近年來隨著我國超高清電視產業《白皮書》《實施指南》和《行動計劃》出臺，中國超高清電視發展即將迎來井噴。然而，對于仍處在高標清混合轉型階段的國內大多電視臺而言，怎樣看待4K+5G+AI，如何向4K+5G+AI轉型仍存在不少難題。本文聚焦廣電超高清發展的行業標準、現實邏輯和相關實踐，提出4K+5G+AI是廣電媒體崛起的必然選擇。
2019年，被譽為4K+5G元年，標志性事件為央總臺2019年春晚首次實現4K+5G直播。關于4K超高清，早在幾年前，央視和部分省級臺已經在制作域開始應用。去年隨著央總臺和廣東臺開播4K頻道，以4K+5G+AI為特征的新技術再一次把廣電業帶到風口。
在政策層面，繼2018年9月《中國超高清視頻產業發展白皮書（2018）》和《超高清視頻產業地圖》發布后，今年3月，由工信部、國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺出臺《超高清視頻產業發展行動計劃(2019-2022年)》。據測算，4K加上各行業的應用，總體有望帶動約4萬億元的市場，超高清時代廣電業即將迎來一次大的井噴。
前景雖看好，但眼下4K+5G的巨額投入相對財政并不寬裕的各級廣電而言，卻是一個難啃的骨頭。眾所周知，隨著移動互聯網興起，用戶大屏和小屏之爭給廣電媒體帶來空前挑戰，移動媒體市場超大占比迫使一些廣電媒體經營陷入困境。當前，自上而下深度推進的媒體融合，被認為是守住輿論陣地、廣電自救的關鍵一招，超高清電視果真能讓觀眾回歸大屏？它有哪些技術顛覆了傳統電視值得我們仔細考量？如果說4K+5G+AI是下一輪機會，那它到底有哪些核心內容？給廣電業將帶來哪些改變？廣電業會有跟上這一輪節奏并重塑輝煌？
一 ，4K超高清電視行業標準
2018年9月，國家廣電總局印發《4K超高清電視技術應用實施指南（2018版）》，明確了4K超高清電視節目制作、播出、編碼、傳輸系統與終端的適配標準，并確定五項主要參數分別為3840×2160分辨率、50幀/秒幀率、10bit量化精度、BT.2020色域、高動態范圍（HDR）等。顯然，這些指標遠超高標清電視的技術性能，代表下一代電視的發展方向。各指標如圖所示（綠色標志為4K超高清）。
1．高分辨率
分辨率決定著圖像細節的精細程度，分辨率越高，所包含的像素就越多，圖像就越清晰。迄今，電視分辨率已從標清720、高清19807680×4320像素(約每幀3300萬像素)迭代每次升級像素就增加4倍，大數據量對記錄編輯所需要的存儲和帶寬都相應提出更高要求。
同等觀看距離條件下，4K觀看視角相對2K也將近提高一倍，高分辨率和觀看視角給觀眾帶來了超寬屏的“沉浸式”觀看體會。
2．高幀率
幀率FPS（Frames Per Second），即每秒播放照片的數量。高幀率(High Frame Rate/HFR)，是指以每秒48幀頻率拍攝電影。眾所周知，電影每秒拍攝24幀，但電影鏡頭如果快速搖移，圖像就會有抖動或者頻閃，而每秒48幀就可以擺脫這些問題，動作場景也會顯得更加流暢逼真。高幀率拍攝的影片能更好地表達慢動作鏡頭，它也具有畫質更清晰、身臨其境感更強等特點。
我國4K超高清電視將幀率標定為50P，采用逐行掃描完全取代隔行掃描。同理，提高幀率將有助于解決運動模糊、畫面抖動等問題，從而改善運動圖像的畫質。
3．高比特量化
