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中国联通全4K技术白皮书 中国联通网络技术研究院 中国联通4K实验室 2017 年3 月 目录 一、 全 4K产业链 . 3 1.1 政策导向 . 3 1.2 用户需求 . 4 1.3 终端现状 . 5 1.4 内容片源 . 6 二、 全 4K技术 . 8 2.1 显示分辨率 . 8 2.2 帧率 . 9 2.3 色域 . 11 2.4 颜色深度 . 12 2.5 亮度范围 . 13 2.6 配套技术 . 14 2.6.1 SOC . 14 2.6.2 存储 . 15 2.6.3 接口 . 17 2.6.4 DRM . 17 三、 全 4K终端 . 18 3.1 智能机顶盒 . 18 3.2 融合网关 . 19 3.3 智能电视一体机 . 22 四、 结束语 . 24 中国联通全4K 技术白皮书 一、 全 4K 产业链 4K 是新兴的数字电影及数字内容的解析度标准，是指横向分辨率大约为 4000 像素的显 示标准，主流 4K 显示规格有 38402160(16:9)、40963072(4:3)、40961744(2.35:1) 等。“4K 超高清分辨率”英文原文为“UltraHighDefinition”，缩写为 UHD 或 UltraHD。 4K 传统高清电视是 207 万像素的画面，传统数字影院是 221 万像素的画面，而在 4K 影院 里，则是 885 万像素的高清晰画面。 图 1-1 全4K 业务的主要亮点 2014 年是 4K超清技术逐渐普及的一年， 4K 业务逐步成为行业标配。到2016年， 内容、 终端、芯片等端到端产业链参与者均在积极进入，UHD 联盟同时发布了 4K/HDR 认证标志， 4K 元年正式来临。预计到 2017 年，4K 产业链将日趋完备和成熟。下图描述了 4K 技术面临 的四个发展阶段。 图 1-2 4K 业务的发展阶段 1.1 政策导向 在2017年 “CCBN 有线数字电视运营商国际峰会”上，国家新闻出版广电总局党组成员、 副局长田进表示： “目前正在加快推进有条件的广播电视台制播高清化建设。到 2020 年，实 现 4K 超高清试验频道播出。 从模拟向数字、从标清向高清转变，这是近年来我们一直在推进的工作。当前，要在巩 固成果基础上，加快推进有条件的广播电视台制播高清化建设。”田进指出：“我们提出，到中国联通全4K 技术白皮书 2020 年， 高清频道要成为电视主流播出模式， 省级和较发达地市级电视台基本实现高清化， 其余地市级电视台主要频道实现高清化。” 同时，鼓励中央电视台及有条件的省级电视台探索建立 4K超高清电视（UHDTV）节目制 播系统。“我们计划，到 2018 年构建起高清、超高清混合播出系统；到 2020 年，实现超高 清试验频道播出。届时，电视发展又将实现一个新的飞跃。我们希望影视制作也朝着这样更 高更优的方向努力。”田进说。 总局领导的发言也预示着国内广电系统将会从内容制作， 内容传输等维度积极推进超高 清的落地和普及，对整个产业链的发展有着积极的促进作用。 1.2 用户需求 自 2016 年起，随着消费者认知度和兴趣的不断增长，4K 超高清电视消费者群体由早期 发烧友向大众市场的观众转变。NPD 集团 2016 年的联网智能家庭娱乐报告显示，消费 者对 4K 的兴趣稳步增长，38%的受访者表示他们非常或者有可能在未来使用 4K 电视。下图 为 2016 年上半年中国平板电视市场不同分辨率产品关注比例。 图 1-3 2016年上半年中国平板电视市场不同分辨率产品关注比例 与此同时消费者对于视频业务的消费习惯逐渐养成， 对于高清， 全 4K 的需求日渐强烈。 同时互联网视频厂家如爱奇艺、腾讯视频等，已经开始着力培养用户的付费习惯。根据相关 机构的调研， 用户对高清晰度的视频业务付费意愿与人均付费价格意愿位居电视业务的第二 名。 中国联通全4K 技术白皮书 图 1-4 电视用户付费意愿调研 1.3 终端现状 4K 电视机整体销量在 2015 年和2016年年均增长率超过 100%，2016 年全球电视出货量 约为 2 亿 2000 万台，4K 电视机占比超过 40%。