超高清电视广播进展顺利，但实际商用仍需苦等数十年

日本广播公司将Super Hi-Vision，即达到8Kx4K(7680x4320像素)超高分辨率的数字广播，看作是下一代消费类电视的显示标准。现在，通过展示关键组成系统的工作原型，他们向这一愿景又迈近了一大步。

但是现在千万别为了买这样的电视而开始存钱，因为该技术投入市场可能还需要几十年的时间(允许有几年的误差)。另外，在这个通信、广播和信息技术各自发生转变的危险时期，整个行业不禁发出这样的疑问：再过20年或更长时间，消费者还需要这样的技术吗？

然而无论怎样，Super Hi-Vision的技术指标仍然令人心动，其分辨率为7680x4320像素，是目前HDTV(1920x1080)的16倍。作为日本唯一的公共广播公司，NHK在过去两年内分别在不同场合展示了Super Hi-Vision，其中包括：日本2005爱知世界博览会、拉斯维加斯NAB2006、阿姆斯特丹IBC 2006，以及日本幕张的CEATEC 2006。在这些展示中，NHK使用的是450和600英寸的大屏幕。

“我们一直借助大屏幕来表现Super Hi-Vision的高质量画面，所以大家可能会误以为该系统仅适用于大型公共场合。事实并非如此。”NHK科技研究实验室主任Kenkichi Tanioka指出，“NHK是家电视广播公司。我们真正的挑战是如何将这些令人赞叹的清晰内容带给千家万户。”

但是在展望长期远景时，数字媒体评论家兼日本图像质量工程师协会副会长Reiji Asakura表示：“没人知道下一代广播该是什么样子，甚至是否真的需要下一代系统也尚无定论。”在NHK于60年代开发其最初HDTV技术时，这些未知数也是存在的。所以，研究工作不应基于市场需求，而是要为未来播下种子。这可能是一项太过前瞻的努力，但也许只有NHK有足够资源来实现这一切，从内容和媒介到研究力量。

“目前的HDTV对高达65英寸的显示器来说都是够用的。但是如果是用于更大的显示器，那么迟早都需要更高的分辨率。”Asakura认为。

NHK的负责人表示，根据其以往开发HDTV的经验，一种广播系统从开发到被接受大概需要30年的时间。NHK于1969年开始研发HDTV；1989年首家开始提供模拟HDTV广播；直到2000年，NHK开始在日本进行卫星数字HDTV广播，整个过程历经31年；随后，也就是在2003年，NHK通过与一些私营电视台合作，开展了地面数字电视广播；到2006年12月，地面数字HDTV服务才覆盖到日本的每个角落。

根据上述的30年周期理论，既然NHK于1995年开始Super Hi-Vision的研究，那么该技术大约会在2025年就绪。

“我们相信，Super Hi-Vision将是终极的2D广播系统。但这并非我们的最终目标。下一个到来的可能是一种3D电视广播。当我们实现Super Hi-Vision广播后，我们还希望能够实现自然、眼睛很容易适应的3D电视广播。”实验室主任Tanioka表示。

NHK的研发计划基于其对广播业的强大信心，这样的信心甚至出现在20多年前。“我们相信，电视广播将继续发挥作用。”该实验室的计划和事务总监Hideki Suganami表示，“质量和可靠性是广播领域不懈追求的目标，特别是对一家公共广播公司而言更是如此，我们一直提供满足这些需求的服务。我们不认为会有什么东西能轻易取代广播。”

近距离观察

在16:9的屏幕上，Super Hi-Vision提供8K×4K图像，以逐行模式提供60帧/秒的扫描速率，并带有22.2模式多声道。其传输方法尚未明确，但设计初衷是为观众提供强烈的真实感。为使观众有身临其境的感受，赏心悦目的水平观看角度应设为100度。这意味着，按照标准建议观看距离是显示器高度的0.75倍计算，NHK得到家用Super Hi-Vision显示器的标准尺寸应为100英寸。因此，观众必须距离显示器大约1米远。

在这些前提下，观众欣赏8K×4K图像时，不会看到单独像素。“从人眼视觉特征的角度出发，该规范被规定为终极分辨率。其像素数是目前HD规范的整数倍，即在水平和垂直方向分别是HD的4倍。这使得制式转换、保持后向兼容，以及搭建硬件变得容易。” Suganami解释说。

Super Hi-Vision的核心技术

为展示该技术的潜力，NHK实验室在其开放展厅演示了广播Super Hi-Vision电视节目所需的核心技术，其中包括：输入(一部照相机和一个图像传感器)、数据处理(H.264编解码系统)、发射(模拟21GHz卫星中继发射)和输出(显示技术和投影机系统)。

