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5G+8K 超高清視頻時代下 LED顯示應用行業之發展機遇

2021-09-01

“ 5G + 8K”,這個組合詞在近幾年一度成為熱詞,尤其在2021年春晚播出后,更是以更為直觀的形式展現在我們眼前。伴隨著5G新基建的落地和8K產品的推出,“5G+8K”逐漸走向我們的日常生活當中,帶我們進入一個全新的超高清視頻時代,使我們的“視”界變得愈發清晰可見、美輪美奐?!?5G + 8K”這一超高清視頻技術究竟是什么?

對LED顯示應用行業來說又有著怎樣的發展前景和意義?本文將從定義、政策、產品及應用等幾個方面進行分析, 以期給行業發展些許借鑒。

01. “5G”“8K”與超高清視頻產業

“5G”“8K”,簡簡單單的幾個數字和字母,背后卻蘊藏著巨大的能量?!?G”“8K”是什么?《LED屏顯世界》記者根據相關資料找到了答案。

8K分辨率是一種實驗中的數字視頻標準, 是“7680 * 4320”分辨率的簡稱, 由日本放送協會(NHK)、英國廣播公司(BBC)及意大利廣播電視公司(RAI)等機構所倡議推動。這個分辨率相當于16個1080P(1920*1080)分辨率,理論上是4K的四倍,是一種更高分辨率的超高清技術。

作為超高清視頻的高級形態, 8K帶來的是畫質和音質的全方位提升。在畫質方面, 根據國際電聯針對4K/ 8K技術制定的BT . 2020 建議,8K視頻(UHDTV2)每一幀的畫面分辨率是4K視頻(UHDTV1)的四倍,色深最高可達12bit,每種顏色都能擁有4096種深淺度,與杜比視界的色深標準保持一致,優于目前主流的HDR10,從而呈現出更貼近自然的清晰畫面。在音質方面,8K視頻最高支持由日本NHK打造的22.2CH多聲道音響系統,上層9聲道、中層10聲道、下層3聲道三層揚聲器配置,同時還配置有雙聲道低頻音效揚聲器。

在音畫質全方位提升的同時,由于8K視頻的文件大小相比4K視頻也要高出許多,每秒所需的數據流量就更大,因此需要更快更穩定的移動通信技術,而5G是目前匹配8K視頻的最佳網絡。

那么,5G具體又是指什么呢?

5G, 指第五代移動通信技術, 是英語“the 5th generation mobile networks”或“the 5th generation wireless systems”的簡稱,是當前最新一代的蜂窩移動通信技術。

作為4G的延伸,5G的性能目標是高數據速率、減少延遲、節省能源、降低成本、提高系統容量和大規模設備連接。5G網絡的主要優勢在于,數據傳輸速率遠遠高于以前的蜂窩網絡,最高可達10Gbit/s,比先前的4G網絡快100倍,并且具有更快的響應時間(低于1毫秒)。

其實,5G并不是近兩年才出現的。早在2015年,日本就已經著手研究5G,并試圖將5G融入日本整體信息規劃之中。2018年12月,韓國率先宣布5G商用,成為全球首個宣布5G商用的國家,幾個小時后,美國加入了5G商用的隊伍;2019年,我國也大踏步走上了5G商用之路,全球5G時代來臨。

都說“ 4G改變生活,5G 改變時代" ,如今“5G+8K”新生代CP的出現已然為我們拉開了顯示發展的新序幕——超高清視頻產業時代。

據原工業和信息化部部長苗圩介紹,超高清視頻是繼數字化、高清化之后的新一輪重大技術革新,對于推動產業轉型升級、滿足人民美好生活需要具有重要意義。超高清視頻產業由視頻拍攝與制作、通信、信息技術、顯示應用等眾多行業相互交織而成,對經濟發展具有巨大的動力效應和價值效應。

5G+8K 超高清視頻時代下 LED顯示應用行業之發展機遇(圖1)

來源:《5G+8K超高清國產化白皮書》

5G+8K 超高清視頻產業鏈國產化端到端流程圖

從5G+8K超高清視頻產業鏈國產化端到端流程來看,要徹底實現超高清視頻應用的落地,需要全方位解決內容采集、制作傳輸以及終端播放的問題。在內容采集端,視頻拍攝需要達到8K級別,目前佳能、尼康、索尼等大廠均已推出8K攝影機產品,且這些產品在相關領域已得到廣泛應用。因此,壓力就落到了傳輸和播放的環節上。

上文已提到,要流暢高效地解決8K視頻信號傳輸的問題,離不開5G技術的支持。從理論上計算,一段20分鐘的8K源視頻文件,需要占用高達4TB的存儲空間。根據早先日本NHK電視臺的測算,在進行8K電視直播時,視頻傳輸平均碼率達到了120Mbps,而5G的峰值速率可以達到10Gbps以上,網絡質量大大超過8K信號傳輸所需。未來幾年隨著5G的普及,超高清視頻應用的落地將會越來越快,越來越廣。

至于終端呈現的問題,則要交給顯示行業的廠商來解決了。不論是激光、LED、LCD還是其他顯示產品,目前均有呈現8K視頻的潛力,部分廠商已推出8K相關產品,再加上5G的超低延遲,可以保證視頻信號的高效傳輸,甚至可實現多個視頻設備間的協同工作,進一步強化8K視頻下多維度、高沉浸感、高流暢度的畫面表現力,完美呈現5G+8K“一加一大于二”的組合效果。