其中全 4K 电视机占比较小，在 4K 电视整体 销量中占比低于 10%。在电视尺寸方面，4K 超高清电视中，比较受欢迎的电视尺寸是 48 英 寸、50 英寸电视、55 英寸以及更大的电视尺寸。据统计，在选购 4K 电视的用户中，有 50% 的用户选择 55 英寸及以上尺寸的 4K 电视，有 30%的用户，购机时选择 48 英寸 -50 英寸范 围之内的 4K超高清电视。 作为全 4K 产业链的一个重要环节，各大电视机厂商纷纷着手全 4K 电视的生产计划。三 星、LG、海信、长虹、创维就已经在 2016 年 CES 展推出全4K 电视。随着时间的推移，越来 越多的电视机厂商将加入全 4K 电视产业链之中，全 4K 电视产品将会不断涌现。 图 1-5 全 4K 电视 2016-2021年数字电视与视频发展展望指出，至 2016 年末，全球使用 4K 超高清机 顶盒的用户数字为 230 万，而根据预测，这个数字到了 2021 年末将达到惊人的 1.89 亿之 多，具有很大的发展潜力。与此同时，中国电信与中国联通在 2016 年联合发布了4K 智能 机顶盒白皮书，明确了 4K 视频的发展标准，推动了 4K 智能机顶盒标准的统一。 中国联通全4K 技术白皮书 图 1-6 中国联通与中国电信联合发布4K 智能机顶盒白皮书 1.4 内容片源 2016 年，国内 4K 片源已经超过 1000 部，内容日益丰富。内容制作（4K 摄像机、编排 等）技术和设备日渐丰富。优酷、索尼成立联合实验室“4K 花园”支持 4K 摄录、后期制作， 预计 2017 年起，年生产 3000 小时以上 4K 内容。其中，全 4K内容，由于制作成本较高，占 比约 5%。17 年随着终端和芯片的逐渐普及，内容补齐的速率也会逐渐加快。制作方已经制 作出世界上第一部使用 4K/3D/120 帧格式拍摄、制作和放映的商业电影。 图1-6 全4K内容 与此同时，4K 直播业务也不断增加 2016 年西甲联赛第 14 轮，卫冕冠军巴塞罗那主场 迎战领头羊皇家马德里。除了场上的星光熠熠之外，还有一幕将为观众带来新的体验 “国家德比”首次通过 4K 信号直播。4K 赛事信号比 1080P 信号的细节更分明，运动员的毫 发、毛孔、表情等愈加一览无遗。观众接受的视觉冲击，又提升了新一层次。“国家德比” 的信号由西班牙转播商Mediapro制作， Mediapro此前两个赛季一直都尝试通过 “国家德比” 测试 4K 转播技术。而在此之前，美国转播商 DirectTV 已经制作过 MLB、高尔夫大满贯等赛中国联通全4K 技术白皮书 事的 4K 信号。NBA 的第一场 4K 赛事则由英国 BT 体育与加拿大 Rogers 联手打造。国内媒体 也开始实现对演唱会、大型体育赛事的 4K 直播，各大卫视正逐步向 4K 直播发展。随着 4K 超清战略的不断推进，将会有更多的 4K 内容满足用户的超高清需求。 图1-7 足球赛采事用全4K直播 中国联通全4K 技术白皮书 二、 全 4K 技术 中国联通4K实验室对4K IPTV智能机顶盒视频解码及芯片技术方案进行调研分析，结合 4K产业链发展趋势，编写关于4K IPTV机顶盒的技术建议。4K超高清视频涉及的主要技 术参数包括分辨率、帧率、颜色质量、高动态范围、色域范围五个维度。中国联通4K实验室 经过对参数指标与市场产品及未来发展的研究，针对当时市场上4K标准不统一，对4K超清视 频进行了层级划分，对4K超高清视频的技术定义如表1所示。中国联通将4K超高清视频分为 全4K与准4K。与准4K相比，全4K在帧率、色彩清晰度、动态影像呈现、色彩覆盖范围等方面 都具有绝对技术优势，TV视频用户将获得更好的用户体验，同时准4K机顶盒也无法兼容全4K 节目源。 表 2 中国联通全 4K 视频技术定义 4K 类型 分辨率 帧率 颜色质量 动态范围 色域范围 全 4K 3840x2160 60帧/秒 10Bit HDR BT.2020 2.1 显示分辨率 显示分辨率是指每一个方向上的像素数量，是屏幕图像的精密度，表现显示器所能显示 的像素有多少。 