高清、4K、8K，顯示分辨率一路在升級。在 4K 還沒有完全成為主流的市場環境下，為什么市場對8K有著如此多的熱議呢？我們了解下 4K 和 8K 行業的狀況，看看這些技術的推動因素、采用情況以及廣播公司應該考慮哪些解決方案以保持領先地位。
首先，讓我們來看看 4K 和 8K 之間的一些根本區別。
4K 與 8K：有什么區別？
就技術演進而言，8K 或 UHD-2 似乎是 4K 或 UHD-1 的自然演變，升級更替也是順其自然。盡管如此，8K替代4K仍然面臨很大的挑戰。以下是 4K 和 8K 規格以及技術的基本概述：
· 4K 分辨率定義為 3,820 × 2,160
· 8K 的分辨率為 7,640 × 4,320
· 8K 還將幀速率翻倍至 120 fps，而 4K 的幀速率為 60 fps
其實，4K 技術相對來講也是較新的技術，才出現不到十年。根據相關資料顯示，可用的 UHD（即 4K）服務數量（包括點播和直播）才不到 200。這些 UHD 服務中的大多數（四分之三）是線性的，而其余的度服務于點播客戶。
圖1 UHD-1 和 UHD-2 對比圖
2014 年，Netflix 提供了第一個 4K 流媒體內容，第一個大型的4K轉播活動是 2016 年的里約奧運會，然后今年的東京奧運會，NHK提供了約200小時的8K超高清報道，此外，中國也傳遞了在2022年北京冬奧會用8K轉播的信息。
即使各大視頻點播公司的普及和大量使用4K的超高清服務，但事實卻是，大多數人仍然認為4K的市場應用還沒有達到頂峰，8K大規模采用的時間還很遙遠。比如，美國仍然缺乏 7×24小時全天候超高清直播服務，歐洲和南美洲的廣播公司仍處于提供 2024 年地面 4K 體驗的規劃階段。
雖然 8K 技術已經可以應用，但面對其有限的內容和昂貴的制作成本，要成為主流面臨著很多挑戰。
制作 8K 內容的挑戰
電視廣播公司對8K技術的大規模采用或投資在很大程度上是一種“先有雞還是先有蛋”的情況：目前，消費者在沒有大量8K內容可用的情況下購買8K電視沒有多大意義。由于沒有合適的媒體平臺來提供8K內容，許多廣播公司都在等待合適的時機，來制作消費者可以欣賞的 UHD-2內容。
目前，亞洲是唯一提供此內容的地區之一，主要是通過衛星連接到某些聯網電視上。 根據 Mordor Intelligence 的一份報告顯示，日本是第一個推出專用于 8K 內容的廣播頻道的國家。
為了享受這種體驗，當前有哪些要求呢？——人們需要一臺 8K 電視、一個專用衛星來接收傳輸，在某些情況下還需要替換助推器和配電箱。
在中國，尤其在消費品制造方面，這將使得亞太地區有望成為8K 技術市場的增長最快的區。 因此，西方國家的廣播公司可能有必要密切關注 8K 在亞太地區的采用和推出情況，以確定進入市場的最好方式。
4K 和 8K 之間的感知差異
消費者采用是廣播公司制作 8K 內容的驅動力，那么消費者是否能在4K和8K之間感受到明顯的視覺感知差別呢？最近，知名電影制作公司華納兄弟便發起了一項研究，它聯合皮克斯、亞馬遜 Prime 視頻以及 LG 等多個公司機構展開了“雙盲測試”，分析消費者對 4K 和 8K 電視內容的感知差異。
但研究結果發現，大部分人其實都很難分辨出這兩者間的區別。
華納兄弟使用的測試流程比較嚴謹。它們一共選取了 7 段測試視頻，分別來自于《敦刻爾克》、《勇敢傳說》以及《自然》等電影電視節目，所有片段均為 HDR10 編碼。
