2019超高清视频产业发展白皮书.pdf

超高清视频产业发展白皮书超高清视频产业发展白皮书（2019 版）版）2020 年年 1 月月前言前言 超高清视频产业是以超高清视频的采集、制作、传输、呈现为主的相关经济活动。2019 年，超高清视频技术以其更强的信息承载能力和更具潜力的普及应用价值，为消费升级、行业创新、社会治理提供了新场景、新要素、新工具，在满足人民群众文化生活消费升级需求、带动信息产业整体升级、加速以视频为核心的行业智能化转型等方面发挥重要作用。在 2018 版白皮书基础上，中国电子信息产业发展研究院（赛迪研究院）电子信息研究所牵头撰写了中国超高清视频产业发展白皮书（2019 版），全面总结了超高清视频技术、产品、应用的最新发展特点，系统梳理了我国超高清视频产业链各环节发展现状及趋势，深入分析产业面临的关键问题和瓶颈，并提出了若干措施建议，以期为我国超高清视频产业发展和行业管理提供决策参考和依据。I 目目 录录 一、超高清视频产业发展新特点新进展.1（一）政策体系加快构建，部省联动发展格局逐步形成.1（二）前端设备产业化提速，终端渗透率再创新高.1（三）内容供给能力稳步提升，消费者认知进一步深入.2（四）超高清+5G+AI+VR加速融合，行业应用亮点纷呈.2（五）平台建设取得实效，行业服务能力显著提升.3（六）各国持续发力角逐，频道开播成产业推进主要抓手.3 二、产业链主要环节发展情况.5（一）视频采集.5 1、摄像机.6 2、监视器.8 3、切换台.9（二）视频制作.11 1、视频编辑/剪辑.11 2、视频编码.13 3、视频存储.16（三）网络传输.18 1、移动网络.18 II 2、固定网络.19 3、视频内容分发网络.21（四）终端呈现.22 1、电视机.22 2、机顶盒.25 3、移动智能终端.26 4、核心元器件.28（五）内容供给.29 1、发展情况.29 2、内容市场分析.31 3、内容供给发展模式.33（六）行业应用.34 1、广播电视.34 2、文教娱乐.37 3、医疗健康.38 4、安防监控.39 5、智能交通.41 6、工业制造.41 三、融合创新.42（一）5G+超高清.42 1、技术特点.42 2、应用领域.44 III（二）AI+超高清.45（三）VR+超高清.47 四、政策环境.49（一）国家政策.49（二）地方政策.57 五、产业面临的关键问题.64（一）核心技术及元器件短板明显.64（二）端到端综合标准体系尚不完备.64（三）内容总体偏少严重制约产业发展.65（四）商业盈利闭环尚未形成.65 六、措施建议.66（一）加快制定标准体系，增强支撑服务保障.66（二）发挥行业组织作用，加强协同创新攻关.66（三）支持先行示范应用，推动试点创新发展.67（四）深化国际交流合作，加强人才引培力度.68 附件：2019 年联盟工作总结.70 1 一、超高清视频产业发展一、超高清视频产业发展新特点新特点新进展新进展（一）（一）政策政策体系加快构建体系加快构建，部省部省联动联动发展格局逐步形成发展格局逐步形成 2019 年 2 月 28 日，工业和信息化部与国家广播电视总局、中央广播电视总台联合印发了超高清视频产业发展行动计划（2019-2022 年），地方实施方案及配套政策也随即启动，广东、北京、上海等省市也各自发布了地方超高清视频产业发展行动计划，明确了超高清视频产业和应用发展的主要任务和推进措施，其中广东启动“超高清视频产业发展试验区”建设，四川成都建设国内首个国家级超高清视频产业基地“中国(成都)超高清创新应用产业基地”，央地联动、多点开花的产业局面逐步形成。（二）（二）前端设备产业化提速前端设备产业化提速，终端渗透率再创新高终端渗透率再创新高 我国企业推出了多种超高清视频前端设备，包括 4K/8K摄影机、4K/8K 摄像机、8K 采编播系统、8K 非线性编辑系统等，主导设计、集成建造了全球首台“5G8K”超高清视频全业务转播车，丰富了超高清视频内容制作工具，为内容供给创造了软硬件条件。同时，超高清视频领域龙头企业推出了多部 8K 超高清电视整机产品，在超高清视频领域起到引领作用。据统计，2019 年上半年，4K 电视在国内电视销售市场占比继续增长，由 2018 年底的 66.7%升至 70%，预计2020 年将继续增长，有望超过 80%。