2016年12月6-9日，全球跨媒體領域的饕餮盛會——NAB Show Shanghai在中國上海隆重開幕。以下是中國工程院的院士丁文華有關 4K/UHD 產業中HDR、3D Audio技術及標準的發言實錄：
非常感謝王局長能給我一個機會在這次會上跟大家介紹一下，4K、HDR和3DAudio有關標準的情況，中國最具有創新能力的城市上海和NAB結合辦了這次活動，還是非常有意義的。非常多的經驗能夠在這個平臺大家共享，回到我們話題，應該講4K或HD是我們廣電界下一步很重要的發展方向，而在這個方面，實際上我們的末端產業發生了非常大的變化，這個應該從今年十月份來的數據能夠看到，在今年出廠的電視當中，4K的滲透率達到24%，而且各方面預測都能夠證明一個事實，就是到2020年，整個4K以上的大屏的滲透率會超過50%。而且今年全球的4K的生產量、出貨量總體超過了5000臺。
我們大家都非常清楚， 4K是從我們現在的高清過度過來的，告訴我們從原來的標清過度到現在的所謂2K，我們現在的4K都是一個基本的意思，我們原來的SD或者HD都是8比特，現在已經10比特，這個顯而易見。除此之外還有兩個非常重要的因素，就是高動態范圍，以及寬的色域，我們現在的中端顯示器基于LCD為主，這塊的顯示實際上只是達到動態范圍一千比十的三次方量級，我們4K的標準更寬，基于2020的標準。
除此之外按照全球是特別歐洲的發展，我們下一步的發展，還會往更高的真率發展，我們現在電影24P，在這個量級，我們現在的高清是50I，相當于25P的情況，到了4K進入到50P，往后還會達到100P的幀率，如果過去我們是單聲道，雙聲道，下一步應該是所謂的三維聲，更加給我們帶來沉浸感的臨場的體驗。我今天的話題主要是想說，在4K產業中，HDR和3DAudio標準的情況。這張圖大家能夠看到，實際上我們在日常當中，從最黑的星光到最亮的感光直射，我們的人眼不能在一個時間看非常亮或者看非常暗，是通過一個滑動的瞳孔的收縮，控制在我們每次看到的光線在10到五次方左右，這是我們看攝像機的準則，我們攝像機業績按十的五次方，相當于16檔光圈進行電視或者電影制作的，但是整個的傳輸通道支持8比特，高亮度或者是超低暗度會丟掉。
進入HDR我們會打通整個端到端，全部支持十的五次方量級的，這么高的動態范圍一定會通過一個光到電，電到光的變化，把這么寬的內容傳遞到我們最終的電視機前。從這塊實際上可以看到，我們彩色的范圍，首先現在基于標清里看到的是黃色的小三角，這個是我們說的ITU709的標準，當然現在定的2020的標準，是一個更廣闊的范圍，而整個的色圖，是我們人眼所能看到所有彩色的區域，把這塊區域如果再加上亮度，我們就會看到形成兩個冰塊，一個是小冰塊，實際上是我們彩色空間，這個彩色空間里頭的小方塊是我們基于現在的HD的，或者是709色域的，外面大的冰塊是我們基于高動態和2020彩色色域的，恰恰由于這兩個冰塊彩色空間的不一樣，給我們提供更廣闊的彩色空間，還有畫面的高亮和低暗。
現在的國際標準到今年的七月份已經確定下來，確定了ITUBT2100的標準，其中確定了兩條曲線，一條來自美國公司提出來的PQ，一條來自BBC和HK提出了HLG兩條曲線，整個的標準的情況，日本也在2015年標準上定義HLG的曲線上，ATSC3.0適應廣播寬帶，相關的HDR的標準草案已經全部出來了，正在進行到最后的階段，DVB十月份剛剛通過發布A157的藍皮書，把端到端系統層的方案做了確定。
MPEG已經做了HDR相關傳輸的建議和標準，當然作為末端來說，CEA還有HDR，VHD都在相關的端口方面支持像家里用的最多的2.0A，2.0B這個標準全部支持UHD，4K以及HDR，相關的認證標準也有了。說白了HDR最核心的情況，我們從看到的日光，最后我們看到實際上日光的自然光線下的場景，最后變到終端顯示器下的場景，這兩塊場景的變換，顯然不能是一一對應的，這塊存在非線型的變換，這塊的變換是我們整個電視傳輸體系，包括電影傳輸體系最基本的道理，所謂的OOTF，這塊的變化，我們真正看到的場景，和真正末端顯示的這塊，有一條飛線型的線來做變換，恰恰為了實現這條變換，我們實際上分別定義了攝像機這一端，光到電還有終端顯示器這邊的電到光，分別說的OETF和EOTF，這三者當中知道任意兩條曲線，就能夠到處第三條曲線，這實際上就是我們做整個電視從端到端進行光電變換的過程當中完成很重要的一個目的。