4K 顾名思义，是指画面横向像素数量达到 4*1024 个的视频画面。视频业务的发展已经 经历了标清、高清、全高清、4K 的发展历程。每一个视频业务发展阶段都相比前一阶段，在 视频体验上有着质的飞跃。 图 2-1 不同标准的显示清晰度 中国联通全4K 技术白皮书 为了使人获得更好的沉浸感、临场感，需要在屏幕尺寸不变的情况下缩小观看距离，或 者在观看距离一定的情况下扩大屏幕尺寸。 但无论哪种情形均要求观看屏幕的像素点间距必 须小于视网膜的解析度，才能让观看者有真实感。像素角是指一个人在观察一个像素的上下 （或左右）边缘时的视角角度差。研究表明人眼感知到像素颗粒感的临界条件是 1 分（1/60 度）像素角，即如果像素角小于 1分，人眼则不易感知到像素颗粒感；反之若像素角大于 1 分则容易感知到颗粒感。 图2-2 像素角 在既定电视尺寸不变的情况下缩小观看距离，或在观看距离不变的情况下增加电视尺 寸，像素角都会被放大，这意味着用户将感受到像素颗粒感。根据临界像素角进行计算可 得出，当电视屏幕超过 53 寸时，使用高清（1920x1080）级别的分辨率会让观看者在电视 上会看到有像素颗粒状的图像，使其形成画面不够细腻的感觉，影响视觉体验。 表 2-1 不同分辨率对应的最大电视屏幕尺寸 分辨率 水平视角 最大屏幕高度 H（米） 对应电视屏幕尺寸（吋） 1920x1080 36 0.667 53 3840x2160 62 1.333 107 7680x4320 100 2.667 214 目前市场主流的电视尺寸在 55 寸至75 存之间，1080P 的分辨率已经不能满足电视市 场的需要。全 4K 采用的4K 的分辨率，在不使观看者产生像素颗粒感的前提下，使电视屏 幕可以达到 100 寸以上，是现在电视市场的最佳选择。 2.2 帧率 我们所看到的视频影片，其实是由一张张连续的图片组成的，每一张图片都是静止的 图象，快速连续地显示帧便形成了运动的假象。一幅静止的图像被称做一“帧(Frame)“，帧 数就是在 1秒钟时间里传输的图片的帧数。即在一秒的时间内，拍摄若干张静态画面，然 后通过播放使其连接起来高的帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。每秒钟帧数 (fps) 越 多，所显示的动作就会越逼真、越流畅。 中国联通全4K 技术白皮书 图2-3 运动模糊 在最早的电影里面，画面是每一秒钟有 24 帧，而电视节目则多为每秒 25/30 帧。由于 人类眼睛的特殊生理结构，如果所看画面之帧率高于 24 的时候，就会认为是连贯的，此现 象称之为视觉暂留。故而通常大家观看这种帧率的电视节目时，也没觉得有太大问题。但 是，当我们观看快速运动场景的视频时（比如跑步），就会发现跑动中的人物会变得很模 糊、有重影，其原因是：大多数场景下，电视画面运动并不剧烈，人眼的视觉暂留效应可 以使观看者将低帧率的视频“脑补”为连续的画面。但跑动中的人物速度比普通场景要快得 多，人眼能够觉察到产生的动态模糊（Motion blur）。 中国联通全4K 技术白皮书 图 2-4 帧率转换（RFC）技术 一些情况下，电视机也会采用帧率转换(Frame Rate Conversion)技术，来实现帧率补 偿，以弥补片源帧率的不足，但市面上并没有完美的 FRC算法可以百分之百弥补低帧率带 来的动态模糊效果，且容易产生视频瑕疵。 在全 4K 视频技术中，随着分辨率从 1080p 提升到4K，电视最大屏幕大小变得更大， 因此观看视角变得更大。当观看视角变大后，同一个片源中的物体运动得更快了。隐含的 表示提高分辨率的同时，对帧率的需求也在同步提高。据研究，最佳屏幕显示帧率临 界闪烁频率 (Critical flicker fusion )随着观看视角的变大而变高的过程中，当视角 4060时，CFF 大概在 68Hz74Hz。因此，我们可以认为当分辨率达到全 4K 视频标准时， 在满足 4K 分辨率的电视最大屏幕大小条件下，相应的帧率至少应该提高到 60fps；而对于 屏幕尺寸更大的电视机（如 8K 电视），帧率还需要进一步提高。 