2（三）（三）内容供给能力稳步提升，消费者认知进一步深入内容供给能力稳步提升，消费者认知进一步深入 随着 4K 电影、4K/8K 点播频道日益丰富、超高清频道及专区陆续开通，腾讯、优酷等视频网站也应用了 HDR、全景声等新技术，消费者体验到更多优质的 4K 超高清视频内容，对 4K 超高清的认知不断提高。同时线下体验渠道也逐渐增多，如建设超高清影院、打造“超高清”小镇、开展大型活动 4K/8K 直播活动等，带给消费者身临其境的超高清体验。随着优质超高清内容增多，给消费者带来极致的视觉体验，将促进消费者对 4K 内容需求不断增长，形成整个产业生态链的良性循环（四）（四）超高清超高清+5G+AI+VR加速加速融合，融合，行业应用行业应用亮点纷亮点纷呈呈 结合 5G 商用、人工智能技术、云计算等发展信息，超高清视频在新媒体、文教娱乐、医疗健康、工业制造等重点领域和行业的应用逐步增多。2019 年“超高清+5G+AI+VR”融合发展应用不断被发现，面向新媒体、体育赛事、重大活动、工业制造、医疗等领域的行业系统集成解决方案逐渐增加，如 2019 年男篮世界杯 5G8K 直播/转播、青岛 CBA 季前赛直播、70 周年国庆阅兵 5G+4K/8K 直播、海尔超高清智慧工厂、上海交通大学医学院附属瑞金医院 5G+4K/8K+VR 腹腔镜手术直播等案例，垂直行业典型应用场景示范逐步建立，超高清视频的行业应用将进一步发展。3（五）（五）平台平台建设取得实效建设取得实效，行业服务能力显著提升行业服务能力显著提升 中央和地方积极构建超高清视频产业公共服务平台，一方面建设超高清视频产业协同中心，开展超高清电视节目关键设备、系统、网络的集成与验证，强化产业生态体系构建服务能力；另一方面建立超高清视频产业支撑服务平台，提供标准制定、评测认证、知识产权保护、人才培训等支撑服务。通过发挥行业组织在标准规范制定、行业公共服务等方面的积极性，推动全产业链协同发展，营造良好发展环境，促进产业生态体系有效构建。（六六）各国持续发力角逐各国持续发力角逐，频道开播成产业推进主要抓频道开播成产业推进主要抓手手 美国、日本、韩国、欧洲等电子信息技术领先国家地区积极发展超高清视频产业，在超高清视频的播出和应用方面不断发力，力争占据产业发展制高点。日本日本在 4K/8K 感光器件、高端光学镜头和机内光学器件、专业编解码器等核心器件、电影摄影机、电视直播摄像机、专业视频监视器、高端视频制作系统等超高清视频核心元器件及前端设备占据全球领先地位，基于此，日本积极推动 8K超高清视频的播出和应用，在超高清电视频道、艺术（文物展览、文物保护）、教育、医疗等领域已有应用案例。2018 年12 月，日本正式开始通过卫星播送 4K、8K 电视信号，累计开通了 16 个 4K 频道和 1 个 8K 频道信号的电视广播，成为世界上铺开 4K 卫星电视频道最多和第一个开通 8K 免费卫视的国家。2019 年，日本积极为 2020 年东京奥运会 8K 电视直播做准备。韩国韩国在超高清显示面板、电视、网络建设等方面具有优势，技术创新及 5G 网络商用引领国际市场。2019 年，韩国厂商发布了 4K 可卷曲屏、8KOLED 屏、4K 微型 LED 屏等新技术产品，带动终端电视产品在技术和市场上占据领先地位。同时，韩国加快 5G 网络部署，截至 2018 年底，已建设了近 6000 个 5G 基站，为超高清视频提供良好的网络传输条件。2019 年，韩国三大运营商（SK、KT 与 LG U+）积极促进 5G 商用，截至 9 月，用户数已超过 300 万，同时为早期用户提供免费服务，如 SKT 提供了 VR、4K 视频及手游等，促进了超高清+5G 行业应用。美国美国长期以来致力于核心技术研究及软件开发，引领超高清视频产业标准体系及内容制作，拥有超高清联盟（UHD Alliance）、超高清论坛（UHD Forum）、蓝光光盘协会等多个超高清视频领域行业组织，在技术创新、标准制定、评测认证及生态体系建立等方面，抢占产业发展主导权和制高点。2019 年，美国消费者技术协会宣布了 8K 超高清电视的行业认定标准和官方认定标识，将从 2020 年型号产品开始使用，规范了美国电视市场。同时，美国也拥有好莱坞等影视制作基地，提供了众多超高清视频内容，2019 年新增了超过 30部超高清影视作品。5 欧洲欧洲注重超高清视频内容的发展。欧盟地区各国国情和网络建设水平参差不一，超高清视频产业推动主要依托行业组织从内容端发力。