同時，華納還展示了各個視頻片段的最大內容亮度（MaxCLL），以及最大平均內容亮度（MaxFALL），基本能涵蓋當下大部分主流場景。
參與本次測試的總共有 193 人，每次會安排 5 位觀看者進房間看電視，時間為 30 分鐘。其中兩人會坐在距離電視機前 1.5 米的地方觀看，而另外三人則會站在 2.75 米遠的地方。
之所以固定這兩個距離，主要是結合國際電信聯盟的平均數據。后者認為，2.13 米是目前大部分人在家中觀看電視會選擇的距離，但這和電視機的尺寸大小無關。
實際觀看時，測試者均會看到上述 7 個片段的 4K 和 8K 版本，分別會用A和B來指代，用戶再給出“哪一版更好”的評價即可。
當然，兩個版本的播放順序自然是被打亂的，測試者只知道自己看到的是 A 和 B 兩個版本，而不會知道哪一個是 4K，哪一個是 8K。
同時，華納還在測試時引入了一些隨機因素。比如說只讓用戶看到 4K 版，但屏幕上依舊會有 A/B 的交替切換。華納認為這種“欺騙”能更好讓測試者根據自己的實際感受來做出判斷。
這項研究的另一個特點在于，華納還對所有測試者進行了視力測試，用「20/x」這樣的數字來量化他們的 “視覺敏銳度”。
其中，顯示為“20/20”的人是擁有正常視覺敏銳度的人，意思是在 20 英尺的距離內，這名測試者可以分辨出與其他正常視覺敏銳度的人一樣的物體細節。
如果是“20/10”，則代表在 20 英尺內，他可以分辨出其他正常視覺敏銳度的人在 10 英尺范圍內才能看到的東西，意味著他的“視覺敏銳度” 會比常人更高一些。
從結果來看，有 34% 的測試者都擁有“20/20”的正常視力范圍，39% 的人會偏低，還有 27% 的人會高于這個數字——事實也證明，這 27% 的用戶對于 8K 視頻的感知度，確實會比其他測試者更高一些。
但說回到整個項目的結果，認為“4K 和 8K 視頻效果基本相同”的人依舊占大多數，這略高于“8K 優于 4K”的范圍。
有趣的是，還有相當一部分評價落在了“4K 不如 8K 的”范圍內。針對這個情況，華納認為這可能是用戶根本就看不出區別，所以只能靠猜測去判斷。
但是，這項測試中使用的內容類型不包括廣播或體育內容，因此還需要在幀速率要求更高的重要節目中進行更多測試，才能得出更準確的結論。
在研究組看來，用戶對 8K 電視的感知，很大程度上需要靠內容來體現。
雖然在本次測試中，大部分視頻片段的評價都是“4K 和 8K 效果基本相同”，但唯獨只有第 7 段視頻得到了 “8K 優于 4K”的評價，恰好，這段視頻是一段超高清的自然風景視頻，包含了更多的細節展現，而這在 8K 電視上播放也確實會更具優勢。
所以，如果只是單純地將 4K 內容拉伸，放到 8K 電視播放，提升的幅度確實很有限；但換成是原生 8K 視頻，或許能更大程度發揮 8K 電視的 優勢。
4K和8K感知不強的另一點原因，則和我們與電視機的距離有關。
用戶站得更近，自然能覺察出兩種不同分辨率的差異，但如果在視距環境和電視機尺寸都固定的情況下，單純升級到 8K ，并不會帶來顯著的視覺改善。
所以，現在的電視機廠商也傾向于推出 70 乃至是 80 尺寸以上的電視，也是為了凸顯出 8K 分辨率的優勢。
需要昂貴的新設備
為8K電視創建內容的工作需要一系列新技術，還需要擴展存儲容量。 一方面，需要使用可以捕捉8K視頻的先進錄制設備，例如每臺售價超過 54,000 美元的 Red 8K 攝像頭。