以往高標清圖像量化為8bit，它表示R、G、B、Y每個通道原色具有28=256個灰階。而4K超高清為10bit量化，表示每個通道具有210=1024個灰度級別，其精度是8bit的4倍。因此，4K超高清RGB三原色則共有10.7億種顏色（1024×1024×1024），而普通藍光標準支持的高標清為8bit，只有1677萬種顏色。很顯然，10比特量化是一次質的飛躍。以此類推，8K超高清為12比特量化，單通道灰度級別達4096個，三色通道能顯示的顏色達687.2億種，幾乎接近大自然的實際顏色。
4．HDR拓展亮度動態范圍
HDR全稱為High-Dynamic Range（高動態范圍），指圖像中所包含的從“最亮”至“最暗”的比值。相比傳統的 SDR 圖像，HDR 圖像可以提供更高的動態范圍。動態范圍越大，所能表示的亮度層次越豐富。4K超高清動態范圍從日光到星光，跨越了1015個數量級（約17檔光圈），而人眼只能分辨105數量級的動態范圍，必須通過改變瞳孔大小加以適應。可見HDR的動態范圍超過了人眼。
同時，由于顯示端存在向下彎曲的非線性亮度顯像特性，因此在攝像端依然會考慮預先加入向上彎曲的ϒ(gamma)編碼，從而保證最終亮度顯像呈線性。目前，與HDR顯示相關的ϒ(gamma)值有很多，其中被多數采用的有HLG曲線。HLG的全稱是Hybrid Log Gamma，它是由BBC和NHK聯合開發的高動態范圍HDR的一個標準。它可以在攝像機內完成HLG編碼，在HLG系統中，攝像機基于傳感器的響應曲線對不同的曝光環境進行信息采集，最終呈現出來的畫面亮度變化是取決于曝光水平，而非經過后期處理。
5．寬色域（WCG）極大拓展彩色范圍
寬色域（WCG）是（Wide Color Gamut）的縮寫，即寬范圍顏色的全集。國際照明委員會CIE制定了CIE1931RGB系統規定將700nm的紅、46.1nm的綠和435.8nm的藍作為三原色，后來CIE1931-xy色度圖成為描述色彩范圍最為常用的圖表。
其中，BT.2020采用了比傳統BT.709更寬廣的色域空間，可顯示高密度橘色，深綠色等，這一提升對于影像在色彩層次與過渡方面的增強起到關鍵作用，色域面積相對BT.709標準增加了70%。色域越大證明能顯示的顏色越多。現在顯示端由于有更加優秀的技術加持（IPS屏、OLED屏、QLED屏），色域可提升至90%。BT.709/BT.2020這兩個標準都是國際電信聯盟專門為HDTV和UHD電視（4K、8K）制定的標準。UHD電視由Rec.709標準的8bit提升至10bit或12bit，其中10bit對應4K系統，12bit則對應8K系統。
6．環繞聲
4K超高清電視的聲音系統為環繞聲。狹義理解，普通立體聲就是左右聲道，跟人的左右耳聽到的一樣。環繞聲(surround sound)與普通立體聲不同，它所產生的聲場（以5.1聲道為例），不僅讓人感受到音源的方向感,且伴有被聲音所包圍以及聲源向四周擴散，它既增強了聲音的縱深感、臨場感和空間感，使視聽者不僅能夠感受來自前、后、左、右的聲源發出的聲音，還能感受到自己周圍的空間，都被這些聲源所產生的空間聲場所包圍，好像置身劇院的音響效果。
根據以上指標不難發現，4K超高清電視較前幾次技術升級是完全意義上的迭代。它逼近人的視覺感知，達到或超過人眼對亮度和色彩的分辨，帶給觀眾逼近自然的真實感受。因而4K被認為把觀眾拉回電視時代的神器。
近30年，信息社會迅猛發展為公眾留下這樣的生活圖景：1G、2G是短信時代，3G是照片時代，4G是視頻時代，而即將來臨的5G，則迎來虛擬現實與萬物互聯時代，整個世界變為一種“在線”狀態。因此有種說法，4G改變生活，5G改變社會。