2018 年 8 月于柏林举行的欧洲田径锦标赛上，欧洲广播联盟（EBU）与多家 EBU 会员和行业伙伴共同摄制、处理、分发实时超高清内容，并测试了内容的高帧率（HFR）、高动态范围（HDR）和下一代音频（NGA），推动沉浸式体育内容制作的发展。欧洲数字电视标准组织（DVB）致力于 2020 年正式商用 UHD-2（8K 超高清晰度电视 3200 万像素图像系统）。根据 HIS 预测，2021 年，欧洲将有 22 个 4K 超高清频道。二、产业链二、产业链主要环节主要环节发发展情况展情况 超高清视频产业链主要有视频采集、制作、网络传输、终端呈现、内容供给、行业应用等环节。2019 年，超高清视频各产业链环节稳步推进，发展潜能进一步释放，取得了新的进展。（一）（一）视频视频采集采集 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，约为高清视频数据量的 24 倍，对采集设备的要求较高。目前主要有摄像机、监视器、切换台等设备用于超高清视频采集。2019 年，国内外前端设备厂商推出众多超高清视频采集全新产品，有效支撑了全球越来越多的超高清视频内容生产需要。未来，视频采集视频采集系统系统将向将向 IP 化化发展发展。传统广电系统视频采集设备主要采用 SDI 数字串行接口，传输速率上限为 12G SDI 且为单向传输，仅能满足 10bit 的 4K 信号单路传输，不能满足高质量HDR及8K视频制作需要。IP化系统具备100G带宽、双向传输、远距离传输等优点，有利于简化系统链路、复用控制信号线缆、提升系统设计性、信号统一调度和管理、降低视频采集系统成本。长远来看，基于 IP 远距离传输优势，能够实现远程制作，将极大拓宽超高清视频的应用场景和应用范围。1、摄像机摄像机 摄像机决定了视频采集源视频的质量，4K/8K 摄像机是超高清视频产业的开端，主要包括 4K/8K 专业广播级摄像机（包括摄录一体机、直播系统摄像机、现场转播摄像机等）和非广播摄像机。2019 年，国内外厂商推出了多款 4K/8K 摄像机，为各级电视台以及电视剧、广告、教育、企业宣传、自媒体等各类影视内容制作应用提供了更多视频采集设备。4K/8K 专业广播级摄像机对硬件处理能力有较高要求专业广播级摄像机对硬件处理能力有较高要求。专业广播级摄像机对于配套硬件处理能力，如高数据量数据处理时的散热能力、摄像机感光元件的尺寸等具有较高要求，同时，侧重于为后期制作流程和素材保存提供更多的有效信息，所需视频文件码率较高。再考虑到制作场景的重要性，对设备性能的稳定性及重要环境下的可靠性要求较高，这些 7 都是民品设备在设计时相对不需要特别重视的。从市场情况看，广播级摄像机整体需求数量远远低于非广播设备，而制作标准和精度又远高于民品，因此单体设备的研发成本和销售价格高于民用摄像设备。非广播摄像设备应用范围更为广泛非广播摄像设备应用范围更为广泛。目前手机、照相机、安防摄像头等非广播级摄像设备已具备 4K 拍摄能力，在小型化、互联传输、市场需求等方面具有优势，且成本上远远低于专业广播级摄像机设备，可应用于娱乐、工业制造、安防监控等领域。表 1 2019 年 4K/8K 超高清摄像机发布情况 类类型型 分类分类 特点特点 代表代表 企业企业 广播级摄录一体机 4K 肩扛式 ENG摄 录 一体机 是全球首款支持 4K 分辨率 2/3 英寸 3 片式CMOS 感光元件的新闻采集类高端摄像机，具备了全域快门、高灵敏度、4K 和高清同时录制，以及 12G SDI 和无线工作流程等功能。索尼 6K 手持式 摄 录一体机 装有全画幅 6K 分辨率感光元件，支持高速混合AF 自动聚焦、双基准 ISO 感光度和 S-Cinetone色彩科学。索尼 8K 摄影机 基于其 DSMC2 核心架构，35mm 全画幅大尺寸感光元件，可满足最高 8K 60P 制作需求。RED 小 型 化超 高 清摄 录 一体机 包括 E2-F8（全画幅 8K 分辨率 CMOS 传感器，支持 Z RAW 格式录制）、E2-F6（全画幅 6K 分辨率摄影机，最高支持 6K 60P 或 4K 120P）、E2-S6（S35 画幅 6K 摄像机，最高支持 6K 75P或 4K 100P）、E2（支持最高 4K 160P 4K 摄像机）等型号，具有极高性价比和较高画质水准，已应用于十一国庆阅兵的特种机位及国产电影的特种机位中。深圳 Z CAM 8K 专业摄像机 具有 3300 万像素的 S35 影像传感器，支持 PL卡口。