在2100標準當中，定義了兩條曲線，我們看到第一條就是所謂的基于感知的量化曲線，這條曲線是一個定義我們亮度的絕對值從最低的亮度一直達到了一萬級的亮度，在這個標準當中定義了PQ整個實現的場景，通過前端的OETF，這實際上是有兩條曲線進行兌現的，一個是OOTF，還有EOTF的曲線兌現前端的OETF，末端的時候通過EOTF進行轉換。當然還有一條曲線，實際上是HLG混合的對數伽馬，這條曲線對應了前端的OETF，按照相對值進行對應，實現的同樣在末端換成EOTF。
中國怎么辦？按照去年的年底工信部和廣電總局已經成立了HDR，以及3DAudio標準專項組，專門制定中國HDR的下一步的技術標準，我們在這里面基本工作組工作了一年，首先定了一個需求，在這個里頭考慮一下，我們的UHD4K面向HDR里頭，面向大尺寸的家庭顯示終端，在這個里頭姑且不包括手機平板小的移動終端，首先面向大屏通常來說50寸以上來考慮。第二個我們HDR整個過程按照剛才的介紹，實際上包括采集制作播出接收到最后顯示整個端到端的解決方案，所以這個方案一定是從最初端就要考慮進去，到最后末端。第三個還要考慮我們現有廣播電視已經有的，有線電視，衛星傳送，還有地面廣播，還有現在IPTV，還有OTT的環節。
我們這次姑且先不考慮藍光的存儲，因為在美國實際上藍光是一個很重要的，也定義了相關的HDR的標準，在這次中國標準先不考慮藍光介質。我們結合了國內現在的平板顯示的情況，我們定義了SDR的顯示設備，按照100以下定義SDR，現在和工信部結合起來，已經有相當多的電視機接受300亮度以外的，我說的這SDR的顯示設備，和高清標清沒有關系，仍然是支持4K的顯示屏，只不過支持不了那么高的亮度而已，這塊我們定的是300以下，HDR的顯示設備我們參照了相關的方法，但是我沒有按照他們選的標準，我們只定了一個范圍，在LED背光顯示里頭定義了0.01到2000，這塊的顯示范圍我們能夠拿到的范圍，通常來說落到的指標可能不會到2000，可能會落到1000，或者到1500這個水平上，我們定義的標準0.05到1000nits，他們那邊定義是540nits，到0.005的范圍。向低端靠和向高端靠我們有兩倍的形成，只要是達到在這個范圍內，你至少應該滿足的就是十萬比一的對比圖要求。
從制作場景，我們也要既考慮信號的電視直播，同時考慮后期的制作，而在輸出格式上，我們現在還要保證在輸出格式上，輸出的上面可能還會包括關鍵的，你是直接HDR，還是過度期傳SDR，在傳輸的體系當中既要包括信號。分發模式上剛才已經說到了，基于這么多種分發，我們的編碼格式按照國家的規定，馬上采用AVS2，這個性能經過測試達到現在HEVC的編碼效率，這部分的標準正在走國標的標準，相關的芯片應該在六月份出。傳輸層10比特同時給出選數據的上線。在末端顯示這塊，我們要考慮中端既要支持高動態顯示的要求。家里買了某一家的設備，可能不在兩千，可能在一千五，那來的信號要根據自己的顯示反映做試配。
我們參照國際上的考量，初步規劃了兩個階段，第一個階段我們假定條件，市場上現在生產的主流的4K顯示器設備僅支持SDR，現在國內生產只支持SDR的設備應該是在四五百萬量級，明年一年還會有一千多萬量級的量在推出。而在這種情況下，這部分的4K的電視機上不能支持SDR的時候應該怎么辦，我們作為階段一，而階段一的核心就是在傳輸環節當中，實際上是傳的SDR的信號，而到末端的時候，根據傳遞下來的Metadata。只有少量舊的設備，若干年之后只支持SDR的設備，這些設備為了正確顯示應該怎么辦，這時候傳輸緩解送的信號就是HDR的信號，這時候到了家庭終端，對于正常的HDR的顯示器直接顯示，對于我過去老的電視機，SDR的電視機就需要一個機頂盒把光亮降到他能夠顯示的范圍供他顯示，這是階段一，階段二。
實際上這兩種情況，國際上也是這么走，也是分成第一階段和第二階段走，但是實際上對中國來說，我們實際上還有專門的考量，這里首先情況是，應該從國外情況來說，HEVC從2014年2015年推向市場，如果HDR的標準到今年年底或者明年才出來的話，在市場上至少有三年的市場期是大量的設備4K的電視機只是支持SDR，有這樣的情況。但是對于中國來說，因為我們現在4K并沒有播出，而且也事實上按照中國政府要求，我們必須采用AVS2，明年才開始有終端芯片提供，這樣實際上這個時間點和我們HDR推進的市場是同步的，未必非要有第一階段這個過程，這是第一種情況。
