原标题：超高清——卫星直播电视的未来
作者 | 中国卫通集团有限公司 刘强
本文刊登于《卫星与网络》杂志2016年11月刊
摘要
卫星直播电视是卫星通信产业的主力军。从模拟到数字，从高清到超高清，卫星直播电视的发展可谓日新月异。超高清代表着卫星直播电视的未来发展方向，发达国家的先进经验值得我们借鉴。
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信息技术进步为卫星超高清直播电视
商业化发展奠定基础
超高清直播电视又被称为4K UHD（Ultra High-Definition）电视，所谓4K，是指图像、视频达到4000x2000分辨率（其中，水平分辨率达到4096或3840像素、垂直分辨率达到2160像素）。而现有的高清视频——HD(High-Definition）只有1920x1080分辨率。相比过去的HD，4K UHD高清格式分辨率提升了两倍，总码率比高清提高了四倍，见图一。
图一 不同级别视频的分辨率
显然，超高清需要得到信源压缩编码、信道调制、设备接口等信息技术的有效支撑，才能真正走向市场。未来大幅度降低4K UHD的码率，国际电信联要求采用最新的H.265（亦称为HEVC）视频编码。H.265沿用了H.264混合编码模式，在兼顾计算复杂度、压缩率、误差稳健性、系统延时等因素的前提下，它比H.264编码效率提高一倍，可以将标清、高清和超高清视频的码率分别降低到1、5、20 Mbps量级，这从根本上为卫星超高清电视直播的商业化发展奠定了基础。
在信道调制上，面对技术的不断发展以及4K UHD和其它高清媒体的涌现，DVB 组织从2011 年底开始研究DVB-S2 的扩展标准即DVB-S2X。DVB-S2X 主要目标有两个：一是进一步提高现行标准的频谱利用率，二是适应移动接收、Ka频段平台或宽带卫星通信等应用环境。由此可见，编码和调制等技术进步对卫星电视直播高清化应用同样具有巨大的促进作用。在H.265与DVB-S2X技术组合条件下，一个36MHz转发器就可传输3-5路4K UHD节目，这直接将卫星直播电视带入超高清时代。
在设备接口上，新型HDMI 2.0接口完善了对4K UHD的支持，同时加入21:9显示比例的支持和最多32声道的支持。同时，USB3.0接口能快速传输本地4K UHD内容，并通过4K UHD电视机播放，从而满足了在时间上不方便收看4K UHD节目时，进行外接设备存储，事后再播放的需求。
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全球卫星超高清直播电视发展现状
4K UHD相关技术的不断进步、产品价格的不断降低为普通消费者购买4K UHD服务降低了门槛。目前，4K UHD已成为不少卫星直播电视用户的首选。
北美地区
美国4KUHD市场最为活跃。美国两大卫星直播电视公司——DirecTV、Dish Network，以及国际卫星运营商SES、SPI公司，现通过8颗卫星（2Ka/2ku/4C波段）传输15个4K UHD电视卫星频道，为北美及南美洲的卫星电视、有线电视和IPTV家庭服务。
美国最大的直播卫星电视公司Direc TV在2014年11月推出了4K UHD电影和纪录片视频点播服务后，通过两颗Ka波段卫星Spaceway2/Direc TV11（99.2W）推出了2个4K UHD频道——Direc TV 4K UHD和Direc TV Cinema 4K UHD，以服务于超过2040万的美国家庭。
DishNetwork公司通过租用的加拿大Nimig 5卫星（72.7°W）和Ciel 2 卫星（129°W）Ku波段美国大陆波束推出4K UHD节目按片付费演示频道（UHD PPV promo），以服务于超过1380万的美国家庭用户。该公司提供的4K UHD节目包括体育赛事直播、电影、电视片以及由Netflix流媒体提供的4K UHD内容等。
作为推进美国4K UHD超高清广播的领导者, Direc TV自2014年元月14日开始，为用户推出一种称为“DirecTV 4K VOD”的服务，从而成为美国首家直接提供4K UHD 节目到用户家里电视机的多频道视频提供商。该公司于2014年12月6日成功发射美国首颗4K UHD电视直播卫星Direc TV 14，为实现公司在美国推出4K UHD电视卫星商业广播服务的目标迈开了重要的一步，推动了美国4K UHD广播。2015年5月27日，公司又发射了DirecTV- 15，成为美国第二颗4K UHD电视直播卫星。
SES公司通过四颗卫星C波段北美大陆波束共广播11个4K UHD电视频道。其中，美国免费4K UHD时尚频道Fashion One 4K UHD由SES 3/6卫星传输，美国Hight TV UHD频道由SES3/6和AMC18卫星传输。此外，SES公司推出的SES 4K UHD演示频道由SES 3/6卫星传输，而UHD1频道由NSS806卫星传输。这些4K UHD频道将提供给美洲地区有线电视和IPTV网络。
SPI International对美国地区观众开通名为FunBOX的免费4K UHD电视频道。下一步，SPI International将会继续与沃达丰葡萄牙和西班牙分公司进行战略合作，以便适时将4K UHD电视频道引入到这两个国家，在稍后，还会开通荷兰与墨西哥的4K UHD电视频道。SPI目前拥有12个全高清主题付费电视频道，包括FilmBox Arthouse艺术与电影频道、DocuBox纪录片频道、FashionBox时尚与购物频道，MadscreenBox互动与游戏平台。对于观众来说，能看到4K UHD还是一件非常值得期待的事情。
欧洲地区
欧洲是世界上4K 卫星电视发展早且频道较多的地区，多家卫星直播电视公司、卫星运营商和电视广播公司，现通过10颗商用通信卫星Ku波段传输16个4K UHD卫星频道。