具备 8K 60P 4:2:2 10bit 录制功能，低 CPU负载编解码器，配备四链路 12G-SDI 无压缩输出，可用于 8K 实时输出，也支持录制后播放。富士康（SHARP）类类型型 分类分类 特点特点 代表代表 企业企业 直播系统摄像机 8K 直播摄像机 采用了 3 片 1.25 英寸 8K 感光元件，能够拍摄分辨率为 8K 像素、信噪比为-62dB（在1080/59.94i 下）的原始图像。实现了 120p HDR高速下的 8K 图像采集。支持 BT.2020 色彩空间。可在 12G/3G-SDI 上同时提供 4K 和高清输出信号。索尼 4K 直播型讯道摄像机 采用 2/3 英寸 4K CMOS 成像器。具备 4K 信号通道传输能力，满足现场特种摄像机或无线 4K机位借助就近有线机位回传基带信号到转播车的能力。索尼 现场转播摄像机 4K 现场转播摄像机系统 装载 Alexa 4K 分辨率感光元件。通过与第三方4K 摄像机基站和传输系统连接，满足现场转播摄像机的全部功能。已在国内个别租赁公司、部分电视台、制作机构中应用。ARRI、Alexa 8K 转播摄像机 搭载 S35 画幅 8K 感光元件，可通过 8K 转换器K8B 实现 8K 基带信号转光缆远程传输，具备现场 8K 转播功能。支持 8K 60P 标准，可输出8K RAW 格式影像用于记录。佳能 消费级摄像机 微型 4K摄像机 支持 3G-SDI x 4 接口设计，基于其开发的SE4000 4K 信号传输系统，具有 4K 分辨率现场摄像机实现 4K 信号远程传输能力。支持锁相、通话、摄像机控制等功能。已应用于央视体育频道龙舟赛、十一国庆阅兵的特种机位中。北京智为 图 1 典型 4K 微型摄像机讯道应用系统概图 2、监视器监视器 佳能、索尼、松下等日本企业在超高清监视器领域具有较强话语权，我国的康维讯、尊正、智为科技等企业已初步 9 具备超高清视频专业监视器自主设计和制造能力。2019 年，国内外厂商推出多款 4K/8K 监视器产品，能够更好地呈现出摄像机采集的超高清视频画面。表 2 2019 年 4K/8K 超高清监视器发布情况 类型类型 企业企业 推出推出 时间时间 特点特点 8K 专业监视器 佳能 2019.8 BIRTV 55 英寸，拥有 76804320 的高分辨率、最大亮度可达 1000cd/m2，对比度高达 1:200000 以上，拥有高精确度算法、局部调光功能以及 HDR 范围调整功能，适用于 8K 影像制作或 HDR 影像制作。4K/HDR监视器 Atomos 2019.6 Cine Gear Expo NEON 系列电影监视器/录机，包括 24、31、55三台 4K HDR 现场监视器，专门针对录制、回放、监看和后期制作而设计。24和 31适合给现场工作站、DIT、摄影师、剪辑师、导演观看，或者给后期制作人员的 iMac 或 Mac Pro 做参考监视器。55可应用于客户审片、素材播放展示和调色。面板全部是原生 10-bit，不是 8+2 FRC 抖动而来。三台监视器的面板色彩完全一致，仅存在分辨率、PPI、背光等细微差异。康维讯 2019.8 BIRTV 推出了多款 4K HDR 级别的监视器，支持 12G、6G、3Gx4 等不同 4K 输入接口，匹配了 PQ、HLG 和索尼 S-LOG3 制作对数曲线等 HDR 标准规格，支持 BT.2020 色域显示能力。主要包括旗舰 级 31 KXM-3110D（达 到 4096x2160，1000Nit）、KUM-3110W、55 KUM-5510W、24 KUM-2410W 等。佳能 2019.9 31 英寸，专业参考级监视器，全白亮度高达2000cd/m2，高对比度 2000000:1，配备多个 12G-SDI 端子，可以使用 4 分屏/2 分屏比较 4K 和 2K HDR/SDR 内容；具备 HDR 监看辅助功能，通过伪彩色使亮度和色彩值可视化；负载 ID3 连接功能，可以识别输入信号并自动切换图像质量设置。3、切换台切换台 4K 切换台方面切换台方面。目前顶级 4K 切换台主要基于 SMPTE ST 2110 标准进行 IP 架构革新，升级原有的系统设备规格，如索尼、GV 草谷、Evertz、AXON 等国外厂家已推出相应产品，我国尚未具备顶级 IP 切换台的制作能力。国内主要针对12G 或 44G SDI 的小型化 4K 全能机（一体型 4K 视音频制作、推流、存储工作站）进行研发，大洋、雷特、强氧、当虹科技、格非等已有产品推出。