忠义堂逆水寒
[行業資訊]超高清崛起,信號處理產業進入新階段
2019/3/18

3月,工信部、國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺印發《超高清視頻產業發展行動計劃(2019-2022年)》。——這一規劃被認為是吹響了超高清產業從“概念”到“應用落地”的集結號,至少涉及萬億以上投資、4萬億元以上產值;包括采集、制作、傳輸、呈現、應用等五大產業鏈環節;數百家企業、百萬行業從業人員的“新一輪”視聽大戰已經開打。


超高清產業鏈是一個涉及硬件、軟件,電子、半導體、信息與通信產業,從傳感器到顯示器的廣大范疇。但是,這個巨大的產業鏈,卻也有瓶頸式的“應用節點”:這就是信號的傳輸與處理。這一關鍵點,就如同沙漏和啞鈴結構的中間點,牢牢掌控全局應用的“調度”。亦因如此,超高清產業的發展,必然成為信號傳輸與處理產業的一場“饕餮盛宴”。


超高清的沙漏中間點:信號傳輸與處理


在剛剛結束的2019年春運中,超過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“人海”的標志——因為,無數的鐵路網絡,最終的服務都要“擁擠”到幾個巨大的樞紐車站。


視頻應用系統也是類似的結構。例如,一個監控網絡,無論后邊的應用系統分成多少層次、前端的傳感器有幾千幾百——這些信號的都要經過一個中央調度結構:即傳輸與信號處理系統,而且最核心的莫過于“巨型的信號交換機和切換矩陣”。


超高清崛起,信號處理產業進入新階段


對比傳統信號而言,超高清4K/8K信號的數據流量增長劇烈:4K內容的像素規模至少是1080p的四倍以上、8K更是達到1080p標準的16倍以上。而目前,視頻傳輸與切換設備主要普及的是1080p標準,大部分傳輸協議和編碼技術均是為1080P信號準備的。即便考慮H.265編碼,乃至未來更為先進的編碼壓縮技術,傳輸與切換系統在超高清時代的“帶寬增量”依然驚人。


同時,超高清不僅僅是像素數量的增加。在很多領域而言,是根本畫質質量的變化。國家超高清標準中就包括了“高動態范圍(HDR)、寬色域、三維聲、高幀率、高色深”等要求——這里的每一個新的畫質要求,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背板帶寬。


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


從傳輸與信號處理產業的歷史看,每一次“視頻清晰度”的提升都會是一場巨大的“技術創新”革命。標清到高清時代是如此,高清到全高清時代也是如此。而全高清和4K的信息量差異,幾乎相當于標清到全高清的差距:更不要說國家明確提出“4K先行、兼顧8K”的目標。如果按照實現8K的傳輸和切換需求看,這次信號傳輸與處理產業面對的將是“前所未有”的巨大跨越,也就意味著巨大的創新機遇。


更為重要的是,超高清時代視頻的應用也會越發多元化。例如醫療領域的遠程手術、智能駕駛領域的車聯網等等——這些應用需求在“實時性能”上的要求,是此前視頻產業從未出現過的。保證傳輸和切換實時性,就需要更多的帶寬冗余、更高的處理與運算速度,要極大程度的消滅信號處理過程中的“擁堵”現象。


可以說,面對超高清的崛起,信號處理行業的技術標準上升空間是“數量與質量”雙重高標準的。實現帶寬數量的增長,也許還有“堆疊”式的偷懶辦法;實現實時性這種質量要求卻必須比拼硬功夫——這對信號傳輸和處理產業而言,將是巨大的挑戰。


光纖+5G的廣域傳輸結構與軟件定義網絡的應用


在超高清時代,信號傳輸和處理的發展,離不開嶄新技術力量的加持。國家超高清產業規劃中也明確提出光纖+5G+軟件定義網絡等應用概念。


首先,光纖網絡無疑是廣域傳輸的唯一選擇,同時也是短距離有線傳輸的最佳選擇之一。對此,在超高清視頻最重要的應用系統,廣播電視領域,國家提出了“推進有線網絡IP化、光纖化進程”的具體技術指引,指出未來廣電網絡一定是光纖介質、IP化組織和管理的體系,這也意味著三網融合發展進入嶄新的“全IP”概念時代。


超高清崛起,信號處理產業進入新階段


第二,5G網絡是超高清系統應用的重要場景。作為一種高速無線接入傳輸系統,5G網絡可以為移動的、非接觸式的應用提供超高清傳輸保障,并成為特種應用體系,如廣電直播、車聯網等提供堅強通信支撐。不過,不同于光纖通信技術的高度成熟,5G本身還屬于“建設早期”階段,短期內5G對超高清市場產業的發展影響還難以發揮。但是,長期看,5G一定是超高清視頻產業的左膀右臂。


第三,SDN/NFV(軟件定義網絡/網絡功能虛擬化)會是超高清視頻產業發展的必備技術。這一技術主要涉及網絡資源的使用和調度問題。基本思路在于物理網絡越來越龐大和復雜,其上運行的功能日益多樣,直接的物理資源調度越發困難。所以采用軟件定義和虛擬化的方法,在一個通用物理網絡上形成“感知層的某一功能的專屬虛擬網格”,實現業務應用指揮和調度負荷的可控性。這一技術的發展有利于專用視頻應用網絡利用通用互聯網物理網絡資源;也有利于在大型專用視頻網絡體系中開辟面向具體應用的小型業務單元。


總之,圍繞滿足4K和8K視頻傳輸的低時延、高寬帶、高可靠、高安全應用需求,傳輸技術和應用層技術都需要不斷的創新。數據量和規模的爆發增長,為傳輸與切換調度設備技術產業提出了新需求,開創了新市場,增加了附加值。


多元應用場景概念下,信號傳輸與處理的大市場


超高清視頻產業的發展,不僅僅是即有應用部門的“提質增效”,也是視頻應用領域和范疇的巨大擴張機遇。專家認為,隨著視頻采集、傳輸,特別是智能技術的發展,行業應用模式的多樣化、應用范疇的擴張化,是巨大機遇。


國家超高清視頻行動計劃指出,在廣電、文娛、安監、醫療、交通和工業等6個領域,超高清視頻都有巨大的應用需求。其中如文娛等領域內部,依然可以細分眾多的不同應用類型,比如“超高清教育平板、投影儀、會議平板、交互智能終端等教學產品的研發及應用,推動超高清視頻技術在數字博物館、鑒真防偽、藝術鑒賞等領域的應用”等等。


基于應用場景的多元化,超高清的參與主體、需求設備也是多元化的。比如教育領域的錄播產品,小鳥信號處理產品則特別注重對“即有項目升級”的平滑兼容與改造應用……可以說,超高清產業的發展,在推動“信號傳輸和處理”技術與設備“性能提升”的同時,也為“應用范圍”擴張提供了難得的機遇——超高清應用范圍有多廣,就意味著信號處理產業的市場增量有多大。


綜上所述,超高清產業行動計劃的推出是信號傳輸和處理產業面臨的一場巨大機遇。以高帶寬、實時性和廣泛應用場景為代表,充分利用眾多新技術、新理論的產業應用創新大戲已經拉開帷幕。信號處理產業亦將因此進入又一個黃金發展期。


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