NHK 的一份白皮書提到需要先進的攝像機、轉播車、錄音機、編輯室以及創建高效工作流程所需的 8K 內容制作設備。
8K內容傳輸的實際難度
通常，不管是使用4×12G SDI 基礎設備還是使用ST2110通過IP傳送書，8K都需要48Gbps。4K (12 Gbps) 仍在互操作性測試中，8K要達到這個情況預計需要幾年時間才能看到。但一些公司正在大力推進，BT Sport 是第一個提供4K HDR的運營商，最近展示了8K制作工作流程。他們也為即將到來的賽季提供有限數量的 8K EPL 比賽到聯網電視機上。
分發比特率對于提供8K也至關重要。如今，8K通過衛星或IP傳輸到聯網電視上，由于8K視頻比4K視頻具有更高的分辨率，因此需要更多帶寬來傳輸8K視頻流。但是，如果您的視頻傳輸解決方案支持HEVC，您可以顯著降低視頻的比特率。使用HEVC 的8K視頻服務的比特率在衛星的85 Mbps和OTT的65 Mbps 之間。
當HEVC與內容感知編碼(CAE結合使用時，您可以將8K分發的比特率再降低 50%。 CAE 利用人眼的機制來實時評估視頻質量并優化編碼 參數。
2019年法國網球公開賽 8K 的行業示例
2019 年，Harmonic 推動了法國網球公開賽8K內容在5G網絡的傳輸，為賽事了提供身臨其境的觀看體驗， 100 小時的比賽在全球范圍內通過 5G 網絡在 8K 電視和手機上播放。
借助VOS云軟件，哈雷與18家廠商利用8K電視攝像頭、傳輸設備、服務器、媒體處理軟件、8K電視機、 5G手機，成功證明了直播、追視、 VOD跨界應用 在電視和移動設備的成 功性。
快速、高效地創建 8K 內容
廣播公司可能等待時機去制作自己的 8K 內容，原因有很多。第一，8K 設備的大規模采用還需要幾年的時間，第二，用于降低比特率的新編解碼器幾年內無法使用，生產設備也很昂貴。盡管如此，在未來幾年內仍，他們可能有向消費者提供 8K 的解決方案。
行業共識是將 4K 發送到具有上轉化功能的 8K 電視上。例如，三星開發了一種人工智能編解碼器，可幫助向消費者提供 8K 內容。這種稱為 AI ScaleNet 的上轉換技術是通過 AI 降頻器將 8K 內容壓縮為 4K 質量并將其傳輸到用戶的電視，后者使用 AI 將內容升級回 8K 質量。
這項技術與其他 AI 電視制造技術一樣，為尚不想投資 8K 生產設備的內容提供商和尚不需要構建額外基礎設施的網絡運營商帶來了福利。 雖然這個選擇被行業積極支持，但這種方法的缺點是內容提供商無法控制消費者觀看內容的 8K 電視的質量。另一種選擇是從 4K 制作開始，然后在前端上轉換到 8K，以確保所有設備的 8K 質量一致。這也意味著可以使用 HEVC 等通用技術。
展望4K和8K
4K 剛剛開始鞏固自己作為主流技術的市場地位，從邏輯上講，許多廣播公司仍在UHD-1 領域投資。隨著越來越多的廣播公司繼續提供 4K 內容，奧運會和國際足球錦標賽等主流賽事也在繼續采用，8K 的采用可能仍將是一項“將來時”技術，而不是現在被廣泛采用的技術。
但是，能夠以每秒 120 幀的速度顯示 8K 視頻，這意味著體育網絡可以從早期采用中受益最大。估計，受益于新編解碼器的到來、消費端電子產品的成本降低以及部署 8K 的資源可用性增加等因素，2024 年之后 8K 技術將成熟，在此之前，前端或電視制造商端的轉換技術仍然會是短期內最好的解決方案。