 AVS3 的重要标准信息技术 智能媒体编码 第 2 部分：视频成为团体标准，标准号：T/AI 109.2-2020。AVS2AVS2 音频编码标准音频编码标准 2018 年 6 月 7 日,中国第二代数字音频编码标准信息技术 高效多媒体编码 第 3 部分:音频(简称 AVS2 音频标准)由国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会颁布为国家标准(“中华人民共和国国家标准公告 2018 年第 9 号”),标准代号 GB/T 33475.3-2018,于 2019 年 1 月 1 日正式实施。该标准立足于提供完整的高清三维视听技术方案,可与第二代 AVS 视频编码(AVS2 视频)等视频标准配套,是更适合超高清、3D 新一代视听系统需要的高质量、高效率音频编解码标准。该标准具有技术先进、内容全面、系统整合度高、适应面广、使用灵活等技术特点,且具有高压缩率、高音质和低复杂度的性能特点。将应用于全景声电影、超高清电视、互联网宽带音视频业务、数字音视频广播、无线宽带多媒体通信、虚拟现实和增强现实及视频监控等领域。8 目前，AVS2 音频技术已经应用于数字电影制作、编码和还音领域,以及网络音乐和娱乐领域,产业化的形成正在促进 AVS2 音频的快速成熟。2 2、CUVACUVA 高动态范围（高动态范围（HDRHDR）标准）标准 为加快推动超高清视频产业发展，提升超高清视频核心关键技术标准影响力，促进视频技术创新与产业化应用，中国超高清视频产业联盟（CUVA）标准组组织相关单位，于 2019 年 12 月 12 日成立“CUVA HDR 标准工作组”，开展 HDR 技术方案和算法标准研究，并将标准名称确定为高动态范围（HDR）视频技术。2020 年 9 月 4日，联盟正式发布“CUVA 高动态范围（HDR）标准”。该标准定义了静态 HDR 和动态 HDR 语法、元数据在 AVS2、AVS3 码流中的封装语法以及终端显示适配过程。专业机构的测试结果显示，该标准已经达到了国际先进水平。该标准是超高清视频领域重要基础性标准，对推动视频标准在信息和媒体产业的应用具有重要意义。CUVA HDR 标准是一个开放的、产业安全的技术标准，采取了友好的知识产权政策，CUVA HDR 源代码将面向联盟会员开源，共同打造丰富的端到端的生态系统解决方案。目前，在内容制作、压缩编码传输、终端显示等领域已经有相关龙头企业在紧锣密鼓地开展 CUVA HDR 标准的支持和优化。9 3 3、ChinaDRMChinaDRM 标准标准 超高清内容的拍摄、制作、编码、存储、分发、传输以及终端的播放整体上成本的增加、质量的跨越式提升使得数字版权保护对行业的支撑和保障作用越来越凸显。另一方面，端到端技术体系的开放创新，也迫切需要开放互信的数字版权保护体系的支撑，私有的解决方案、孤岛式的部署实施已不能满足当前行业发展的需求，构建一个开放、互信、安全、共赢的数字版权保护体系，才能实现数字版权保护与媒体行业发展的协调一致和有机统一。2019 年国家广播电视总局发布了 GY/T 277-2019 视音频内容分发数字版权管理技术规范国家广播电视推荐性行业标准。本标准规定了视音频内容分发数字版权管理的逻辑架构、技术机制、内容加密、许可证格式、许可证获取协议、以及 DRM 服务端和 DRM 客户端的相关技术要求，适用于数字电视、IPTV、互联网电视等视音频内容分发过程中的版权保护。该标准采用 SM4 国密算法，支持国家行业视频编码标准 GY/T 257.12012 和 GY/T 299.12016 码流加密以及 MPEGTS、MPEGDASH 和 HLS 内容封装格式。二、产业链国产化现状分析二、产业链国产化现状分析 5G+8K 超高清视频产业链国产化，主要由视频采集、视频制作、网络传输与分发、终端呈现、内容供给、辅助支撑等多个环节的国产 10 化建设组成。近年来，5G+8K 超高清视频各个环节国产化正稳步推进中，5G+8K 超高清视频相关的新产品加速研发，新标准逐步应用，涌现了一批优秀的国产化设备或系统。如图 2 所示，5G+8K 超高清视频产业链环节较多，本章将对各环节的国产化现状进行分析 图 2 5G+8K 超高清视频产业链国产化端到端流程图（一）（一）视频采集视频采集 8K 超高清视频采集需要记录的信息量和所产生的数据量巨大，数据量约为 4K 超高清视频数据量的 4 倍，对采集设备的要求极高。