2.3 色域 色域是指一个技术系统能够产生的颜色的总和。在计算机图形处理中，色域是颜色的 某个完全的子集。颜色子集最常见的应用是用来精确地代表一种给定的情况，例如一个给 定的色空间或是某个输出装置的呈色范围。1931 年，国际照明委员会 CIE 制定了 CIE1931RGB系统，规定将 700nm 的红、546.1nm的绿和 435.8nm 的蓝作为三原色，后来 CIE1931-xy色度图成为描述色彩范围最为常用的图表。色域就是在这张图上所覆盖的范 围，而这个范围就是由 RGB 三种纯色的坐标所围成的三角形或者多边形(增加补色)的面 积。 图 2-5 BT.2020与 BT.709在 CIE1931-xy 色度图中的对比 在视频中色彩对于呈现真实的场景以及表达艺术目标都有重要的意义。HDTV 采用的中国联通全4K 技术白皮书 BT709 色域只是人眼感知能力的一个小的子集，该色域也反映了传统 CRT 显示设备的能力 局限。广色域（Wide Color Gamut）扩展的是视频所能表现的颜色总量的范围。高清时代 的色域遵从 BT.709，实际上是人眼的一个子集。如今成像设备的色彩表达能力早已超越 BT709，随着OLED、量子技术的普及，显示设备的色彩还原能力也大幅度超越 BT709，相应 的视频标准也要与时俱进。在全 4K时代将色域提升到 BT.2020 已具备了先决的技术条件。 目前 BT2020色域已经成为业界广泛接纳的广色域标准，基于该标准可以表达比 BT709 更为 丰富的色彩。通过内容制作和显示设备的升级，视频的色彩表现能力可以得到明显的提 升。BT.2020将会给观看者带来更高的色域范围，大量真实色彩，更接近人眼对自然界真 实颜色的认知范围，进而提升视频体验。 而另一方面，电视机的存量市场上仍然保有一定数量较旧的电视，这些电视并不支持 BT.2020 的广色域显示。故而从视频运营的角度来看，色彩呈现还有一个重要问题来自内 容和显示的匹配，因为不同内容显示到不同电视上意味着不同的色彩空间转换，这些处理 都可能影响到实际显示的色彩。例如采用 BT2020 色域的影片显示到仅支持 BT.709色域的 电视上，需要执行色域转换。 图 2-6 色域转换的场景示例 色域转换并不是一门新兴学问，任何一种色与转换算法都有可能对画面的颜色带来偏 差。典型的现象包括：色彩饱和度或色相发生偏离，表现为颜色不真实；色彩混叠，表现 为色彩分辨率下降，细节损失。因此内容与电视匹配过程中的色彩还原能力是全 4K 的关注 目标。 2.4 颜色深度 色彩深度（Depth of Color），又叫色彩位数，表示在位图或者视频帧缓冲区中储存 1 像素的三原色中一个颜色所用的位数，简单说就是最多支持多少种颜色。色彩深度越 高，可用的颜色就越多。举个例子，对于支持 256 种单一原色的颜色的图片或视频，那么 就需要 256个不同的值来表示该原色不同的颜色，也就是从 0 到255。用二进制表示就是 从 00000000到 11111111，总共需要 8 位二进制数，三原色一共是 24 位，所以其颜色深度 是8。 在 8bit 编码下，有些时候一些渐变色块由于色彩变化范围很小而面积很大，容易导致 一端到另一端总共只出现了很少的几种颜色，这就使得画面看上去不是渐变色带而是几块 颜色，这种现象叫做 banding。10bit由于颜色级数是 8bit 的4 倍，色块就不容易出现， 同时由于相邻颜色区别更小，人眼也难以看出色块之间的界限。而采用 10bit 颜色深度进 行编码的视频具有更高的颜色深度，使色彩表现更加精细，颜色渐变效果更好。对于全 4K BT2020 to BT709 BT.2020 视频 BT.709 视频信号 中国联通全4K 技术白皮书 的视频来说，10bit 精度也是必不可少的。 图 2-7 8bit 与 10bit 视频效果对比 相对于 8bit的视频，10bit 视频可以凭借更高的精度，画面的细节更容易被保留。此 外 10bit 有了更大的噪声容度，所以能在节省码率的条件下合理的保留噪点。