【流媒体网】消息：当前，我国4K终端产品供给能力已大幅提升，下游的终端商借4K浪潮正在实现快速升级，不过与发达地区相比，中国4K产业链发展面临上游内容不足的现状。4K风口来袭，4K产业链上下游如何拥抱机遇、迎接挑战，成为各家企业共同关注的话题。本次“视频体验联盟全4k”论坛聚焦用户体验的核心问题，探讨当前各企业在4K方面的进展，以及对视频体验联盟的工作开展有何诉求。

　　2017年11月9日—10日，以“新电视、新娱乐、新传媒、新生态”为主题的流媒体网第十四届电视新媒体高峰论坛在长沙举行。9日下午，由中关村现代信息消费应用产业技术联盟、视频体验联盟、流媒体网主办的，主题为“新标准，新体验—视频体验联盟全4k”的分论坛上，视频体验联盟副秘书长、中国电信上海研究院视频技术架构师罗传飞进行了主题为《全 4K，视频体验的新时代》的演讲。

　　以下为演讲全文：

　　感谢大家!我是中国电信上海研究院的罗传飞，这里有很多新朋友也有很多老朋友，今天跟大家分享的主题是Full 4K视频体验的新时代，首先感谢联盟平台，希望借助联盟平台和新老朋友一起推动用户的视频体验，从高清时代迈入全4K一个视频体验的新高度、新时代。我们从事的工作主要依托在两个单位，第一个是中国电信上海研究院，智慧家庭开放实验室，还有一个智慧家庭产业联盟，希望行业的从业人士能积极参与到我们这个联盟和实验室。

　　体验质量顾名思义就是Quality of Experience，ITU SG12给的定义是，最终用户对应用或者服务主观感知的总体接受度。欧洲qualinet给的定义是用户对应用或者服务的喜好程度，实际上表达的都是同一个意思，就是强调用户的感受。

　　具体到视频而言，主要是强调用户视觉、感知的满意度，实际上感觉这个东西大家觉得是很主观的，也是很玄的，不仅和实际状况相关，而且跟用户心理期望相关。我们认为QoE主观感觉和幸福感有很大的相似度，幸福感是现实和期望的差值，如果说现实生活还不错，但是期望很高，实际上他的幸福感也是不高的。同样道理，对应到视频体验，我们也是觉得对应的期望应该是来自两个层面，一个是横向比较，比真实世界的质量如何，比现有的最好的视频质量如何，还有一个是纵向的比较，与源端未经过系统处理前的质量比如何?整个视频从源端到终端呈现给用户以后损伤了多少?所以我们觉得所谓QoE，所谓跟期望相关的，我们认为这两点比较重要，一个是真实的源端质量，一个是跟现有的期望有多远。

　　影响视频感知质量的因素

　　那么我们来看一下，影响用户视频感知质量的因素到底是个什么情况?对于二维的平面视频而言，有五个主要的因素:首先是空间的分辨率，这个因素连老百姓都已经很熟悉，从标准清晰度到高清晰度，到4K、8K分辨率，像素数越来越多，代表的是视频画面空间的取样点越来越多。但是在空间分辨率上，人眼视觉特性是非线性的，实际上存在一个边际递减的效应，从标清到高清的提升，处在视觉敏感区，人眼有一个“惊艳”的提升感知。具体量化而言，主观评分大约有1个MOS分的提升，但是从高清2K分辨率到4K、8K的分辨率，进入到了人眼的视觉非敏感区，人眼所能感知的提升不再惊艳，具体量化而言，主观评分大约有0.3-0.5MOS分的提升。这还跟用户所用的电视机大小有关，与用户对4K视频的期望有较大的差距，所以仅在空间分辨率提升的4K，用户的体验感知不明显，幸福感不高，失望比较大。不得不让产业人员从别的维度去思考，传统而言，在时间分辨率和量化精度、颜色空间上，可以进一步改善视频的感知质量，比如说流畅度更好了，由运动模糊、视频闪烁带来的问题有改善了，由于量化比特数多，量化噪声减轻，banding条带效应没有，色彩还原度更准确，等等。但是实际上，这些改善都已经是落在了人眼视觉特性中的非敏感区。有提升，但不惊艳!还有没有处在人眼视觉敏感区的因素呢?研究人眼发现还有一个动态对比度，宽容度的因素，现有视频属于标准动态范围SDR，在10的3次方比1范围，远远低于人眼的视觉感知范围，更不用说真实景物的亮度范围，大约在10的15次方。这里我们考察了真实世界，人眼的感知质量的情况，也就是期望的最高情况。