目前主要有摄像机、监视器、切换台、5G 背包等设备用于超高清视频采集，其中摄像机、监视器、切换台通常基于 4 链路 12G SDI 基带传输，5G 背包采用 8K 深压缩编码格式传输。这些年来，国内厂商正逐步推出一系列的 8K 超高清视频采集产品，有效支撑了越来越多的 8K超高清视频内容生产需要。当前专业级广播领域的 8K 视频采集系统 11 主要基于 4 链路 12G SDI 数字串行接口进行单向传输，可以很好满足 8K HDR 信号传输，支撑高质量 8K 超高清视频制作需要。此外，当前 IP 网络已经具备 100G 大带宽、双向远距离传输、通用光口接入等特点，IP 化部署有利于简化 8K 系统链路、提升系统安全稳定性、丰富制作模式、降低系统成本，也可通过 IP 网络实现 8K信号的统一调度和管理。所以，未来 8K 视频采集系统将向 IP 化发展，基于 IP 来进行信号的采集、传输及制作，从而加速 5G+8K 超高清视频的应用落地，也拓宽 5G+8K 超高清视频的应用场景和范围。1 1、摄像机摄像机 8K 摄像机是 5G+8K 超高清视频产业的重要开端，摄像机的能力直接决定了 8K 超高清视频采集环节源视频的质量。从目前的应用来看，8K 摄像机主要分为专业广播级摄像机和非广播级摄像机。8K 专业广播级摄像机对硬件处理能力要求极高，对数据处理时的散热能力、感光元件尺寸等具有较高要求。同时，8K 摄像机需要对高动态、宽色域等提供较好的支持，最大程度记录及还原现场的场景。对于机内录制，需要为后期专业制作和保存提供更丰富的有效信息，录制视频文件的码率会达到数个 G，实时录制需要极高的 I/O 性能。专业广播级制作场景的重要性毋庸置疑，对设备及相关系统的稳定性、可靠性要求较高，这些都是非专业广播级设备很难达到的。从市场容量来分析，8K 专业广播级摄像机往往面向专业领域，有着特定的用户群体，整体需求数量远低于受众面更广的非广播级设备，而技术要求 12 又远高于非广播级设备，因此平均研发成本和销售价格远高于非广播级设备。在专业广播级领域，很多国外厂商都已经推出了 8K 专业广播级摄像机，为各类 8K 影视内容制作应用提供 8K 视频采集能力，技术先进，价格昂贵。相对来讲，国产化的 8K 专业广播级摄像机发展较慢，整体技术上还处于追赶阶段，预计不久将正式发布国产 8K 专业广播级摄像机。8K 非广播级摄像设备应用范围相对广泛，相对高端的主要有 8K电影级摄像机，与 8K 专业广播级摄像机相比，定位明显不同，设备元器件的规格要求相对较低，使用时分辨率、帧率等主要应用参数也都有差别；此外，部分消费级摄像机、相机、监控摄像头、手机等设备也具备 8K 拍摄能力，在小型化、数据传输、应用部署、成本上等方面具有明显的优势，更容易普及应用。国产 8K 电影级摄像机主要有卓曜 Kinefinity MAVO EDGE、Z CAM E2-F8 等，整体表现不错。此外，创维也发布了8K摄像机LIFErecorder，结合创维5G盒子在5G+8K现场直播上有着不错的发挥。国产 8K 手机主要有小米 10、努比亚红魔 3、VIVO iQOO 5 Pro 等，除了支持 8K 外，这几款手机都已经支持5G 网络。表 1 2020 年已发布国产 8K 摄像机产品情况 13 类型 厂商及型号 技术特点 参考图 8K 电影级摄像机 卓曜Kinefinity MAVO Edge 大画幅 8K 电影级摄影机，3:2全幅 8K 影像传感器，双原生ISO 800/3200，8K Wide 高达75fps，宽容度依然高达 14档，3:2 片门全开可以每秒 48帧输出 4500 万像素画面；双卡存储，并支持机内高码率录制,还可以额外记录代理文件；双路带元数据和音频的1.5G/3G SDI 输出 Z CAM E2-F8 全画幅 CMOS 传感器，有效像素 6100w，动态范围 14 档，可支持 81923456 30fps（DCI 8K 2.4:1）与 76804320 48fps（8K UHD）8K 格式采集；支持支持 ZRAW 格式录制（12 比特&14 比特），支持深压缩编码格式录制（10 比特&8 比特）；支持 HDMI 2.0 Type A（视频输出最高支持 C4K 60fps,10 比特 4:2:2）与 