在实际应用 中，与一般人想象的不同，10bit 视频通常具有比 8bit 视频更好的压缩效率。而即使原始 片源的 8bit视频时，在将其转换成 10bit 进行编码，并将该 10bit 视频解码然后转换成 8bit 最终在显示器上显示的过程中，会经历两次抖动算法处理。这种处理能非常有效地消 除动画片的色彩分层现象，使得该视频不但提高了压缩效率，其显示色彩效果也会显得更 加细腻。 2.5 亮度范围 动态范围是指在一个变量范围中最大值和最小值的之比。而亮度动态范围，是指一个 图像中最亮处和最暗处之间的比值。人眼所能感受的亮度动态范围约为 10-6 到 108 nits，所能感受的瞬时动态范围可跨度高达 10000 nits。 传统的 CTR电视显示系统使用 GAMMA 曲线来配合 CRT 显示设备的响应特性。它的亮度 通常只有几百 nits，比人眼动态范围要小得多。一般称之为 SDR（Standard Dynamic Range）电视。而今虽然 CRT 电视已在电视市场上销声匿迹，但较为成熟的 GAMMA 曲线标准 仍是一些电视与视频制造商的选择。其在享有低廉成本的同时，也在束缚着视频体验进一 步提升。正如 BT.1886标准定义，GAMMA 曲线针对 100nits及以下亮度范围的视频内容来 制定，而如今的电视屏幕，已经能够显示 300nits、500nits、800nits、甚至 1000nits 及 以上，GAMMA曲线已经远远不能发挥当前显示屏的能力，采用支持更大动态范围的 HDR 标 准已经迫在眉睫，否则是对电视机显示能力的巨大浪费。 中国联通全4K 技术白皮书 图 2-8 海信ULED 电视亮度跨度范围已经达到 1200nit 为了解决这一问题，全 4K 采用了HDR技术。HDR是 High-Dynamic Range 的缩写，即 高动态范围，就是为了解决这个问题而发明出来的，简单地说，HDR 是一种亮度范围非常 广的图像，它比其它格式的图像有着更大亮度的数据贮存。根据 Barten 对人眼亮度响应的 研究和测试，Bartend 曲线可以展现更好的片源效果。当采用 12bit PQ曲线时，能够完美 的切合 Barten 曲线的性质；全 4K 采用的 10bit PQ曲线，虽然还不能如 12bit PQ 曲线一 样，完美的切合 Barten曲线的性质，但是已经与之非常接近，也比较符合当前电视屏幕与 视频制造产业发展的实际。 2.6 配套技术 全 4K 业务的使用与实际运营，除了对全 4K 视频技术提出要求外，还需要全 4K 终端与 周边系统的配合。 2.6.1 SOC SOC 即系统芯片（System on Chip），它是一个将电脑或其他电子系统集成到单一芯 片的集成电路。国内外学术界一般倾向将 SoC定义为将微处理器、模拟 IP 核、数字 IP 核 和存储器(或片外存储控制接口)集成在单一芯片上。对于全 4K 智能终端，它是设备的主芯 片，包含 CPU、GPU、硬件编解码器、内部及外部存储器接口、外部设备接口等。 中国联通全4K 技术白皮书 SD 600MHz 1500 MIPS FPU Cipher DES/3DES/A ES HD Decoder : H264/MPEG 2/ MPEG4/AV S DDR2/ 3 800MH z NAN D / SPI AudioDA C Video DAC 2xEth 10/100M U盘 HD ARM Cortex A9 600MHz 1500MIPS FPU Cipher DES/3DES/AES Security Processor HD Decoder : H264/MPEG2/ MPEG4/AVS 2D Engine DDR2/3 800MHz NAND /SPI SPDIF AudioDAC Video DAC 3 channel Video DAC 3 channel 2USB2.0 host 2Eth 10/100M Switch 3UART 3I 2 C PLL HDMI USB 2.0 Device DDR2/3 FLASH L/ R SPDIF YPbPr CVBS YPbPr S Video HDMI OSC Smart Card Smart Card IR KEYLED 13GPIO PHY JPEG/PNG Decoder QAM DEMUX /PVR RF In TS In /out TS In Video Encoder MPEG-4 /H.264/JPEG 图 2-9 SOC功能模块及接口示意图 CPU 为硬件架构的核心，决定了整个全 4K 终端设备的性能。