高清视频处理技术相关问题分析

宋超英

摘 要：随着现代科学技术手段的创新性发展，电视的视频处理技术也在不断进步着，超高清电视的出现为人们生活品质的提升做出了重要的贡献。因此，本文重点探讨了超高清电视中相关视频处理技术的应用，如视频处理、传输、音频处理等，正是有了视频处理的关键性的技术，我国电视产业才拥有了进一步发展的空间。希望通过本文的论述能够为今后视频相关处理技术的创新性发展提供一定的帮助。

关键词：高清；视频处理技术；音频处理

随着人们对生活品质越来越高的追求，为了满足感官上的需要，我国在电视视频的处理技术上做出了极大的努力，因为人们对于高品质的图像以及声音的追求是没有止境的，当前所推出的超高清电视就是由此得来，在感官上能够给人一种身临其境的享受。在超高清电视的构成上，通过对人的视觉特性方面的观察，进一步提高了近距离观看的感官享受，在图像以及显示屏方面都提出了更高的要求，这些功能的提升都是以相应处理技术的发展为前提的，没有高水平的处理技术，超高清电视就不能满足人们的基本需要。

1 超高清电视的发展

电视的出现是人类科学技术进步的结果，在声音处理以及画质方面都在不断做出改进，以满足人们越来越高的生活品质需求。过去电视声音都是以单声道为主，而现在立体声、环绕声等层出不穷，这些声场都是以平面为主，无法达到立体化的效果。因此随着科学手段的进一步发展，在大量科研人员的共同努力下，研究出一种全新的超高清电视模式，即16k模式，这种模式能够将声音从不同的方位传来，满足让人们的视听享受，并且在图像比例上也做出了进一步的改进，以16：9为图像幅比，更是满足了人们视觉上的需求。

2 超高清电视视频处理技术

与传统的标清数字电视以及高清数字电视相比较，超高清电视在视频处理技术上又得到了进一步的创新，主要体现在其所应用的信源压缩编码发生了转变，过去经常采用的MPEG-2标准以及MPEG-4（AVC）标准已经无法满足现在的需求了，在传输信道编码的问题上也需要得到进一步的调整，按照系统角度对超高清电视的技术手段进行分析，还应该充分考虑到兼容性的问题，在这一领域中还主要考虑到了图像的插补技术以及处理技术，对于今后视频处理技术的发展提供了宝贵的研究资源。

在超高清视频处理技术的问题上，本文以4：4：4的采样为例，在4k模式中，这一模式下的超高清电视信号的原始数据率达到了（3840×2160bit/帧）×（24bit/pixe1）×（30帧/s），也就是说可以达到每秒6Gbit的速度，在8k模式中，原始数据率的速度可以达到每秒24Gbit；如果以4：2：2的采样为例，上述两种模式下的原始数据率也需要分别满足4Gbit/s以及16Gbit/s的标准。并且要想达到大量数据传输的效果，就需要在压缩编码上多下功夫，必须要研究出一种全新的方法，应用在视频处理中。所以在当前的视频处理技术研究工作中，都是以"高效视频编码"为基本标准，需要达到与计算机复杂度一致的水平，同时主观图像的质量也需要得到进一步的提升，在这一前提下，码率可以下降50%，如果复杂度得到增加，那么也需要将码率下降到25%的标准。

高效视频编码（HEVC）中所运用的编码技术可以与H.264高档次的混合编码结构相类比，二者在某些方面还是具有一定差异性的。在HEVC的发展过程中，其目标是要将这一压缩编码技术发展成为国际化的标准，并且将其覆盖在更多高清甚至是超高清的视频处理中，进一步改善图像质量，从噪声电平、动态范围以及色域中都进行更好的改善，以满足电视视频处理发展的需要。可以说HEVC是在H.264高档次处理技术上的进一步创新，因此又被称为H.265。国际电联（ITU）已正式批准通过了HEVC/H.265标准。

3 超高清电视的关键技术分析

3.1 超高清摄像机技术

3.1.1 CMOS传感器技术

最近几年，全分辨率为7680*4320的33M像素CMOS摄像机则是由NHK公司推出，也就说常说的UHDTV 8k 33M型号的摄像机，这无疑大大提高了UHDTV技术的发展。一般来说，在CMOS～感器技术中，主要是具备列并联A/D且上下分开，这种结构能够保证CMOS面积得到充分利用，以及各种列的面积得到有效扩大，使得信号输出流量得到一定的分散，能够有利于输出高码率。其中，逐渐逼近式模数变换器则是在图像传感器中应用，具有较小的消耗功率，具有适中的变换速率。

3.1.2 超高清传输技术

超高清电视信号的传输方式主要包括以下几种：卫星广播传输、地面广播传输、有线网络传输、宽带网络传输等。当前应用的则是二代DVB标准。相比于第一代单传输流TS，其主要的不同点表现在以下三个方面：一是，对于第二代DVB来说，提供了多种业务的支持方式，二是，在第二代DVB系统中，BCH+LDPC则是采用的纠错编码形式；三是，高阶调制在第二代DVB标准中采用，其中，DVB-T2最高达到256QAM，DVB-C2最高达到4096QAM，这样的情况下，一个调制符号则能够有效携带多个比特数据。

3.2 高清视频处理技术

3.2.1 H.265编码技术

H.265是ITU-T VCEG继H.264之后所制定的新的视频编码标准。相较于目前的H.264标准有了相当大的改善。H.265旨在在有限带宽下传输更高质量的网络视频，仅需原先的一半带宽，即可播放相同质量的视频。相比于MPEG编码来说，H.264的编码效率则能有效提高一整倍。而H.265/HEVC编码则比H.264所要提高一倍左右。

3.2.2 KDDI及J：COM编码技术

一种新型的图片压缩技术由日本KDDI和J：COM公司提出，能够保证在现有的有线电视网络中同时传送高清，4K和8K的图像，并进行50%的压缩。这使得电视网络现有资源得到充分利用，使得继续投入成本进一步降低，并没有使原有的有线电视业务受到影响。另外，对于同一图像资源来说，相比于H.264技术，利用HEVC压缩技术则要降低到一半左右，而KDDI技术的压缩率要比HEVC还要低。利用这种技术，能够在进行高清节目传输的过程中，有效压缩各种图像分辨率的差分信息，能够在有线电视网络中进行相应的频分传送。

3.3 超高清音频处理技术

分析超高清22声道结构，可以看出，上层则是和房间顶部具有相同的高度，一共具备9个声道，中央则是和屏幕、听众耳朵相同，一共具备10个声道，在下层，则是和地板的高度基本相同，一共具备、声道，在这样的基础上，三个层结合发展，就能有效体现出上下移动声音的情况，使得非常真实的三维立体空间得到有效营造。当前，相关的多声道标准SAC在由MPEG积极制定，在进行编码SAC过程中，主要是利用声道、音源强度之间进行有效的混处理。

结束语

综上所述，在当前国际上的重大展会中，都会展现出先进的超高清数字电视成果，由此可知，在接下来的几年中，科学技术的发展还将会为视频处理技术的创新提供重要的帮助，随着相关技术标准的制定与进一步落实，人们的视听感受还将得到更高水平的发展。■

参考文献

[1]刘晨鸣，李小兰.超高清电视技术发展与应用现状研究[J].广播电视信息，2013，（8）.

[2]李磊，谢于迪.超高清电视技术与认证问答[J].质量与认证，2014，（8）.

[3]韦学辉.图像及视频质量的若干研究[D].杭州：浙江大学，2008.