5G即第五代移動通信技術，被認為未來關鍵網絡的基礎設施。5G技術使手機用戶的上網速率提升到4G的10-100倍，相當于光纖接入的速度；5G網絡的數據流量也將是4G的1000倍。下載一部高清電影，4G需要幾分鐘，而5G在1秒鐘內可以下載30多部電影。
當然，5G應用場景遠不止此，它涵蓋三大類技術：增強移動寬帶（eMBB）、海量機器類通信（mMTC）和超可靠低時延（uRLLC）。其中，eMBB 對應3D/超高清視頻等大流量高速移動寬帶業務，mMTC和eMTC則是物聯網的應用場景，其中mMTC主要是人與物之間的信息交互，eMTC主要體現物與物之間的通信需求。而uRLLC 對應無人駕駛、工業自動化等需要低延時高可靠連接的業務。
在廣電領域，5G網絡的高速率與低延時將推進廣電在技術與產品層面的創新探索。高速率，指5G網絡每秒可達125GB傳輸速度，這恰恰滿足了AR和VR設備對傳輸速度的要求；低延時，指5G網絡大大降低了延遲、卡頓的可能性，在此基礎上傳媒內容的質量將會大大提高，能為4K超高清電視/視頻業務提供強有力的全面解決方案，比如在4K節目制播、4K電視個性化/定制化直播、4K電視直播頻道傳輸、4K電視點播等方面都有突破。可以說，5G網絡釋放了智能技術應用于內容產品與模式創新的全方位想象。
作為國內4K+5G首秀應用，2019年央視春晚通過4K+5G傳送實現直播。北京主會場預先布放了5G設備，觀眾現場互動搶紅包，體驗到“飛”一般的感覺。而在井岡山、長春、深圳三地分會場，攝像機和轉播車之間通過高帶寬、低時延的5G網絡，實現4K超高清視頻信號實時回傳到北京主會場，不僅大大降低了遠程直播成本，而且擺脫了衛星及光纜回傳對攝像機位置的限制。豐富的場景設計，帶給觀眾全景預覽春晚直播廳的沉浸式視覺體驗。
此外，5G網絡的“大容量網絡連接”，還能將每平方公里100萬臺的廣電設備通過IP實現連接，形成“泛在網”的連接格局。5G不僅為4K時代的媒體融合賦能，還將進一步推動“眾媒共生”，使廣電媒體產業鏈不斷延伸，生產力不斷擴張。
近幾年，我國實施人工智能戰略力度空前。2017年7月國務院發布了新一代人工智能發展計劃（AIDP），該文件與2015年5月發布的“中國制造2025”形成了中國AI戰略的核心。在傳媒領域，以新華社、人民日報、央總臺等為代表，持續進行AI試驗，今年3月，新華社又聯合搜狗公司推出全球首位AI合成女主播正式上崗，實現同款產品升級。截止目前，廣電媒體在人工智能領域的研究應用，已經實現基于語音識別技術的虛擬播報、文稿唱詞、內容轉寫，以及基于圖像識別技術的虛擬人物等。可以預見，隨著人工智能技術和應用深度推進，AI將成為打造智慧廣電的核心內容。
人工智能應用于廣電業，還有更深層的內在需要。媒體融合自2014年上升為國家戰略以來，國內主流媒體進行了非常積極、全方面的嘗試。廣電媒體目前已進入融合發展的新階段，以虛擬化、云計算、大數據等新一代信息化技術為支撐的融媒體云平臺如雨后春筍般在全國陸續落地，并涌現出一批特點鮮明的地方融媒先鋒。如何利用當前融合發展已取得的階段性成果，進一步依托人工智能等先進技術來驅動媒體融合向著高質量、高水平階段邁進，是媒體融合進入下半場的關鍵任務。另外，隨著全國各地縣級融媒體中心建設的全面鋪開，將形成一批云上信息數據庫、內容資源庫，這些以融媒體指揮中心（中央廚房）和“N微N端”為標配，以新聞策采編發全流程再造為核心而開創的媒體融合實踐，已從起步變為起跑、由勢能轉化成動能的新階段。所有這些融媒實踐，迫切需要業內高層人士重視并利用人工智能開發這些龐大的媒體數據資源庫，真正讓人工智能為媒體融合賦能。