如大洋的 4K 全能机 eStudio 4K，可以支持广电 4K 编码 XAVC 格式标准及 HLG HDR 制作流程，已应用于 2019 年的央视龙舟赛、中国传媒大学开学典礼 4K 直播等场景，为小型化广播级多机位制作提供了现场解决方案。8K 切换台方面切换台方面。2019 年，Black Magic Design（BMD）推出了 8K 视频制作的核心设备，包括 8K 切换台（Atem Constellation 8K），8K 录像机（Hyperdeck Extreme 8K HDR）和 8K 接口转换器（Teranex Mini SDI to HDMI 8K HDR）等，为 8K 视频现场制作领域提供更多解决方案。图 2 4K/8K 切换台 11（二）（二）视频制作视频制作 视频制作系统主要包括对超高清视频进行编辑/剪辑、编码、存储等的相关软硬件设备，国内外厂商结合图像处理技术、AI 智能学习、5G 通讯、云服务等技术，为超高清视频制作提供了更多解决方案。1、视频编辑视频编辑/剪辑剪辑 超高清视频编辑/剪辑涉及的软硬件主要包括非线性编辑系统、视觉效果包装系统、视频剪辑软件（Pr、Adobe、达芬奇）、工作站等，国内外相关企业主要有大洋、索贝、新奥特、尊正、捷成世纪、Pr、Adobe、达芬奇、戴尔、联想等。2019 年，在超高清视频编辑/剪辑领域已取得新进展。（1）超高清素材支持制式及格式 超高清视频对于剪辑制作系统来说，首要问题为解决超高清视频制式问题以及对常用格式的支持问题。根据 ITU-R BT.2020、ITU-R BT.2100、GY/T 315-2018、GY/T 307-2017 等国际标准定义，现阶段剪辑超高清视频所使用的非编制作系统要求支持制作满足分辨率为 7680*4320（8K）、3840*2160（4K），量化位深为 10bit，帧率为50P/100P/120P且扫描方式为逐行扫描，色彩空间为BT.2020，动态范围标准为 HLG/ST2084（PQ）的节目视频。同时，需要剪辑系统能够支持目前业内主流的超高清编码格式，如：XAVC Intra class300、AVC-Ultra、Prores422、DXxHR 等，并支持上线编辑以及多种格式上线混编。（2）超高清素材色彩管理 与高清时代相比，超高清视频色彩空间以及动态范围（伽马曲线）变化所带来的色彩管理问题仍需进一步解决。素材来源方面素材来源方面，由于超高清视频拍摄设备来源繁杂，各摄像机厂家拍摄使用的色域、伽马标准各异，很难匹配到同时具有相同参数的显示设备，难以还原本来颜色，导致素材色彩管理困难。首先，要求剪辑系统能够支持对不同编码格式、不同色域、动态范围视频素材的混编；其次，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；最后，具备将各类来源的视频素材统一向目标格式、色域、伽马进行转换的能力。字幕的色彩、亮度字幕的色彩、亮度控制控制方面，在超高清时代，字幕的色彩需要非编系统能基于 10bit 色彩位深进行取色；字幕的亮度需要非编系统能根据画面的亮度进行调节，保证字幕在画面上的显示效果。（3）超高清 HDR/SDR 上下变换 现阶段甚至未来一段时间，视频发展将处在高清向超高清过渡时期，需保障超高清 HDR 和高清 SDR 能够上下变换。一方面，全国广播电视行业在以往很长时间中积累了很多宝贵的片源和素材，在制作 4K 节目时仍需使用这些素材。另一方面，绝大多数终端用户依然收看高清电视节目，甚至还 13 有一部分的用户在使用标清电视。2、视频视频编码编码 编码设备是运用特定算法将视频数据进行压缩，转换成视频文件的设备，涉及编解码芯片、数据传输接口、各类控制软件等。超高清编解码器对于画面的压缩效率极高，同时还要保证 4:2:2、10BIT、HDR、BT.2020 等超高清特性能够完整体现，其技术复杂程度是传统高清编解码器的 50 到 100倍，可应用于现场转播、视频会议、远程医疗、安防监控等不同场景。在超高清视频编解码产品领域，4K 和 8K 处于不同的发展状态。2019 年，大量 4K 节目的制作及接收需求带来了庞大的 4K 编码设备市场。4K 编解码产品市场编解码产品市场处于成熟阶段处于成熟阶段。产品架构产品架构方面方面，主要有嵌入式及 X86 服务器两种类型产品，嵌入式产品代表厂家包括数码视讯、爱立信、Appear TV 等，X86 服务器产品代表厂家包括当虹、锐马视讯、数码视讯、哈雷、汤姆逊等。