超高清崛起，信號(hào)處理產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新階段

    3月，工信部、國(guó)家廣播電視總局、中央廣播電視總臺(tái)印發(fā)《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2019-2022年）》�！�—這一規(guī)劃被認(rèn)為是吹響了超高清產(chǎn)業(yè)從“概念”到“應(yīng)用落地”的集結(jié)號(hào)，至少涉及萬(wàn)億以上投資、4萬(wàn)億元以上產(chǎn)值；包括采集、制作、傳輸、呈現(xiàn)、應(yīng)用等五大產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)；數(shù)百家企業(yè)、百萬(wàn)行業(yè)從業(yè)人員的“新一輪”視聽(tīng)大戰(zhàn)已經(jīng)開打。

    超高清產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且粋�(gè)涉及硬件、軟件，電子、半導(dǎo)體、信息與通信產(chǎn)業(yè)，從傳感器到顯示器的廣大范疇。但是，這個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)鏈，卻也有瓶頸式的“應(yīng)用節(jié)點(diǎn)”：這就是信號(hào)的傳輸與處理。這一關(guān)鍵點(diǎn)，就如同沙漏和啞鈴結(jié)構(gòu)的中間點(diǎn)，牢牢掌控全局應(yīng)用的“調(diào)度”。亦因如此，超高清產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必然成為信號(hào)傳輸與處理產(chǎn)業(yè)的一場(chǎng)“饕餮盛宴”。

    超高清的沙漏中間點(diǎn)：信號(hào)傳輸與處理

    在剛剛結(jié)束的2019年春運(yùn)中，超過(guò)30億人次，再次感受到了“人流大軍”的壓力。其中，火車站依然是“人�！钡臉�(biāo)志——因?yàn)椋瑹o(wú)數(shù)的鐵路網(wǎng)絡(luò)，最終的服務(wù)都要“擁擠”到幾個(gè)巨大的樞紐車站。

    視頻應(yīng)用系統(tǒng)也是類似的結(jié)構(gòu)。例如，一個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，無(wú)論后邊的應(yīng)用系統(tǒng)分成多少層次、前端的傳感器有幾千幾百——這些信號(hào)的都要經(jīng)過(guò)一個(gè)中央調(diào)度結(jié)構(gòu)：即傳輸與信號(hào)處理系統(tǒng)，而且最核心的莫過(guò)于“巨型的信號(hào)交換機(jī)和切換矩陣”。

    對(duì)比傳統(tǒng)信號(hào)而言，超高清4K/8K信號(hào)的數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)劇烈：4K內(nèi)容的像素規(guī)模至少是1080p的四倍以上、8K更是達(dá)到1080p標(biāo)準(zhǔn)的16倍以上。而目前，視頻傳輸與切換設(shè)備主要普及的是1080p標(biāo)準(zhǔn)，大部分傳輸協(xié)議和編碼技術(shù)均是為1080P信號(hào)準(zhǔn)備的。即便考慮H.265編碼，乃至未來(lái)更為先進(jìn)的編碼壓縮技術(shù)，傳輸與切換系統(tǒng)在超高清時(shí)代的“帶寬增量”依然驚人。

    同時(shí)，超高清不僅僅是像素?cái)?shù)量的增加。在很多領(lǐng)域而言，是根本畫質(zhì)質(zhì)量的變化。國(guó)家超高清標(biāo)準(zhǔn)中就包括了“高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）、寬色域、三維聲、高幀率、高色深”等要求——這里的每一個(gè)新的畫質(zhì)要求，都意味著增加更多的“信息量”、需求更大的傳輸帶寬和切換系統(tǒng)背板帶寬。

    即1080p傳輸和切換可能只需要4Mbps；4K系統(tǒng)則需要40 Mbps；更高級(jí)的8K系統(tǒng)則需要150 Mbps——這是數(shù)量級(jí)式的跳躍。更是視頻通信歷史上前所未有的“帶寬需求”大跨越。