第二種情況，現在市場上除了有300以下我們作為SDR去顯示，還有另外一部分介于1000nits以下，中間商也夠不著下也不配，又不能正確顯示的問題，我們國家傳輸標準主要有限前端，都是基于DVBC，通常的傳輸馬力38兆，從現在來看如果達到4K的標準，我們建議中間值是36兆，可以向下30兆或者向上42兆浮動一個25%-20%的空間，作為我們廣播機的質量標準，現在當然業界都說，我們拿AEVC拿十幾兆就行，但是我認為這個質量不是真正的4K的質量，如果達到這樣，這是一個因素，我們以36為準是一個因素，如果HDR比SDR內容我們看到兩個大冰塊里頭的信息量多的多，現在的信息量從現在的資料顯示，至少增加20%的信息量，這樣的話實際上在一個傳輸通道里頭，上線的傳輸36兆，我們用EVS2不敢支持36兆，支持30兆加20%才能達到36兆，這樣實際上這塊還有一個攔截，所以說在這塊三個情況，都是我們如何來考慮第一階段，還是第二階段，還是直接進入第二階段，這個問題也是我們下一步正在評估的。
相關的標準，這塊的工作已經由方案的征集進入到評估階段，我們希望在明年的一季度拿出標準的草案來。以上是HDR的情況，第二個想介紹一下3DAudio發展歷程，3DAudio實際上是從2000年以后陸續有一些國際上的廠家開始提出，如果我們把3DAudio概念非常簡單，如果說是單升道一個點，雙聲道拉成一個線，環繞聲在這個面上形成一個面，3D是形成一個擴容，真正產生三維的聲音，使我們的聽音者進入到沉浸式的臨場感覺，在這塊各個廠家實際上已經都在這個里頭做了相關的技術嘗試，不管是歐洲是美國還是日本，都在這個里頭做了大量的工作，相關ITO的標準在制作端已經形成。
ATSC3.0包括3DAudio相關的標準，DVB在藍皮書里頭包括了3DAudio標準，韓國已經做了相關的技術的測試。在2020年東京奧運會推廣8K的節目。我們3DAudio我們也是要考慮廣播的典型場景，以及我們現在有網絡的分發場景，面向家庭終端既包括家里的揚聲器組，也要包括人耳通過戴耳機聽到的效果，我們在這方面的技術需求都是在制作模式上。家庭后端也要擺出5.1的環境進行制作，現在的技術提供了所謂的基于對象的，在這個音響當中我可以擬定某一個對象，單獨聽最簡單來說，或者就想聽樂隊當中小提琴的聲，都可以單獨把別的聲擋下來，單獨聽，這都是可以兌現的。
當然國際上還有下一代的技術，就是所謂基于場景的HOA相關技術，這次的標準里頭只考慮ChannelBased、ObjectBased，家里的環境提到的5.1.4，還有7.1+4，我們支持在傳輸通道里頭至少支持四個對象，當然了這些東西原數據應該是能夠通過傳輸途徑船到末端，實時末端每個聽音者，來調整對象，或者是調整自己專有聽音的環境和條件。我們傳輸通道按照不少于六個傳送通道，Metadata也是這樣，按照現在的廣播速率作為標準，如果今后需要更高的質量，更多的通道我們可以變成768，對網絡分發的碼率，建議在384到兩兆以下。
在聽音環境上，實際上現在假定是按照5.1.4進行音響的配置，末端的渲染環節應該能夠支持5.1.4，當然有的加這樣的聲下去以后，終端用戶可以調整Object，在移動終端現在越來越多的年輕人聽高端的音樂，聽沉浸式的音響，他們不可能在家里聽，這樣的情況下，基于現有的耳機，經過耳機一些渲染的算法，可以根據曲線效應生成一個聲音，聽音者能夠感受到你在頭整個前后左右上下，都能夠感覺一個聲音包圍著你，這個實際上現在也完全可以做到，這是我們下一步很重要的方向。
相關的標準也已經同步起動了，這部分的工作征集方案全部過了，我們從一月份進行方案的評估，這個應該是不晚于明年的二季度，我們提交方案的草案。基本的情況我想跟大家上述這么多，實際上HDR和3DAudio是UHD非常重要的內容，不單單把清晰度提高給你看到的效果，更多的是讓你增加了更亮的亮度細節和暗部細節，讓你產生了沉浸式臨場的感覺，這塊的發展實際上會大大的帶動末端消費電子的整個行業的發展。
第二個因為標準我們會按照AVS2會按照明年上半年的條件做，這是中國政府堅持在這塊起步前進的，這個標準的發布將會大大促進中國的UHD的發展。第三個實際上就是，盡管UHD已經來了，實際上對中國的現狀來說，它不是像高清式來了以后替代了原來的標清，UHD會和現在的高清是一個長期五年十年并存的階段，我們廣電界會利用這個機遇，整體的促進UHD業務的發展，我的報告就到這，謝謝各位。