　　这里我们再来看看，现有的高清体验处在什么情况，高清的定义根据ITU-R BT.801和BT.709定义的高清系统：一个正常视力的用户处在距显示屏幕高度三倍(3H)的距离上观看，应该获得有如观看原始景物或表演时所得到的印象。这里还有一个人眼分辨力极限的问题，通常认为正常人眼的分辨力极限是1分，也就是说两个像素点与人眼形成的夹角小于60分之1度的话，人眼就区分不清了。根据高清的定义和人眼的分辨能力，制定的高清制式功能及技术参数在保证用户最佳清晰度体验的基础上，最大可获得水平 30 度左右的视觉视角(FOV)，在2米左右的观看距离，所能支持的最大屏幕尺寸是50英寸左右。这就是高清体验，2米的距离，最大50寸的电视，水平30度、垂直20度的视野范围。当用户家里的电视尺寸从30寸、到40寸、到50寸的时候，用户的体验一直在提升，更大的FOV，更大的临场感，画面清晰没有模糊。

　　但是随着用户家里电视尺寸进一步变大，到60寸以上的时候，发现体验的提升受到影响，画面是大了，但是画面模糊了，尤其是看标清的时候，简直是惨不忍睹，不可接受!高清也没有以前感觉那么高清了。实际上这些就是高清体验的局限，高清已经无法支持更大的屏幕，无法进行更真实的画面重现，无法提供更具沉浸感的体验。

　　因此，有了超高清。超高清是怎么定义的呢?根据ITU-R BT.2020的定义，UHD系统相比高清系统能支持更大的屏幕，更高的空间/时间分辨率，更广的色域，更宽的动态范围，提供更具沉浸感和真实感的视觉体验。这是超高清的定义。那么UHD的技术参数是什么呢?包含了UHD-1 Phase1和Phase2，UHD-2阶段包含了4K、8K。还与OTT互联网视频常用的超清术语混淆，流畅、标清、高清、超清，超高清显然无法代言一个新体验时代的期望。4K从12年起经过电视机产业持续多年的培育，“4K”已经深入人心，但是“4K”相对高清1080而言，仅指分辨率的指标，处在人眼视觉非敏感区，提升有限，大家都比较失望，也难以承载一个新体验时代的期望与技术内涵。那么好，咱们不是还有一个视觉敏感区的维度吗?动态对比度范围。但是动态对比度范围还需要更多的量化比特和更大的颜色空间来支持，因此天然的就是需要五个与视频质量相关的因素都要一起提升，那不管是4K还是HDR都已经无法涵盖，因此“Full 4K”，全4K意味着更全的质量因素和技术维度，支持更大的屏幕、更高的分辨率、更好的像素，更容易承载一个极致体验的期望。

　　那么什么是全4K体验呢?

　　我们认为，全4K体验第一个目标是达到更具真实感，也就是说全 4K 体验需要解决高清体验时代由于动态范围和色域受限所带来的问题，使画质更接近真实世界，高清体验的第一个显著问题是动态范围受限，人眼从屏幕上看到的画面与观看真实场景相比还有明显的差异，体现为亮区不够亮，暗区不够暗，细节和层次都不如实际场景丰富。从而让人感觉画面不够真实、不够生动。另一个局限在于色域受限，709 色域仅为人眼感知能力的一个小子集，不能表达真实的世界。