支持编码标准方面支持编码标准方面，主要有 H.265 标准和 AVS2 标准，由于H.265 标准推出较早，NTT、索喜、海思等厂商的 4K 编解码芯片已产业化，且 X265 开源算法库较为成熟，因此国外公司和大部分国内公司仅支持 H.265 标准；AVS2 标准在 2015年才制定完成，仅有数码视讯、当虹、柯维新等少数企业实现了AVS2编码器的产品化。解码方面解码方面，为支持AVS2及H.265双标准，国内大部分 4K 解码器均为嵌入式架构，主要采用海思芯片。4K 编解码设备国产化趋势明显编解码设备国产化趋势明显。由于国内厂商能够更好地满足 AVS2 编码与 DRM 加密等标准的配套需求、运营商实际使用需求，国内运营商选择 4K 编解码设备趋于国产化，国外企业市场占比不大。电视台电视台方面方面，央视上星 4K 节目使用了数码视讯与柯维新编码器组成算法库层面上的主备异构系统，能够提高业务稳定性。网络公司网络公司方面方面，北京、福建、安徽、湖北、陕西等省市已采用数码视讯、当虹、流金岁月、锐马视讯等厂商的嵌入式 4K 编码器运营 4K 节目。IPTV 方面方面，目前 IPTV 信源平台，如爱上等，已开始采购国内 4K 编转码器搭建 4K 节目源平台。存在的问题存在的问题：一是核心运算能力不足，二是缺少支持 AVS2 格式的专业编码芯片。4K 编解码设备市场前景广阔。编解码设备市场前景广阔。目前只有央视一套节目在卫星上播出，围绕着一套节目传统机房编解码产品的市场规模约为 1 亿元。后续央视总台计划 2022 年前开播 15 个 4K超高清频道，同时北京、广东、上海、四川、湖南、重庆、安徽、浙江、江苏、合肥等 10 个省份相继发布了超高清发展规划，预计共开播 20 个 4K 超高清频道，将刺激传统机房编解码产品快速增长，未来预计市场规模在 30 亿以上。4K 编解码设备助力编解码设备助力 5G+超高清行业应用。超高清行业应用。2019 年，4K编解码器除传统的前端机房应用外，实现了便携化，与 5G 技术相结合，能够满足 4K 节目的灵活拍摄与无线传输要求。15 2019 年初，央视总台牵头建立了 5G 媒体实验室，与数码视讯、华为合作进行 4K 节目在 5G 环境下传输的相关实验，促进了便携化 4K 编码背包产品应用。经过针对 5G 信道的码率、延时、重传纠错等优化后，便携化 4K 编码背包产品成功实现了 4K 节目的 5G 传输，并先后应用于央视春晚、全国两会、一带一路高峰论坛、世界园艺博览会、中国国际大数据产业博览会、国庆七十周年阅兵等大型活动上。8K 编解码产品编解码产品处在研究探索阶段处在研究探索阶段。产品产业化方面产品产业化方面，目前参与 8K 编解码器制作的厂家较少，仅有少量基于AVS2/H.265 算法的 8K 编解码器实现产品化，最新产品于2019 年 5 月推出，已在央视总台、北京超高清协同中心分别进行了相关测试，能够应用于 8K+5G 转播活动。支持编码标支持编码标准方面准方面，AVS3 是新第一代编码标准，能够支撑 8K 视频编码，目前支持 AVS3 标准的设备较少，数码视讯于 2019 年 8月发布了商用编码器，海思于 2019 年 9 月发布了基于 AVS3标准的 8K/120P 解码芯片。存在的问题存在的问题：一是没有成熟的 8K编码芯片方案，目前主要采用基于 CPU 运算能力的 X86 架构；二是成本较高，对 8K 视频编码需要庞大的运算能力，须采用分布式 CPU 进行并行处理，极大提升了产品复杂度，同时对稳定性、散热等也有较高要求，增加了成本；三是研发热情不高，由于 8K 视频所需带宽极大，局限了其应用领域，盈利的商业模式尚不清晰，大部分 8K 编码设备厂商投入较小。8K 编解码设备助力编解码设备助力 2022 年科技冬奥年科技冬奥。2019 年 5 月，北京国际电视技术研讨会上 500 多位来自媒体、通信和信息技术领域的专家学者及业内人士共同探讨了广电媒体融合新阶段的应用探索与业务实践，促进了媒体技术创新与全媒体融合发展，加快了 8K 转播/直播实践步伐。2019 年 8 月，我国第一辆 5G+8K 转播车正式亮相，于 9 月用于北京男篮世界杯的 8K 转播任务，为 2022 年冬奥会实现 8K+5G 转播打下坚实的基础。