人工智能技術應用于媒體融合的相關場景，涵蓋云生產、云存儲、云識別、云分發等鏈條。在云生產環節，可以催生虛擬人物，結合動畫技術，用虛擬主持人或者虛擬網紅人物，給觀眾帶來全新觀看體驗。在云存儲環節，利用人工智能進行智能化媒資管理，通過圖像識別、語音識別、場景識別、內容理解等技術，將音視頻內容文字化、標簽化，這就可以極大程度地提高編目效率，省去了人為貼標簽進行編目的環節。同時，通過提前進行相關內容的設置，智能云識別技術能夠自動對海量音視頻中的敏感內容進行監測排查，有助于播出前節目內容的智能化自動審核。在云分發環節，人工智能衍生出的會話機器人、虛擬智能助手等可通過自然對話，為用戶提供信息咨詢服務，通過自然語言互動，給用戶帶來極其方便的交互體驗。未來，隨著基于云平臺的基礎層、平臺層和服務層的AI應用打通，實現智能編輯將成為可能。
隨著世界范圍技術演進，4K+5G+AI為廣電業帶來空前的技術變革將在未來3年變為現實。其中4K超高清攜五大技術優勢，給人帶來超過人眼感知的“沉浸式”視覺體驗；5G以高速傳輸、低延時和寬帶接入性能，能為4K開辟多場景應用；在新技術時代，AI的開發和應用將為媒體融合背景下的智慧廣電掌控輿論主陣地、實現高效運作提供利器。
總體來說，4K+5G+AI時代，廣電業將迎來全新的發展機遇：
1．內容生產
超過人眼感知的4K電視，致力于綜藝、體育、影視劇和紀錄片等精品內容生產，必將給觀眾帶來全新的現場體驗。盡早探索4K+5G研發應用，能為4K電視網絡應用與產業發展創新應用模式。現在4K超高清內容的占比非常低，幾乎為零，發展潛力巨大。專業媒體更應該發揮專業的特長，豐富產品內容，生產出高質量的、滿足受眾各方面需求的內容產品。
2．直播態
隨著移動技術普及，廣播通過電話、新媒體通過手機就能實現直播。現在有了5G技術加持，傳統電視也能像這些媒體一樣，可以隨時隨地通過5G實現直播。當然技術升級必將倒逼節目形態進行變革。同時，基于5G超高帶寬，可以支持4K信號多路直播回傳，可以靈活部署4K拍攝。這些技術和場景提升了4K內容生產效率，構建了超高清直播節目的多屏、多視角等全新視覺感受，其特征為沉浸體驗+智慧空間。人們通過多屏、多模式與數字世界連接起來，營造出一種真切的環境體驗。
3．點播與交互
5G將傳統的線性廣播電視節目延伸傳輸至人們的便攜式移動智能終端設備，相關系統具備融合傳輸/分發線性電視內容、非線性電視內容、點播電視與交互式電視的能力。5G還實現了人們通過智能手機觀看電視內容時的體驗的重大改進，即通過使用智能手機，可以輕松地切換使用電視服務與點播或Internet服務。將智能手機作為電視機頂盒——智能手機把從5G電視廣播網絡所接收到的內容“投射”至大屏幕電視機。由于智能手機的創新周期要短得多，而且可以更快地為大眾所使用。這樣，用戶就可以不用更換家里的電視機，而通過智能手機進行投屏連接（screencast connection），從而可隨時隨地作為移動電視機、智能遙控器、電視機頂盒等。
4．IP將催生4K制播鏈
5G技術與4K、8K超高清視頻結合，將給內容的采、編、播、傳等各環節帶來革命性變化。針對4K超高清43G-SDI無壓縮信號不利傳送，而使用12G-SDI進行較高速的數據傳輸會增加傳輸介質中的損耗等問題，SMPTE定義了基于SDI（用于12G-SDI的ST-2082，2016年）和10G以太網 (SMPTE-2022-5/6) 的接口。2017年，隨著制播IP化行業標準ST2022和ST2110的推出，標志著SDI制播加速向IP化制播加速轉移。