主要用于数据运算和处 理，同时可另内置芯片负责流媒体解码。如不使用专门的解码芯片进行解码，则需考虑适 当提高基本硬件设置，以满足全 4K终端设备软件编解码并实现全 4K 终端设备基本功能的 情况下，仍可正常使用全 4K 终端设备主要业务。为了满足全 4K 业务的视频运算能力，CPU 核心数量应为 4 核，主频 1.5GHz，或采用更高水平的 CPU。若采用大小核结构，则所有核 心的平均频率不得低于 1.5GHz。此外为了适应视频终端小型化的趋势，降低设备发热，全 4K 终端设备的 CPU 芯片应使用 28nm制程或更精细制程。 为了配合全 4K 业务的界面展现，全 4K终端设备需含有 GPU，以实现多媒体的硬件编 解码功能。GPU 需要 4 核或以上，Mali450 同级别或更高级别，支持 3D 图形加速功能，要 求达到 OpenGL_ES_2.0 及以上标准 全 4K 终端设备需满足全 4K 视频解码能力要求。同时在音频解码上支持全 4K 视频常见 搭配的音频编码方式。 2.6.2 存储 存储包括挥发性芯片存储、非挥发性芯片存储、磁盘存储。 挥发性芯片存储，指内存（RAM），用于存储正在使用的数据及程序。内存容量需不小 于 1G Byte，DDR3 及以上。 中国联通全4K 技术白皮书 图 2-10 内存（RAM）颗粒 不挥发性芯片存储，只 FLASH 存储，用于长期保存数据，存储系统固件及其他数据及 应用。Flash存储要求采用 eMMC 技术，容量在 8G Byte 及以上。FLASH 至少包括 System 分区、Application 分区、Recovery分区、BootFiles 分区（预留分区，用于存储开机画 面缓存等文件）等部分。建议 System 分区在300M Byte 以上，Application 分区在 1G Byte 以上，Recovery 分区在 200M Byte 以上，Bootfiles 分区在 100M Byte 以上。其中 Recovery 分区用于存储操作系统更新时所需文件，应视终端实际情况向上调整恢复分区的 容量，以满足实际使用需求。Bootfiles 分区作为联通预留，用于开机画面管理、 Launcher 管理等业务的文件缓存或备份等。 图 2-11 Flash 存储芯片 全 4K 终端设备可以连接磁盘存储设备，如通过 USB 等接口外接移动硬盘，或在全 4K 终端设备中内置硬盘存储器。为了保障用户良好的全 4K 使用体验，磁盘存储设备需要在运 行时无明显噪音，且硬盘读写时噪音不超过 30分贝。 中国联通全4K 技术白皮书 2.6.3 接口 全 4K 终端设备通过有线、无线接口连接外部设备。具体接口如下： 1) 红外接口，用于接遥控器输入。全4K终端设备应验证遥控器的红外系统码，不能被 其他设备的遥控器影响。 2) USB接口，符合USB 2.0 FullSpeed或以上标准；2个或更多(均可支持三口以上USB HUB)，最小电流500mA，工作电压5V。至少支持外接移动硬盘、外接USB摄像头、体 感游戏手柄。 3) USB接口，符合USB 3.0或以上标准，1个或更多，支持三口以上USB HUB，最小电流 500mA，工作电压5V。至少支持外接移动硬盘以、外接USB摄像头、体感游戏手柄。 （可选） 4) TF卡接口，需支持32G及以上TF卡，用于存储扩展。 5) 也可使用SD卡接口代替TF卡槽，需支持32G及以上SD卡，用于存储扩展。 6) 蓝牙4.0接口。 2.6.4 DRM 数字版权管理(Digital Rights Management,DRM)是随着电子音频视频节目在互联网上 的广泛传播而发展起来的一种新技术。