    從傳輸與信號(hào)處理產(chǎn)業(yè)的歷史看，每一次“視頻清晰度”的提升都會(huì)是一場(chǎng)巨大的“技術(shù)創(chuàng)新”革命。標(biāo)清到高清時(shí)代是如此，高清到全高清時(shí)代也是如此。而全高清和4K的信息量差異，幾乎相當(dāng)于標(biāo)清到全高清的差距：更不要說(shuō)國(guó)家明確提出“4K先行、兼顧8K”的目標(biāo)。如果按照實(shí)現(xiàn)8K的傳輸和切換需求看，這次信號(hào)傳輸與處理產(chǎn)業(yè)面對(duì)的將是“前所未有”的巨大跨越，也就意味著巨大的創(chuàng)新機(jī)遇。

    更為重要的是，超高清時(shí)代視頻的應(yīng)用也會(huì)越發(fā)多元化。例如醫(yī)療領(lǐng)域的遠(yuǎn)程手術(shù)、智能駕駛領(lǐng)域的車聯(lián)網(wǎng)等等——這些應(yīng)用需求在“實(shí)時(shí)性能”上的要求，是此前視頻產(chǎn)業(yè)從未出現(xiàn)過(guò)的。保證傳輸和切換實(shí)時(shí)性，就需要更多的帶寬冗余、更高的處理與運(yùn)算速度，要極大程度的消滅信號(hào)處理過(guò)程中的“擁堵”現(xiàn)象。

    可以說(shuō)，面對(duì)超高清的崛起，信號(hào)處理行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上升空間是“數(shù)量與質(zhì)量”雙重高標(biāo)準(zhǔn)的。實(shí)現(xiàn)帶寬數(shù)量的增長(zhǎng)，也許還有“堆疊”式的偷懶辦法；實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性這種質(zhì)量要求卻必須比拼硬功夫——這對(duì)信號(hào)傳輸和處理產(chǎn)業(yè)而言，將是巨大的挑戰(zhàn)。

    光纖+5G的廣域傳輸結(jié)構(gòu)與軟件定義網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

    在超高清時(shí)代，信號(hào)傳輸和處理的發(fā)展，離不開嶄新技術(shù)力量的加持。國(guó)家超高清產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中也明確提出光纖+5G+軟件定義網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用概念。

    首先，光纖網(wǎng)絡(luò)無(wú)疑是廣域傳輸?shù)奈ㄒ贿x擇，同時(shí)也是短距離有線傳輸?shù)淖罴堰x擇之一。對(duì)此，在超高清視頻最重要的應(yīng)用系統(tǒng)，廣播電視領(lǐng)域，國(guó)家提出了“推進(jìn)有線網(wǎng)絡(luò)IP化、光纖化進(jìn)程”的具體技術(shù)指引，指出未來(lái)廣電網(wǎng)絡(luò)一定是光纖介質(zhì)、IP化組織和管理的體系，這也意味著三網(wǎng)融合發(fā)展進(jìn)入嶄新的“全I(xiàn)P”概念時(shí)代。

    第二，5G網(wǎng)絡(luò)是超高清系統(tǒng)應(yīng)用的重要場(chǎng)景。作為一種高速無(wú)線接入傳輸系統(tǒng)，5G網(wǎng)絡(luò)可以為移動(dòng)的、非接觸式的應(yīng)用提供超高清傳輸保障，并成為特種應(yīng)用體系，如廣電直播、車聯(lián)網(wǎng)等提供堅(jiān)強(qiáng)通信支撐。不過(guò)，不同于光纖通信技術(shù)的高度成熟，5G本身還屬于“建設(shè)早期”階段，短期內(nèi)5G對(duì)超高清市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展影響還難以發(fā)揮。但是，長(zhǎng)期看，5G一定是超高清視頻產(chǎn)業(yè)的左膀右臂。

