融媒体背景下4k视音频信号传输发展研究

杨三

【摘要】    随着计算机技术的高速发展，原本传统的高标清电视已经失去大量市场，被4K等超高清电视所取代。现代人对所接收的音视频的清晰度、速度以及质量都提出了更高的要求，这一方面给音视频信号传输技术带来了严峻挑战，另一方面也是视音频传输系统进一步发展的动力。本片文章旨在通过对目前融媒体发展背景下4K视音频信号传输的发展现状及其他相关内容的分析，基于此提出对4K信号传输技术发展的展望，为相关研究提供参考。

【关键词】    融媒体背景    4K信号传输    视音频传输

引言：

在媒体融合的大背景下，IP技术与SDI技术不断创新发展，4K等等超高清技术使得音视频传播向着更加远程化、高速化、集中化的趋势发展。4K等超高清电视的出现让4K技术发展更加火热，目前国家已经制定4K技术规范，相关技术的发展逐渐走向完善。但是技术发展更新迭代，目前市场上很多公司甚至推出8K超高清显示器，这给4K在新时代的发展提出了严峻挑战，为提高4K技术音视频传输在市场上的竞争力，4K在音视频传输技术中的应用亟需创新发展。

一、4K技术的概念

4K技术建立在4K分辨率的基础之上，涉及EIDR（高动态）以及WCG（宽色域）两大部分内容，相比于传统的标清分辨率 720×576 而言，4K电视的分辨率得到了显著的提升，达到了 3840×2160水平，而受行业技术的发展，甚至衍生出了8K电视，其分辨率达到了 7680×4320。

相比于普通图像而言，全新的 EIDR 高动态范围图像在技术上实现了较大的突破，它可以呈现出更宽广的动态范围，所涉及到的图像细节更为丰富，以若干个曝光时间为基准，从而得到了与之相对应的LDR图像，在此基础上进一步合成出 EIDR 图像。基于此，4K信号传输使得呈现出来的画面更加真实，视觉效果极好。

二、传统视音频传输系统存在的问题

在传统的视音频传输系统中，相关工作人员可以通过对系统及信号的控制去过滤音视频的传输信号，因此安全性、可靠性以及专业性都比较高。但是其中也存在一些问题。

2.1系统建设成本高

传统的音视频传输系统通过对传输信号以及整个系统的人工控制确保传输的有效性，因此在建设过程中需要投入较多的人力物力，建设成本很高;目前，如果要在传统音视频传输渠道中引入IP传输技术，难度也较大，需要的花费高昂;传统的信号传输系统同时也需要进行系统维护，在此过程中需要投入大量运营费用。综合看来，传统音视频传输系统建设成本偏高。

2.2传输灵活性不高

传统的音视频传输在建设之初就已经形成相对闭合的系统了，能够实现独立的音视频信号传输。目前出现较多的新兴的互联网络以及IP网络传输技术，但是传统视音频传输技术由于相对封闭无法与这些新型技术进行连接，更无法实现共享，传输灵活性难以提高。

2.3未来发展竞争力弱

由于传统的音视频传输技术的建设成本高以及系统相对闭合、灵活性不高等原因，进一步造成传统传输系统很难进行转型升级;再加上目前新兴传输技术例如4K音视频传输技术等的高速发展，抢占了大量市场，使得传统音视频传输系统受到挑战，竞争力相对较弱。

三、融媒体背景下的4K视音频传输技术

3.1全系统光纤集成技术

在4K视音频传输过程中，全系统光纤集成是保证传输顺利的一项重要技术。在此技术条件支持下，工作人员可以对整个系统进行总体规划，设计框架，同时还可以使用主备冗余与扩展预留的单模多芯光纤进行功能空间布线。全系统光纤集成技术还可以实现相邻功能空间信号传输模块的调整或者更换，以此来解决电视展示与转播等系统间进行信号传输过程中存在一定差异性的问题。例如在一场体育比赛节目中，电视转播、媒体报道与包装展示等模块就可以利用全系统光纤集成进行实时交互传输与共享。

3.2 IP系统

IP 系统是一种可以在保障视频传输的信号质量的基础上对视频进行潜压缩的一种形式，是目前融媒体背景4K音视频传输发展的重要方向。通过IP系统设备能够将网络设备控制与数据分离，可以轻松进入各类平台，给用户提供更多并且可以不断扩充的平台去获得视音频内容分，同时可以提高的用户的视觉体验;用户可以通过种类丰富的多媒体设备平台自行选择最感兴趣或者最方便的平台进行观看，在IP系统的支持下各类设备可以进行交互，实现高效的信号传输，提升用户的使用感;在IP系统的支持下，视音频传输更具针对性，能够满足融媒体背景下用户的个性化需求，用户可以自行控制流量的使用，能够更加灵活的运用多媒体设备满足自我需求。IP技术虽然起步比较晚，但是由于自身的优势获得了高速发展，目前成为4K视音频传输系统未来的发展方向;有关研究者与工作人员也都在积极创新相关技术，使得IP技术的实用性、安全性都在不断发展。