表 3 超高清编码设备相关企业 企业名称 主要产品 国家/地区 北京数码视讯科技股份有限公司 4K H.265 编解码器、4K AVS2 编解码器、8K H.265 编解码器、8K AVS3 编解码器、5G 4K 便携式背包 中国 杭州当虹科技有限公司 4K H.265 编解码器、4K AVS2 编解码器 中国 广州柯维新数码科技有限公司 4K H.265 编解码器、4K AVS2 编解码器 中国 哈雷公司 4K H.265 编解码器 美国 爱立信公司 4K H.265 编解码器、8K H.265 编解码器 瑞典 3、视频视频存储存储 超高清视频对存储设备容量有较高要求，且需具备高性能、高容量、高带宽、低延迟等性能，目前主要采用分布式存储方式，将视频数据分散存储在多台独立设备上，在超高清视频体系中占据重要作用。17 分布式存储分布式存储需要众多核心部件支撑。需要众多核心部件支撑。分布式存储具有分布式视频处理框架，相较于单一视频处理方式，实现了数十倍乃至上百倍的高码率处理效率，具备 RDMA 网络优化、协议及缓存优化、安全审计、对象存储、元数据转换、AI 智能缓存、智能运维等功能。所需核心部件主要有 IP 化服务器、CPU 主芯片、网络接口卡控制芯片、主板控制芯片、SSD 控制芯片、存储介质等，国内厂商已实现产品化，能够满足 4K超高清视频制作需求。分布式分布式云云存储存储可作为超高清视频制作资料库。可作为超高清视频制作资料库。用户和服务商统一应用接口后，分布式云存储通过大规模横向扩展能力和超大单一文件系统能够为用户提供超高清视频数据共享资源存储，可应用于广电媒体、科研教育、视频监控等领域。2018 年，根据信息技术云计算文件服务应用接口及电视节目制作网络系统磁盘阵列技术要求和测试方法，统一了云存储标准接口，为 IP 化电视节目制作及超高清视频制作的存储奠定了基础。目前，已有多家国内外厂商能够提供云存储设备（如华为、新华三、浪潮、Dell EMC、NetApp、HDS 等）和服务（如华为、阿里、Amazon、Google、AT&T、微软等）。表 4 国内外云存储设备厂商 企业名称企业名称 主要产品主要产品 产品特点产品特点 国家国家 华为 OceanStor 分布式云存储产品 提供分布式文件存储，横向扩展能力强，已广泛应用于广播电视领域，在总台、广东台、北京台、四川台等均有典型案例。中国 18 企业名称企业名称 主要产品主要产品 产品特点产品特点 国家国家 新华三 X1000 系列产品 提供分布式文件存储，具有应用识别能力、精细化流量管理功能、高性能、高可靠性。中国 浪潮 AS13000 系列产品 提供分布式文件、对象存储，能够实现服务按需适配、性能按需供给、容量按需扩展，已应用于政府、金融、教育、卫生等方面。中国 Dell EMC Isilon 及 ECS系列 Isilon 产品：提供分布式文件存储服务，容量、性能线性扩展。ECS 产品：提供分布式对象存储服务，容量、性能线性扩展。美国 NetApp FAS 等系列产品 性能及功能丰富性等方面处于业界领先，满足小文件读写性能，但扩展性、架构、带宽存在局限。美国 HDS HCP 系列产品 主要为对象存储网关形态，产品功能较为丰富，但组网复杂扩展性有限制。美国 （三三）网络网络传输传输 超高清视频传输网络主要是通过移动网络、固定网络、平台分发网络等进行传输，4K 超高清视频码率约 50Mbps，一般要求端到端带宽达到 200Mbps，时延小于 20ms，8K 超高清视频的码率约 130Mbps，要求端到端带宽达到 300Mbps，时延小于 20ms。1、移动网络、移动网络 4G 网络的传输速率峰值能够达到 100Mbps，可初步满足4K超高清视频的按照8K视频直播或者点播带宽200M要求，但无法满足 8K 视频传输带宽需求。5G 网络可提供数十Gbps 的峰值速率，单用户体验速率达 0.1-1Gbps，能够为超高清视频提供高速网络。涉及的 5G 技术主要有多接入边缘计算及 5G 端到端网络切片技术。19 图 3 基于 5G 网络的 8K 视频播放组网图 多接入边缘计算多接入边缘计算（MEC）是 5G 关键技术之一，在靠近人、物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在实时业务、传输优化等方面的关键需求。MEC 可通过对 8K、VR/AR 等高带宽业务本地分流，降低对核心网络及骨干传输网络的占用，同时大大拉近业务与终端的距离，有效提升业务速率，降低时延。