　　全4K体验的第二个目标是要解决更具沉浸感，也就是说要在保证人眼感知清晰的基础上支持更大尺寸的电视，从而支持更大的用户视觉视角(FOV) ，给用户更高的临场感和沉浸感。 实际上从体验角度而言，目前高清的视觉视角也是处在敏感区内，从30度提升到60度，感知非常明显，但是从观看电视的情况而言，往往我们离电视机的观看距离是固定的，一般家庭都在2-3米之间，这就决定了当电视机大于50-60寸时，高清1080的分辨率开始拖后腿了，视角变大了但是清晰度下降了。

　　第三点，全4K体验应该具备普适性，也就是说引入全4K规格以后，用户从家里普通电视上也应该得到体验的改善。电视显示能力新、能力好，具备HDR的功能，那自然体验的提升是最大的，但是电视不变，采用了全4K终端收看了全4K的内容，感知体验也应该要有所提升。因为这很重要，全 4K 体验的使命是提升用户视频体验的新高度。但不可回避的是内容与终端的升级换代是一个长期的过程，全 4K 体验的目标需要把电视和内容的能力发挥到极致 。

　　第四点，我们觉得全4k体验应该具备良好的操作性，比如说HDMI输出的自适应能力，需要自动识别显示设备的能力，进行适配输出，不能因为引入新的技术规格导致影响用户观看体验的异常现象，比如黑屏、比如帧率变换等等导致的问题。

　　Full 4K技术参数的定义

　　那么这里我们来看一下全4K的技术规格，很明显，全4K的定义是涵盖了六个维度的综合。从空间分辨率上，应该是从2K提升到4K，关于8K的问题，我们认为一方面目前电视的显示技术还不具备，另一方面8K在家庭电视的应用可能没有普遍性。从时域分辨率上，应该是要支持到50/60帧，更高的帧率，目前无论从显示设备还是内容的就绪程度上看，都不太具备。从量化精度上，10bit是刚需，因为只有10bit以上才能很好的支持更高的动态范围。高动态对比度和宽色域是提升真实感的主角，显然要支持。最后，声音也是一个很重要的体验因素，立体声、环绕声到3D全景声，一直在伴随着视频技术的演进。

　　全4K的体验效果是什么样的呢?很明显，我们讲了在保证清晰度的情况下，支持画面更大、视角更大，沉浸感更好。这是高清的画面和视角，这是全4K的画面和视角。我们也讲了，画面更大视角更大，是需要电视屏幕更大，是要成本的，如果用户电视尺寸不变，那应该是怎么样呢，我们说应该是更真实的感觉，画面通透、层次分明、色彩饱和、真实。

　　到这里，大家都清楚，全4K技术的核心是高动态范围和宽色域。这是由于原有的SDR标准基于传统CRT显示能力制订，在今天拍摄设备和显示设备能力都已经大幅度超越CRT技术指标的条件下，SDR标准制约了视频质量的提升，需要升级到更符合人眼感知的HDR标准。

　　那么高动态范围和宽色域的技术核心又是什么呢，我们认为是mapping是映射，对比度的映射Tone-mapping，颜色空间的变换。这里我们说了自然景物的亮度对比范围在10的15次方比1，人眼能感知到的范围在10的12次方比1范围，高动态范围是把自然景物的对比度映射到10的5次方比1范围进行记录、编辑、制作，在这里有一个grading的处理，导演或者后期人员会对着一个监视器进行色度、亮度、对比度一系列的调整。然后进入编码传输解码环节，这里涉及到OETF/EOTF电光/光电转移特性曲线，涉及到比特数据的分配，SDR和HDR的兼容互补等等。最后就是显示环节，显示端最为复杂最为不可控，有各种能力、时代不一样的电视，但是目标是要把每一个显示设备的能力发挥到最好。在这个端到端的处理里面核心的就是如何保证大范围的动态对比度和颜色，结合用户的显示能力，最佳的呈现出来，每一个环节都存在re-mapping，每个环节处理不当，就全功尽弃。