SES拥有卫星数量达40余颗，面向全世界提供卫星电视、广播节目的传输。至2019年末，SES将会通过卫星为电视观众提供23套4K UHD电视频道，其中有15套节目为商业频道，另外8套为公益频道。
Sky是欧洲最大的卫星直播电视运营商，该集团旗下的Sky UK卫星电视平台从2016年3月20日起引进荷兰TERN的4K UHD娱乐频道Insigh 4K UHD，通过Astra 2E卫星（28.2°E）Ku波段英国波束广播，服务于英爱市场超过1200万的Sky家庭用户。
亚洲地区
尽管大部分4K UHD频道将在北美和西欧等成熟地区广播，但东亚也是一个领跑者。到2023年，预计东亚有几十个4K UHD频道广播。目前，在日本、韩国和中国也可明显感觉到对4K UHD的热度。
日本卫星通信和付费电视运营商——Sky Perfect JSAT公司于2014年8月在其Sky Perfect TV服务中推出亚洲地区首个电视卫星频道Channel 4K UHD 。目前，该频道通过JCSAT 4B卫星（124°E）Ka波段日本波束传输4K UHD节目，可服务于Sky Perfect TV平台（包括卫星平台和Hikari光纤网络）拥有的348万日本用户（截至2016.3.31）。
韩国KT Skylife频道已成功地在全世界范围内经过卫星转播了4K UHD电视节目。目前，KT Skylife频道正在试运行卫星4K UHD 服务，传输Sky UHD1和Sky UHD2两个频道，可服务于超过300万用户的韩国电视家庭。在世界最大科技展览IFA柏林国际电子消费品展览会期间，以三星和LG为首的韩国电视厂商已经计划进一步向世界展示他们最新的4K UHD 电视产品，扩大自己的优势。
自2008年直播卫星中星九号发射升空以来，卫星高清直播在我国得到迅速发展，中央及个省台相继开通了高清节目。据了解，借助于卫星节目传送，早在2014年末大连就开通的4K UHD信号，每天循环24小时进行播放，播出超高清电影以及纪录片各一部。江苏有线、大连有线已经开通了4K UHD电视信号试播。
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全球卫星超高清直播电视的未来展望
随着卫星超高清直播电视卫星市场规模的不断扩大，相关技术将更加成熟高效，这将进一步推动卫星超高清直播电视卫星的发展。
2015年4月，在美国拉斯维加斯举行的NAB展会上，SES公司联手Harmonic、Sony、Pacsat、Superior等多家行业合作伙伴，创建一个完整的从摄像到显示的端到端UHDTV卫星传输系统，经由两颗卫星及其传送网络，将在展会现场的直播和线性4K UHD信号直接传输到SES展台上一个完整的4K UHD有线系统，最后在用户终端4K UHD电视机上显示。据称，这是世界上首次卫星传输直播UHDTV到有线系统，发展方兴未艾。
根据日本内务及通信产业省发布的该国UHD（4K和8K）普及预测，到2020年超高清将进入50%日本家庭。2018年全面广播4K UHD，所有广播最初在日本“BS”（广播卫星）系统上播出。
据NSR（Northern Sky Research市场研究公司）预测，到2018年全世界超过4600万家庭将订购4K UHD付费电视服务，见图二所示。到2025年，随着超过560个4K UHD和8K UHD频道的播出，卫星直播电视平台将在电视产业中占据主导地位。
图二 全球卫星电视直播高清化发展趋势
NSR的最新报告中还预测到4K UHD的收入将取得显著增长，其中超过370亿美元的收入来自于新内容类型的容量租赁。4K UHD不仅成为电视广播中的下一个“大事件”，还将成为高清直播电视卫星平台的重要微分器。总的来说，4K UHD将在后十年成为坚实的利好市场，并可能快速发展成为发达地区中的主流应用。
业内专家指出，卫星以其高带宽和大容量，加上广泛覆盖，自然成为适合UHD内容传输的平台，是4K UHD广播不可或缺的基础设施之一。从目前的情况来看，今后4KUHD频道市场潜力巨大，预计各国电视运营商和电视台每年租赁卫星传输的费用至少会每年增加2.8亿美元。未来在全球范围内，会有很多国家和地区将会采用使用卫星高速传输平台进行4K UHD直播。
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结语
目前，一个充满活力的4K UHD市场正在世界形成，已有更多的广播机构和节目制作公司投资生产超高清内容，多家卫星运营商和卫星电视公司近年来纷纷推出4K UHD卫星频道演示/测试。与此同时，家庭购置4K UHD电视机的数量也在增加。这一切显示全世界已进入超高清的新时代。卫星4K UHD直播不仅是电视产业的发展动力，更为卫星通信发展创造了活力。
我们知道，卫星通信服务业是卫星通信产业的主体，而卫星直播电视则是卫星通信服务的支柱。我国的卫星直播电视用户已快速增长到一亿用户，成为全球最大的直播电视平台。我国高清内容供应生态体系、用户高清视频收视习惯都已形成，我们相信，超高清将为我国卫星通信发展提供前所未有的机会，我国即将发射Ka卫星，只要政策到位，一定会产生立竿见影的市场成效。实现弯道超车的机遇就在眼前。可以说，超高清是卫星直播电视的未来，也是我国卫星通信产业的未来。
参考文献
【1】李乐.4K UHD电视频道已成热点日美等国快速普及中[EB/OL].新浪科技网.
【2】沈永言.卫星电视直播的关键技术与发展趋势. 第七届卫星通信产业发展研讨会，浙江绍兴.
【3】谢丰奕.欧美开启4K UHD新时代[J]，传播与制作，2015，（11）
【4】谢丰奕. 聚焦卫星85[J]，传播与制作，2016，（3）
【5】Satcom Broadcasting Markets Survey，Euroconsult，2016.
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