5G 端到端网络切片端到端网络切片技术技术将是推动超高清视频广泛应用的重要技术之一。切片是指将网络资源灵活分配，网络能力按需组合，基于一个 5G 网络虚拟出多个具备不同特性的逻辑子网。每个端到端切片均由核心网、无线网、传输网子切片组合而成，并通过端到端切片管理系统进行统一管理。切片技术可以为超高清视频业务提供虚拟的专用传输通道及智能化的自适应优化，保障业务高质量的体验要求。2、固定网络、固定网络 在确定的往返时延和带宽通量要求下，视频点播业务对家庭宽带网络的基本要求为低时延（一般小于 20ms），高带 20 宽（大于 150M），低丢包率（不高于 1.7E-6）。其中，低时延有利于缩短切换频道、开始播放等操作时画面加载时间，高带宽主要是保障视频的连续性，低丢包率主要是解决花屏、黑屏、卡顿等问题，以满足 4K/8K 超高清视频业务应用。未来的主要网络架构为入户千兆宽带、基于 Wi-Fi 的家庭网络、基于 8K Ready 的承载网络。图 4 符合 8K 需求的家庭网络组网模式 千兆宽带网络千兆宽带网络。近年来，国内运营商已将百兆宽带作为主推速率，并逐步向 500M 以及千兆宽带推进。在网络建设方面，试点城市通过升级整体城域网，将百兆端口升级至万兆或十万兆；在用户接入方面，接入网同样升级至对称万兆端口，并兼容用户原有百兆网关，加快城域网与接入网协同发展。基于基于 Wi-Fi 的家庭网的家庭网。构建基于 Wi-Fi 的家庭网络能够实现 Cloud VR 业务承载。当前家庭使用的 Wi-Fi 标准制式以 802.11n 为主，最大带宽约 300M，与极致 VR 视频所需带宽 2.35G（FOV 方式）、5G（全视角方式）相差甚远。未来，802.11ac Wave2（空口速率可达 6.93G）、802.11ad（又称 Wi-21 Gig，吞吐量可以达到 7G）、802.11ax 等新 Wi-Fi 标准设备，配合合理的分布式 Wi-Fi 方案，能够帮助实现无缝切换 4K、8K、VR 视频体验。基于基于 8K ready 的承载网的承载网。8K ready 承载网是根据 8K 带宽时延要求对 4K Ready 极简承载网络架构进行局部调整形成的，包括 GPON/EPON 向 100G GPON/EPON 升级、OLT上行端口扩容升级、城域网扩容升级、OTN 一跳直达等。其中，GPON 单接口的下行总带宽按 2.5G 计算，收敛比按照50%计算，在 1:64 分光比下每用户带宽尚不足 100Mbps，因此 GPON/EPON 技术难以满足 8K 的大规模普及，EPON 向10G EPON 演进，GPON 向 10G GPON 演进，已成为现阶段千兆入户的主要技术方向。3、视频内容分发网络、视频内容分发网络 通过在现有的网络中部署内容分发网络（CDN）节点，将网络内容发布到最接近用户的网络“边缘”，使用户可以就近取得所需的内容。超高清视频 CDN 需要具备极致的服务能力，包括超高清视频的零卡顿、零花屏、零等待等。部署下一代部署下一代 CDN 流媒体服务器需解决三大问题流媒体服务器需解决三大问题。随着8K 的到来，要求 CDN 流媒体服务器有更高的出流、更低的时延、更高密度的硬件平台，以满足 8K 视频流带宽需求，需解决以下几个问题：（1）摩尔定律可能失效，Intel CPU 每年能力增长 10%左右，5 年性能增长 50%左右，远远落后 22 4K/VR 内容升级需要边缘流化增长 810 倍要求；（2）单服务器承载的用户数急剧降低，会导致“二八定律”的缓存失效，通过服务器简单堆叠难以满足内容升级要求；（3）通用服务器无法满足 VR FOV 业务对 CDN 的时延小于 15ms 的要求。CDN 部署位置影响部署位置影响 8K 业务的建设成本。业务的建设成本。CDN 部署位置决定了点播视频流的流量流向、时延、丢包，CDN 部署位置下移，将更贴近用户，有利于构建流向通畅、低时延、低丢包率的网络。但 CDN 部署位置下移后，一方面受到流媒体服务器等设备利用率降低、存储服务器及服务器配套增加等因素影响，CDN 成本将会上升；另一方面减少了流量的转发跳数和经过的网络设备，相应地减少了网络扩容成本。因此，实际部署时，综合考虑 CDN 和网络部署，才能达到整体成本最优。（四四）终端呈现）终端呈现 超高清视频的终端呈现设备主要包括电视、机顶盒、移动智能终端等，涉及到的核心元器件主要有芯片及面板产品。2019 年，超高清视频的终端呈现设备取得更多成果。1、电视、电视