　　总体而言，目前整个产业可以看到两类解决方案，一类是基于静态元数据或者就没有用元数据的蓝光联盟/HDR10和BBC/NHK的HLG，这是目前技术、标准、工具、设备、产品、内容、生态都相对成熟的方案。另一类是更高规格的基于动态元数据的dolby vision、hdr-sl1、hdr10+，至少目前看下来这类方案在标准层面、工具层面、芯片支持、生态层面各自尚存在不足。

　　目前中国电信和联通已经初步完成全4K(一阶段)技术标准验证与制定，我们在做这个工作的时候，也和产业界的伙伴反复交流沟通过，主要考虑了几个原则：1、符合未来3-5年视频规格、显示能力演进趋势；2、新功能的引入要带来新体验的提升，同时后向兼容；3、以成熟标准为基础、市场接受度为辅，适度引导。目前已经完成对全4K芯片的功能要求，也初步进行了第一次测试认证，简单介绍一下，1、我们的测试分为功能和性能部分，总分50，其中HDR2SDR的性能占到24分，2、重点在mapping国内外标准组织N/A部分，3、我们将复杂的主观评测分解为12个观测点，每个场景去与标准HDR效果对比。总体而言，测试结果还不错，mapping到SDR以后平均基本上可以达到70% HDR的效果。当然还有一些问题，色偏比较严重等等，我们也已经提出让芯片优化的建议和要求。

　　总的来说，这个全4K的标准，我们主要集中在考虑，如何适配现阶段用户家里各种各样能力不一的电视，让这些电视都能有所提升。因此对芯片的要求，我们提了三个层面的要求，首先是要正确处理HDR信号，其次是要优化HDR处理，最后是要上升到创造层面，在mapping处理上要充分利用现有SDR电视机的能力，呈现接近HDR的视觉效果。这实际上是可以做得到的，我们有更好的转移特性曲线和更多的比特数据，就有更大的空间来分配动态对比度的关系，从而让人眼感觉更真实自然。

　　携手合作开创Full 4K体验时代

　　从全高清体验进入到全4K体验时代，是产业的责无旁贷的责任，这里引用习大大在刚刚上海召开的第二届质量大会的话，提高质量才能改善供给引领未来，提高质量是实现对美好生活的向往。视频行业的从业者，要推动全4K体验时代的来临，现在需求与技术已经完备，从应用标准上，我们正在推动全4K体验及功能要求成为联盟的、行业的标准，从基础芯片上，我们开展了全4K芯片功能及性能认证测试。现在我们也正在开始对全4K智能机顶盒提出要求和进行测试。我们还需要继续对全4K内容提出质量指标要求，对全4K业务、网络及运营系统提出要求。这样从下到上，从端到端，我们希望打造全4K-inside的烙印，我们还希望通过视频体验联盟进行质量的评估，凝聚行业的洪荒之力，开创一个新的体验时代。

　　全4K体验后的思考，这里我简单说一下，因为这个也是我今年花费比较大的精力在推动一件事情，从技术要素上看，我们觉得全4K已经是电视体验的极致，但是可能大家都想到了我们所有的推导都是基于人眼在2-3米的距离上观看电视屏幕，用户看电视有2—3米的物理距离，制约了体验的进一步提升，但是我们戴上头盔以后2—3米的距离缩短了，变成近眼显示的距离，由于这个物理距离打破，以后我们戴上这样一个头盔所需要的分辨率，4K就远远不足了，可能8K也仅仅是起步，甚至后面要更高了，12K、16K这样的需求，但是用户戴上这个头盔以后能给用户带来的体验也不仅仅是看电视的体验了，而是可以营造一种虚拟影院，等同于去看IMAX大屏幕的感觉，也就是说结合虚拟现实的到来，头戴设备可以进一步提供高分辨率、大视角的巨幕显示，可以进一步推动视频的体验从电视进入到虚拟影院的体验，一个更为激动人心的新时代，正所谓过去未去，未来已来。

　　最后要感谢智慧家庭产业联盟4K极客工作组，感谢视频体验评估标准工作组的工作。是你们推动了行业的进步!谢谢大家，希望我们继续前进。

责任编辑：苗梦佳