-输入：一个获取完整8K×4K分辨率图像的3,300万像素图像传感器。该传感器由NHK和一家美国风投公司联合开发，后者显然与前Photobit(被美光收购)公司有关联。今年的原型设计仅能捕捉单色视频图像，下一步，研究人员计划在传感器上放置一个棱镜，以捕捉包括红、绿和蓝三色的图像，并用这三种成像器打造一款彩色照相机。

-压缩/解压缩：同富士通实验室合作，NHK开发出基于MPEG-4 AVC/H.264的实时编码和解码的原型系统。编码器和解码器各有16个处理单元。为实现快速算法替换，处理单元采用FPGA实现。

原始的24Gbps Super Hi-Vision信号在编码器内的并行化处理单元被分成16个数据流，并被送进16个编码单元。信号被实时压缩200倍，达128Mbps；接着，再由一个广播系统对其进行处理。

在实际广播中，信号将被发送至卫星，然后回传至家中的解码系统。在演示过程中，信号被送至模拟卫星系统，然后再传至有镜像结构(带16个处理单元)的原型解码器系统。在16个处理单元内对16个数据流进行解码，然后还原为一个Super Hi-Vision信号。

-发射：NHK打算利用一个21GHz带宽的卫星信道将节目传至家中。该21GHz频段分配给广播使用，而且为未来使用做了预留。

NHK研究人员为模拟卫星发射准备了宽带调制器原型，该原型可处理多个Super Hi-Vision信道，能在21.85GHz频段上以300MHz带宽将500Mbps信号发送上卫星。卫星上安装有一个行波管原型，用来对信号进行放大，并通过固定在卫星上的天线来回传信号。家庭中通过一个约2英尺的抛物线状天线来接收信号，然后在宽带解调器内对该信号进行解调制。解调制采用了正交相移键控方法。“该信号实际上通过一条模拟卫星通道进行了发射和接收，但还没有出现用于家庭的Super Hi-Vision显示器。”一位发言人指出。

为验证通过实际卫星的发送情况，NHK和日本国家信息和通信技术研究院(NICT)将利用WINDS卫星进行实验，这是一颗预计于明年3月发射的用于超高速数据传输的卫星。

-显示器：目前为止，家用显示器，甚至是实验室显示器，都还无法提供8K×4K的分辨率。为在100英寸显示器上实现如此高的分辨率，一个像素应只有0.3×0.3mm(即目前50英寸HD面板像素大小的一半)。目前最小的像素出现在一款由NHK、先锋、Noritake和NBC开发的144×81像素6.5英寸等离子面板中，像素大小为0.3×0.3mm。借助如此小的像素，该显示器通过在面板内使用氖-氙气体，能达到1.1流明/瓦的发光效率。

日本的JVC公司正在与NHK合作开发一种具有高动态范围的Super Hi-Vision前投式投影仪。该设备分两级处理图像数据：第一级，利用3个I-DLA器件分别处理红、绿和蓝三色；用另一个器件进行第二级亮度处理。与现有的前投式投影仪几千比1的对比度相比，该原型投影仪的对比度达1百万比1。特别改善了黑暗区域的色调再现。

该原型投影仪包括两个系统以生成Super Hi-Vision分辨率，下一步的目标是用一个系统显示8K×4K图像。

-生产：为平稳地将来自不同地点的节目发送至广播电台，NHK开发了一个光纤传输系统，无需压缩就能输送一个基带24Gbps Super Hi-Vision信号。

在传输系统中，数据被转换为3个不同波长的10Gbps信号，并采用密集波分复用技术在一条光纤线缆中进行多路传输。当采用两个放大器进行中继时，该系统据报道能把Super Hi-Vision信号送至186英里以外。

积极推广

NHK正在全球标准化机构内为Super Hi-Vision构建一个生态系统。去年，NHK成功地使其视频格式(7,680x4,320像素)ITU-R BT.1769标准获得批准，成为国际电信联盟(ITU) BT.1769标准中的大屏幕格式之一。该大屏幕标准包括了4Kx2K (3,820x2,160)和8K×4K (7,680x4,320)。

NHK还参与运动图像和电视工程师协会(SMPTE)的活动，该组织是广播设备标准化领域内一个有影响力的技术社区。它提议将Super Hi-Vision纳入SMPTE的讨论日程。

NHK实验室还与其它相关行业进行了合作。

作者：原好子