USB 3.0 Type C 用于控制及数据传输 8K 手机 小米 小米 10 支持 8K 24fps 或 4K 60fps 拍摄；屏幕亮度 800nit（HBM）/1120nit（峰值亮度），对比度 5000000:1，支持 HDR 高动态范围图像显示；14 类型 厂商及型号 技术特点 参考图 4800 万像素主摄+1200 万像素人像镜头+2000 万像素超广角镜头；支持 Wi-Fi6；支持 5G 网络：n1/n3/n41/n78/n79 诺比亚 红魔 5S 支持 8K 拍摄；6400 万像素主摄+800 万像素超广角+200 万像素微距；最高 4096 等级自动亮度调节；支持 HDR 高动态范围；支持 Wi-Fi6；支持 5G 网络：n41/n78/n79 VIVO iQOO 5 Pro 支持 8K 拍摄；5000 万像素主摄+1300 万像素超广角镜头+800 万像素潜望摄像头；对比度 6000000:1；支持 HDR 高动态范围；支持 Wi-Fi6；支持 5G 网络：n1/n3/n41/n77/n78/n79/n28 其他 创维LIFErecorder 专业级 8K CMOS 影像传感器，总像素 3300 万，单个像素尺寸达到 2.45m*2.45m；支持 8K HDR 高动态范围视频拍摄；支持深压缩编码，支持可变或者固定比特率拍摄，实现了画质与文件大小的均衡；15 类型 厂商及型号 技术特点 参考图 支持 CFast 2.0 及 USB 3.0 外接，速率可达 500MB/s，读写速度快，存储容量不受限制；配备 HDMI 2.1、USB 3.0 以及千兆网口 2 2、5G5G 背包背包 作为移动化 5G+超高清采集设备，5G+8K 背包在超高清现场直播、远程制作、现场信号回传等场景有着比较广泛的应用前景。国内高骏、当虹科技、数码视讯等企业均已发布了 5G+4K 超高清背包，但是针对5G+8K 超高清背包，国内相关企业均处于研发或初步应用阶段，规模化应用还需时日，预计后续将陆续正式发布多款商用产品。5G+8K 背包主要优势体现在其体积小、重量轻，可直接放在双肩背包中，随时随地的开展超高清直播相关业务，另外其具备 4 链路12G-SDI采集接口、广播级8K编码芯片来完成8K信号的采集与编码，同时内置 1 个或多个 5G 模块来保证信号的稳定传输，5G 的大带宽、低延时等特性可以更好的助力 8K 高码率信号的编码传输。国产化 5G+8K 背包主要技术特点通常包括：采用 4 链路 12G-SDI作为采集输入，分辨率以及帧率可以支持 7680 x432060fps，视频采用 4:2:2/4:2:0、10bit、BT.2020 深度压缩编码，8K 码率范围可以支持到 80Mbps200Mbps 左右，支持主流 HDR 格式，同时内置 1 个或多个 5G 模块与天线，机身内置电池可以满足 23 小时续航工作。16 3 3、监视器、监视器 在电视制作中视频监视器的使用要求 一文中对监视器进行了分级定义，主要分为三个级别：一级监视器：主要用于图像捕捉、后期制作、传输和存储的高级技术质量评估，它作为测量仪器，使对图像质量的评估可视化，主要应用于摄像机控制、色彩分级和质量控制，以及光控方面，以对这些领域视频技术的质量参数进行评估、控制和矫正。二级监视器：规格参数的要求上比以及监视器要低一些，当然性价比相对高，主要应用于前期监看、控制墙、编辑室、控制室等。三级监视器：主要应用于音频制作、配音对话、信号状态监测以及演播室观众观看的显示屏等。目前京东方、康维讯等国内厂商已经具备了 8K 超高清监视器的自主设计和制造能力，近两年均推出了 8K 超高清监视器产品，高端产品达到一级监视器的技术要求，也可以覆盖二级、三级监视器使用场景。国产化 8K 监视器主要应用在 8K 视频的拍摄、制作、监测等环节，能够很好的呈现出原始 8K 超高清视频的画质与参数，满足高标准的画面监视要求。