其目的是保护数字媒体的版权，从技术上防止数字 媒体的非法复制，或者在一定程度上使复制很困难，最终用户必须得到授权后才能使用数 字媒体。在美国，版权产业是其经济增长的主要动因和信息经济的驱动力，可以说，没有 版权保护，就没有好莱坞的全球市场。在数字视频时代，好莱坞片商组织对于数字版权保 护进行着积极的宣传。故而，引入符合全 4K 标准的全 4K 业务，可能涉及到版权保护及数 字版权保护系统（DRM）。 然而乔布斯曾向外界发布了一封公开信，信中称，苹果已经得出结论，如果向其他公 司提供 DRM保护，仍不能保证从大唱片公司购买的歌曲不被盗版。因此苹果更愿意完全废 止 DRM 技术，以便所有的 MP3 都能播放从任何一家在线音乐店购买的音乐。同时，使用 DRM 技术用户容易发生隐私信息等的泄漏，因此，苹果也呼吁各大唱片公司停止使用 DRM 技术。微软董事长比尔盖茨在一次接受采访时，也明确表示了对 DRM 的失望。他认为， DRM 让那些合法购买音乐的消费者饱受折磨，却并没有起到防止盗版的作用。“DRM没有做 到它应尽的职责”。让那些付费下载音乐的消费者烦恼的是，iPod 音乐商店 iTunes 上下 载的音乐受 DRM 保护，无法在 SanDisk、创新或者是微软的 Zune 等播放器上播放。 目前国内 DRM 政策尚不明朗，是否需要 DRM 认证、需要引入哪种 DRM 版权均还未确 定，广电总局牵头的 ChinaDRM 标准还处在研究制定阶段。根据目前调研，除了部分好莱坞 片商组织的高端电影之外，其他音视频应用对于 DRM 并没有提出任何要求，现有全 4K 方案 可以保障大多数全 4K 内容的播放。故而全 4K 终端对于 DRM仍需要保持持续的关注。 中国联通全4K 技术白皮书 三、 全 4K 终端 IPTV 业务终端设备作为直面用户的视频业务承载主体，可以向视频业务用户提供直 播、点播、甩屏、APP 操控及各类增值业务和个性化服务，是用户视频业务感知保障体系 中非常重要的环节。随着近年来视频技术的发展，机顶盒设备完成了从传统机顶盒仅能提 供视频直播业务，到现阶段用户家庭娱乐中心的角色转变，在技术层面实现了操作系统切 换、视频业务能力全面提升、提供更加丰富的增值业务，以及向合作者提供更加开放的开 发环境。 随着 4K 业务的应用，全 4K 终端设备也衍生出了新的终端形态，目前主要包括：智能 机顶盒、融合网关、IPTV 智能电视一体机。 3.1 智能机顶盒 应用于运营商 IPTV 业务网络的智能机顶盒（STB）是一个连接电视机与外部信号源的 设备，它可以将传统电视无法处理的视频源信号（通常是网络视频信号）转换成为电视内 容，并在电视机上显示出来。近年来，在国内随着机顶盒设备的技术进步，以及视频业务 的快速发展使得机顶盒设备规模部署，机顶盒已经逐渐成为家庭娱乐的主导者。 智能机顶盒由传统的机顶盒演进而来，是具有智能操作系统的家庭网络中的一个应用 设备。智能机顶盒一般需与家庭网关配合使用，通过家庭网关为机顶盒提供网络接入。 OLT STB 图 3-1 智能机顶盒使用场景 智能机顶盒可通过直接连接电视机和音响等播放设备向用户提供页面信息浏览、视音 频播放、APP应用、可视通信、家庭媒体共享、游戏等交互式应用服务能力的。伴随业务 多样化发展，机顶盒功能越来越复杂，集成度越来越高，智能机顶盒已成为成为电视、网 络和各类应用之间的智能设备，为家庭提供通信、娱乐、家电控制、安防等丰富多彩的综 合信息服务。 中国联通全4K 技术白皮书 图3-2 智能机顶盒业务 全 4K 的智能机顶盒需具备全 4K 终端所需的能力，满足全部全 4K 终端设备技术指标， 此外还需要具备与全 4K业务匹配的网络能力，以适应全 4K业务的需要。有线以太网传输 传输稳定、有效带宽高，是传统 IPTV 机顶盒网络传输介质。全 4K 视频的峰值码率一般在 60Mbps至 80Mbps 之间，故支持全 4K的智能机顶盒需要具备至少一个 RJ45 10/100BaseT 自适应网络接口，或更高标准且兼容 RJ45 10/100Ba