3.3视音频信号接口

目前4K视音频信号的传输主要是依赖HDMI信号接口。HDMI信号接口是一种纯数字方式、且不需要提前对传输的信号进行转换的接口，因此跟其他传统的数字接口相比更加的快捷方便。同时，HDMI信号接口带有HDCP功能，这种功能可以实现对有著作版权的视频内容的审核，避免这些内容在不被授权的情况下传播，对原创作者造成侵权，维护数字传播的穩定性。HDMI音视频信号接口在信号还没有传输之前不用进行D/A或A/D转换，在此条件下可以拥有更多的空间后期进行升级。目前伴随着4K技术的发展，我国对4K音视频传输系统的建设也提出了更高的要求，在技术的更新迭代之下，HDMI接口也不断地进行升级转型，先当前最新的HDMI接口，其单通道最大分辨率可以达到4096×2160p/60Hz，最大带宽可以达到18Gbit/s，最大色深也能够稳定在48bit/px。

四、融媒体背景下4K视音频信号传输未来的发展

4.1与“5G+AI”结合实现万物互联

5G信号传输技术目前已经实现从人人连接转变为人物连接、物物连接，从而建立一个人与人、人与物、物与物全面互联的时代。5G的传输速度超过10Gbps，每秒的下载速度可以超过1.25GB，是目前使用的4G网络的几十倍乃至上百倍。在4K信号传输中，5G可以帮助其实现更快速度、低延时、低耗地运行，同时5G的泛在网是实现4K超高清视频传输的重要保障。将4K与5G、AI人工智能技术结合起来，就等同于是以智慧物联改变世界、改变生活。通过技术互联，“5G+4K人类的生活中充满智能与高科技，许多事情可以以互联技术代替去实现。比如说在家庭安全防御领域，5G可以实现实时监控视频信号传输，几乎毫无延时，同时5G使用的成本目前也正在下降，可利用门槛越来越低，这也可以节省4K信号传输建设成本。

4.2升级视音频信号接口

信号接口作为音视频传输的重要环节，在4K信号传输系统建设中需要重视。在全系统光纤集成设计时引入 Dante 接口，可以为光纤网络交换机提供良好的运行环境， 在管理控制系统的作用下能够实现统一调度， Dante 接口可以实现对音频信号的高效传输与分配作业，精简了所需的音频信号转换设备数量，同时也避免了阻抗、隔离等较为棘手的问题，借助于网络的方式便可以实现全系统的音频信号调度，此时系统具有更高的灵活性。

4.3应用SDN与PTP

4K视音频信号传输虽然目前已经优势凸显，具备较高的传输速度，但是速度不是唯一的衡量标准，传输的质量才是最为重要的因素，因此要十分重视4K音视频传输的质量问题。为了保证信号传输的质量，可以在其中使用SDN技术，SDN指的就是以Emulex网络为基础，通过充分利用OPen Flow技术，彻底分离网络设备控制面和数据面，能够实现精准控制网络流量，保障网络具有较高智能化的一种软件定义网络。此外，PTP也是一种保证音视频传输技术的重要网络，它是建立在以太网基础上，具有异步特性的一种协议，具有很强的精密性，可以有效同步以太网中的各个时间节点，从而保证信号的各个节点的质量传输，进一步提高4K音视频信号传输的精密性、精准性，有助于保障4K音视频信号传输具有较高的质量水平。

4.4向IP系统转换

IP系统技术与SDI系统技术都是4K视音频信号传输中的重要技术手段。但是由于SDI很久以来都是主流传统的视音频传输系统，在很长时间的发展中该技术已经比较成熟，大量的实践之下其中存在的问题也比较少，因此我国目前大部分的电视还是在使用SDI 系统。此外，在SDI技术之下，信号的传输是没有进行压缩的，为此信号的质量也相对较高，在实际的视频播放过程中很少会出现明显的信号传输问题比如延迟、丢帧。SDI技术同时也对视频制作人员提供很多便利。综上所述，基于SDI技术的自身优势以及普遍应用，目前应用比IP技术更多。为了促进4K音视频传输技术的发展，要更加重视IP系统的建设，要向着IP技术的方向去发展。IP技术虽然不及SDI技术的成熟，但是与SDI相比也具有很多的优势，例如应用IP技术可以降低信号传输系统的建设成本，具有更强的灵活性，可以通过节省空间给后续的升级提供条件，具有可扩展升级性，在融媒体背景下，不论是受众还是用户都具有个性化需求，IP技术系统的建设就可以有效地满足人们的个性化需求。

五、结束语

目前在融媒体背景下，国内的4K视音频传输系统建设尚处于发展初期，其内容的建设、技术升级以及运营管理各个环节都还需要进一步地探索，逐步实现发展。随着信号传输技术的不断发展，目前市场上已经出現8K传输技术，这可以看出4K信号传输的技术面临严峻的挑战。为此，相关研究人员要善于利用全系统光纤集成与SDI传输技术、IP系统等，为实现4K视音频信号在融媒体时代下的高效传输创造更加有利的条件。同时，4K视音频传输技术还要结合中国的实际国情，立足于实际，严格遵守国家的相关要求，运用SDN与PIP，保障信号传输的质量;促进5G、AI等技术和4K技术的融合，推动4K视音频信号传输技术的可持续发展。

参  考  文  献

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