表2 2020年已发布国产8K监视器产品情况 17 厂商 特点 参考图 京东方 75 英寸 8K 广播级监视器，拥有7680 x4320 的分辨率，支持四链路12G-SDI 和 HDMI2.0 两种输入方式，搭载 8 轴色域增强技术，可适配多种 HDR 标准 康维讯 从 17-65推出 10 余款 8K 监视器，分辨率最大可以支持到 8192x4320 60P 信号，支持四链路 12G-SDI SQD/2SI 格式输入，支持 HDR 格式的显示，内置 3D LUT 色彩矫正功能，支持 SDI 和 HDMI 嵌入音频表显示（VU&PPM）4 4、切换台切换台 超高清 8K 节目制作过程中切换台是必不可少的环节，从输入和输出接口方面，目前国外厂商主流的 8K 切换台主要以 12G-SDI 接口为主，并通过 4 链路 12G-SDI 方式进行信号的输入和输出，同时配置8K 切换制作过程中辅助功能，包括 Tally 系统、CG 划像音频模块、色彩校正功能等，完成 8K 直播节目的切换制作。目前国内厂商中科大洋、格非等厂商均推出了超高清 4K 一体化切换台相关产品，同时也在开展 8K 切换台的研发，相信不久将来会发布相应产品，从而为 8K 超高清节目制作提供更多的解决方案。当虹科技已经提供了 4K 导播切换一体机，也已经在开展 8K 导播一体机的研发，预计 2021 年发布 8K 导播切换一体机产品。18 得益于 IP 的大带宽、双向远距离传输、通用光口接入等特点，未来预计会推出基于 IP 的 8K 切换台，以 IP 化接口形式进行 8K 信号切换。表3 国产化8K切换台主要技术要求 要求 技术特点 接口要求 4 链路 12G-SDI 输入/输出；SMPTE ST 2110 100G IP 接口（未来）；5 针 XLR 对讲接口；立体声 BNC MADI 输入接口；Tally 输出接口；三电平或黑场同步输入 格式规范 8K 4320p（2SI/SQD）/50、60；4K 2160p（2SI/SQD）/50、60；视频采样：4:2:2，4:2:0；色彩精度：10bit，8bit；HDR 格式：HLG，PQ；色域空间：BT.709，BT.2020 辅助处理系统 CG 划像以及音频系统；8K、4K 上下变换系统模块；色彩校正功能模块 （二）二）视频制作视频制作 8K 超高清视频制作包括编、转、录、播、存等流程环节，以编解码算法为核心支撑，以存储为基础，以编辑、录制、播出为手段，以版权保护为保障依托，国产品牌厂商布局超高清产业，提供丰富的视频制作解决方案服务超高清视频发展。19 1 1、编解码编解码器器 编解码算法作为音视频制作处理的核心，在整个制作流程中主要涉及到的设备有编码器、解码器、和转码器，负责音视频的压缩编码、解析、格式转换、同时也作为一种底层能力是其他编辑播出录制等环节和设备的有力支撑。编码解码转码的简单对比如图 3 所示:图3 编码器、解码器、转码器的简单对比 产品产业化方面，目前参与 8K 编解码器支持国产化编码标准AVS3 的厂家偏少，已有一些基于 AVS2/H.265 算法的 8K 编解码器实现产品化，并于 2019 年 5 月左右推出，能够应用于 8K 直播和转播活动。在产品架构方面，嵌入式硬件编解码产品的代表厂家包括数码视讯、柯维新等，X86 服务器产品的代表厂家包括当虹科技、数码视讯等。目前由于受限于编解码芯片，嵌入式硬件编解码产品很少，而且 20 生产成本很高。更多的主要还是采用 X86 架构，运用 CPU 的强运算能力来实现 8K 音视频编码所需要的庞大的运算能力。表4 2020年国产8K超高清编解码类产品情况 企业名称 主要产品 特点 数码视讯 8K AVS2 编码器 8K AVS2 解码器 8K AVS2 转码器 X86 服务器架构产品已发布，嵌入式架构产品暂未见公开发布 当虹科技 8K AVS3/AVS2 编码器 8K AVS3/AVS2 解码器 8K AVS3/AVS2 转码器 X86 服务器架构产品 2 2、视频编辑视频编辑系统系统 8K 超高清视频制作编辑作为 8K 内容素材最主要的生产手段，涉及到的产品主要包括快编生产系统、非线性编辑系统、视觉效果包装系统、视频剪辑软件等，国内相关企业主要有中科大洋、索贝、新奥特、当虹科技等。8K 快编生产系统作为效率最高、操作最便捷的编辑手段，在追求时效性的新媒体领域，能够在低至 15 秒左右的时间内，将直播现场精彩片段以点播形式呈现到用户终端。8K 非编系统集上载、剪辑、调色、字幕、视频特效、合成输出功能与一体，支持超高清多格式实时混合编辑，完美服务于超高清后期制作。21 视觉包装系统则能够为影视节目创作者发挥创意与想象力、创造虚拟与现实融合一体的视觉效果，为频道包装、广告片、片头片花、音乐电视、专题片、纪录片等提供有力的工具。