SMPTE ST 2110標準不只是用IP取代SDI，它支持創建全新的利用IT協議和設備的各種應用，實現電視通信全面IP化。這意味著電視臺可依賴一個公共數據中心基礎設施而不是兩個獨立的SDI和IP交換/路由設施。近年來華為和湖南廣播電視臺聯合發布Media Fabric 4K制播IP化解決方案白皮書。該方案可廣泛部署于廣播電視臺的轉播車、演播室、總控、收錄、播出等各個場景，全面支撐廣播電視臺4K/8K超高清節目制播需求。它全面符合SMPTE 2110標準，順應廣電行業的IP發展方向；核心音視頻處理設備SNP，面對UHD/HD的視音頻信號，提供SQD/2SI/12G/3G、IP ST2110/2022-7/6信號處理和轉換一站式解決等等。作為實戰應用，2019年北京“一帶一路5G+4K傳播創新國際論壇”在現場提供了多路5G+4K視頻傳輸展示，現場還搭建IP切換臺進行實時包裝制作，在會場4K大屏幕上進行直播。未來，IP制播將是傳輸領域的重大變革。
一直以來，有個重要現象值得深思。過去十多年，我國的高鐵和5G通信實現了由跟隨、同步到領跑的跨越。相比之下，曾引領輿論生態的廣電業，至今仍未完成從標清到高清的演進，不僅傳播力和影響力被新媒體反超，其創新力也沒有起到對國民經濟應有的拉動作用。當前，發達國家實施超高清戰略，已經在芯片、面板、采編播和傳輸等產業鏈條呈現新一輪拉動優勢。我國盡管在5G+4K+AI的技術投入和研發也走在世界前列，國內兩個4K頻道已經開通，但從整體行業看，實現4K+5G+AI尚有很大空間。總體看，廣電業要把握對這一輪稍縱即逝的窗口期，應注意以下問題，避免重復老路：
1．推動新技術落地，盡快形成島鏈
4K+5G+AI是未來3-5年傳播革命的重要載體，故頂層設計應以國家戰略為指引，主動融入新一輪廣電科技和產業革命，借助政府和社會之力，發揮后發優勢，推動新技術盡快落地。在建設中，按先島后鏈，最后形成片的思路漸次打通。要科學論證，防止跟風一擁而上。這其中政府調控和投入必不可少。
2．內容為王，需在內容上持續創新
這幾年傳媒行業呈現各領風騷3-5年的態勢，其中最主要的是內容創新。4K+5G+AI落地將形成優質內容萬物互聯、智能技術有序利用、媒體不斷開辟新空間的格局，因此廣電媒體內容創新，要與時代需要接軌，與不同行業發展接軌。內容生產和輸出要徹底轉換思路，用新思維擁抱新時代。
3．契合多屏市場與用戶需求
移動互聯時代，大屏小屏互動已成為傳播生態，而4K+5G+AI將進一步加速這一需求。因此廣電業要注重提高關鍵領域自主創新能力，改變以往核心技術掌握在商家手里的不利局面。根據多屏市場與用戶需求，鼓勵原創技術創新。不斷根據用戶需求優化傳播手段，為用戶提供更便捷優質的視頻內容。
4．技術創新為市場帶來機遇
4K+5G+AI將為廣電制播鏈條創造更多市場入口，多樣化的營商環境必將推動行業進一步發展。其中既有生產設備升級換代所形成的芯片、面板、采編播和傳輸的巨大市場，也有用戶環節的優質內容消費，比如高標清畫面上變換問題需求。把握這一輪市場機遇，廣電既要克服過去自投自營的作坊式運營模式，還要加強與上下游鏈條和橫向技術交流，制定符合自身發展的生產體系，在參與市場中不斷壯大和發展主業。
5．重視打造過硬的人才隊伍
最后需要說明，即使在將來強人工智能時代，新技術也永遠代替不了人工。因此，廣電業要在各相關業務領域建立梯級人才體系，打造過硬的人才隊伍，形成適應市場的人才流和晉升通道，是迎接和抓住這一輪機遇的核心。