    第三，SDN/NFV（軟件定義網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）會(huì)是超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必備技術(shù)。這一技術(shù)主要涉及網(wǎng)絡(luò)資源的使用和調(diào)度問(wèn)題�；�本思路在于物理網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越龐大和復(fù)雜，其上運(yùn)行的功能日益多樣，直接的物理資源調(diào)度越發(fā)困難。所以采用軟件定義和虛擬化的方法，在一個(gè)通用物理網(wǎng)絡(luò)上形成“感知層的某一功能的專屬虛擬網(wǎng)格”，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用指揮和調(diào)度負(fù)荷的可控性。這一技術(shù)的發(fā)展有利于專用視頻應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)利用通用互聯(lián)網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)資源；也有利于在大型專用視頻網(wǎng)絡(luò)體系中開辟面向具體應(yīng)用的小型業(yè)務(wù)單元。

    總之，圍繞滿足4K和8K視頻傳輸?shù)牡蜁r(shí)延、高寬帶、高可靠、高安全應(yīng)用需求，傳輸技術(shù)和應(yīng)用層技術(shù)都需要不斷的創(chuàng)新。數(shù)據(jù)量和規(guī)模的爆發(fā)增長(zhǎng)，為傳輸與切換調(diào)度設(shè)備技術(shù)產(chǎn)業(yè)提出了新需求，開創(chuàng)了新市場(chǎng)，增加了附加值。

    多元應(yīng)用場(chǎng)景概念下，信號(hào)傳輸與處理的大市場(chǎng)

    超高清視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不僅僅是即有應(yīng)用部門的“提質(zhì)增效”，也是視頻應(yīng)用領(lǐng)域和范疇的巨大擴(kuò)張機(jī)遇。專家認(rèn)為，隨著視頻采集、傳輸，特別是智能技術(shù)的發(fā)展，行業(yè)應(yīng)用模式的多樣化、應(yīng)用范疇的擴(kuò)張化，是巨大機(jī)遇。

    國(guó)家超高清視頻行動(dòng)計(jì)劃指出，在廣電、文娛、安監(jiān)、醫(yī)療、交通和工業(yè)等6個(gè)領(lǐng)域，超高清視頻都有巨大的應(yīng)用需求。其中如文娛等領(lǐng)域內(nèi)部，依然可以細(xì)分眾多的不同應(yīng)用類型，比如“超高清教育平板、投影儀、會(huì)議平板、交互智能終端等教學(xué)產(chǎn)品的研發(fā)及應(yīng)用，推動(dòng)超高清視頻技術(shù)在數(shù)字博物館、鑒真防偽、藝術(shù)鑒賞等領(lǐng)域的應(yīng)用”等等。

    基于應(yīng)用場(chǎng)景的多元化，超高清的參與主體、需求設(shè)備也是多元化的。比如教育領(lǐng)域的錄播產(chǎn)品，奧威亞已經(jīng)率先推出超高清4K產(chǎn)品；博物館領(lǐng)域京東方在推動(dòng)超高清4K/8K在博物領(lǐng)域的應(yīng)用；小鳥信號(hào)處理產(chǎn)品則特別注重對(duì)“即有項(xiàng)目升級(jí)”的平滑兼容與改造應(yīng)用……可以說(shuō)，超高清產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在推動(dòng)“信號(hào)傳輸和處理”技術(shù)與設(shè)備“性能提升”的同時(shí)，也為“應(yīng)用范圍”擴(kuò)張?zhí)峁┝穗y得的機(jī)遇——超高清應(yīng)用范圍有多廣，就意味著信號(hào)處理產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)增量有多大。

    綜上所述，超高清產(chǎn)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃的推出是信號(hào)傳輸和處理產(chǎn)業(yè)面臨的一場(chǎng)巨大機(jī)遇。以高帶寬、實(shí)時(shí)性和廣泛應(yīng)用場(chǎng)景為代表，充分利用眾多新技術(shù)、新理論的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新大戲已經(jīng)拉開帷幕。信號(hào)處理產(chǎn)業(yè)亦將因此進(jìn)入又一個(gè)黃金發(fā)展期。