对于 8K 超高清音视频编辑系统和软件来说，需要做到以下几点：编码格式的兼容和支持编码格式的兼容和支持 除了编解码部分提到的分辨率、帧率、色域、位深、动态曲线等方面的支持以外，同时要支持目前业内主流的超高清制作格式。丰富的丰富的 8K8K 视音频特技视音频特技 视音频常用特技，如：二维特技、模糊、抽帧、卷页、广播安全、四角变换、四角三维变换、色度键、三维变换、亮度键、蒙片、动态遮罩、局部马赛克、无级变速等等，和海量视音频扫换特技。实时实时编辑编辑和多轨道和多轨道多种格式混编多种格式混编 相对于 4K 编辑能够实现 6 轨以上的实时复杂编辑来说，8K 编辑大多只能支持 1 层视频+3 轨以上字幕的实时顺畅编辑，还需要进一步优化提升。光学质量调色和还原光学质量调色和还原 RGBA 4:4:4:4色彩空间，HDR高动态范围渲染，通过专业调色台，进行高精度，高效率颜色校正，能对视频素材进行色彩识别以及色彩管理，让超高清视频还原真实拍摄色彩。表5 2020年国产8K超高清编辑类产品情况 企业名称 主要产品 中科大洋 D-Edit 非线性编辑系统 22 企业名称 主要产品 D-Crystal 水晶三维包装合成系统 D-Color 高级颜色校正系统 新奥特 HIMALAYA 8K 超高清非线性编辑系统 敦煌视觉效果全成系统 索贝 索贝 UHD 超高清非编系统 当虹科技 Arcvideo MediaFactory 8K 快编内容生产系统 3 3、内容转码内容转码设备设备 节目内容在制作和传输的过程中，多次涉及到的一项处理流程就是文件格式的转换，也就是离线文件的转码。例如：大量素材汇总进入制作网时，需要进行格式汇聚转码；在制作域的制作格式到传输域的传输格式之间需要进行转码；在不同制作网之间的不同制作格式之间，同样也会用到格式的转换；以及面向不同大小屏终端呈现所需要的多格式转码。8K 超高清文件转码能够解决的问题主要包括两点：第一是 8K 超高清视频不同格式之间的转换，解决 8K 制作流程不同环节对不同格式的要求。以及多格式转码（包括下变换），解决多终端呈现；更具价值的还有第二点，即超分视频增强上变换。尤其是在当前 8K 超高清内容严重不足的情况下，以及产业从高清向超高清 4K/8K 过渡的阶段，通过超分视频增强技术把大批的存量 23 内容，转换为超高清 4K/8K HDR 内容，实现高质量、高效率、低成本生产，可以极大缓解超高清内容不足，促进超高清产业的积极发展。表 6 2020 年国产转码设备情况 企业名称 主要产品 技术特点 当虹科技 Arcvideo Cloud 云转码系统 自主专利算法，兼容支持制作域格式、传输域格式、和国产编码格式标准，支持多屏转码，以高质量高性能为最大特点。数码视讯 多屏离线云转码器 模块化自有硬件+软件解决方案，支持目前的主流文件格式，和国产编码格式，保证多屏节目质量。新奥特 Aurora Transcode 极光探针转码系统 基于云分布式，支持 CBR、VBR 等编码技术，支持一对多或一种输入多种不同码率输出的转码系统。中科大洋 LeoVideo 雷驰 视频转码与处理系统 提供高质高效的转码、抽帧、打包、画面内容识别等服务，支持HTTP、S3、OSS、FTP、CIFS、NFS等多种协议接入，支持所有主流文件格式。4 4、收录收录系统系统 从大的业务应用场景来划分，主要有多通道录制和收录两类。多通道录制系统比较多的应用于现场，针对现场多机位的录制，用于综艺/体育类节目多通道录制，进行全通道素材存储，便于后期素材管理、多通道编辑、后期制作，提高收录效率、和后期制作难度；收录系统比较多的存在于后端机房，通过对频道类直播进行自动化、24 小时不间断稳定录制，为后期二次节目制作提供素材支撑。24 因此，对于 8K 超高清视频来说，单台设备可支持同步录制的路数受限于运算性能，目前大多只能支撑 1 到 2 路 8K 超高清视音频的录制，还有很大的提升空间。表 7 2020 年国产 8K 超高清收录类产品情况 企业名称 主要产品 当虹科技 Arcvideo Ingest 8K 智能收录系统 Arcvideo MCRecorder 8K 多通道录制系统 中科大洋 揽月 4K/8K 收录系统 新奥特 CreaStudio 8K 超高清采编系统 索贝 Ingest Matchless UHD 超高清 8K 收录系统 5 5、轮播