02. 5G+8K產業發展分析

5G和8K的發展方興未艾,在政策的支持下,相關產品推出頻率不斷加快,應用不斷增多,未來將迎來更加廣闊的發展空間。

(一)發展具有政策優勢

由于5G和8K的應用能極大地推動著我國經濟的增長,近年來政府出臺了多項政策措施大力支持5G、8K的發展,為5G+8K產業發展營造了良好的政策環境。

在8K方面,2019年2月份,工信部、廣電總局、央廣總臺聯合印發《超高清視頻產業發展行動計劃(2019-2022年)》(以下簡稱“《行動計劃》”),明確指出要按照“4K先行、兼顧8K”的總體技術路線,大力推進超高清視頻產業發展和相關領域的應用,并提出2022年我國超高清視頻產業總體規模將超過4萬億元,4K產業生態體系基本完善,8K關鍵技術產品研發和產業化取得突破,形成一批具有國際競爭力的企業?!缎袆佑媱潯愤€提出,要提升網絡傳輸能力,探索5G應用于超高清視頻傳輸,實現超高清視頻業務與5G的協同發展。

為進一步梳理超高清視頻產業發展重點,2019年12月31日,工信部編制了《超高清視頻標準體系建設指南(2019版)》,進一步明確超高清視頻產業鏈重點環節,加快行業發展。為響應中央政策,各地紛紛出臺符合本地發展情況的地方行動計劃,北京、上海、廣東、福建等多個省市發布了包括8K在內的超高清視頻產業行動計劃,央地聯動、多點開花的產業局面逐步形成。

5G+8K 超高清視頻時代下 LED顯示應用行業之發展機遇(圖2)

國內已發布超高清視頻產業行動計劃的省市

在可應用于超高清視頻傳輸的5G方面, 從2017年政府工作報告首次提到“5G” , 到2019年5G開啟商用,從移動互聯網走向工業互聯網,國家政策對5G的重視度不斷上升。2016年12月,國務院印發《“十三五”國家信息化規劃》, 提出“到2020年,5G技術研發和標準制定取得突破性進展并啟動商用”的發展目標。

2019年6月,工信部正式向中國電信、中國移動、中國聯通和中國廣電發放5G商用牌照,這意味著中國正式進入5G商用元年。

2019年11月, 工信部印發《“5 G + 工業互聯網”512工程推進方案》,明確要求提升“5G+工業互聯網”網絡關鍵技術產業能力、創新應用能力、資源供給能力,加強宣傳引導和經驗推廣。2020年是5G發展的關鍵年份,從中央到地方多次強調“加快5G商用步伐”,充分體現了5G基建對于拉動新基建和經濟增長的重要性和緊迫性。

在5G+8K融合發展方面,中國超高清視頻產業聯盟(CUVA)內容供給組代表在2020年第八屆中國網絡視聽大會上發布了《5G+8K超高清國產化白皮書》(以下簡稱“《白皮書》”)?!栋灼肥崂砹?G+8K超高清端到端產業鏈的國產化狀況,為我國早日完成5G+8K的產業鏈國產化構建提供信息助力。2021年3月,北京廣電局公布了2021年財政預算信息,支出預算38948.22萬元,將以5G+8K科技創新為支撐,著力實現產業升級新突破;以冬奧會8K超高清賽事轉播為契機,推進超高清電視頻道建設、超高清內容創作生產和超高清視聽產業發展;推動5G+視聽創新應用十大典型場景落地,抓好項目應用轉化。

可以看到,不論是中央還是地方,多項政策利好都在推動著5G+8K產業鏈的快速成型,超高清視頻產業上中下游將從中得到進一步的發展。

(二)產品與應用

作為超高清視頻產業鏈中重要的一環,LED顯示應用行業展示出了強勁的實力和巨大的潛力。而8K的應用范圍廣泛,可以應用于專業顯示、商用顯示領域,也可以應用于民用顯示領域?,F將5G+8K的典型應用場景簡單劃分為行業領域和家庭/個人領域,并從中分析LED顯示的發展機遇。

5G+8K 超高清視頻時代下 LED顯示應用行業之發展機遇(圖3)

1、行業應用——led顯示屏實力超群

如上表所示,8K典型的行業應用包括:醫療健康(將8K影像技術與醫療檢查結合,實現精準醫療)、工業制造(超高清視頻技術與工業物聯網結合,可以實現精細原材料識別、精密定位測量等)、文教娛樂(超高清視頻除了顯著提高臨場感,與5G、VR/AR結合能帶來更真實逼真的體驗)、視頻監控(超高清視頻技術可以彌補低光照、大范圍、惡劣天氣等環境缺陷,真實還原各區域細節)等。

● 8K大型直播

與家庭/個人應用相比,5G+8K在行業應用的實踐較為豐富,目前在國內已有諸多應用案例。

5G+8K 超高清視頻時代下 LED顯示應用行業之發展機遇(圖4)

從表中可以看到,大型直播活動如展會、舞臺、體育賽事等在國內已成為8K最先應用的場景。不僅國內,早在2015年,日本NHK就已經開始嘗試使用8K技術對加拿大女足世界杯進行直播。雖然起步較晚,但我國在5G+8K方面的發展速度較快,短時間內就在各大活動中得以應用,其中LED顯示應用企業功不可沒。

一直以來,led顯示屏都是各大活動中不可或缺的一部分,如今又是5G+8K重要的終端顯示設備,在超高清視頻產業發展中起著舉足輕重的作用。一般來說,顯示屏若要呈現8K的視覺效果,需要110英寸左右的屏體,而led顯示屏可以通過無限拼接實現8K顯示(如下圖所示),若條件允許,還可以拼接成10K、12K等顯示。

5G+8K 超高清視頻時代下 LED顯示應用行業之發展機遇(圖5)

8K示意圖

今年春晚央視總臺上由國內知名led顯示屏企業AET特別設計制作的8K超高清主屏便是拼接而成,總面積達到61.4m*12.4m;在其他城市同步直播春晚的超高清大屏,如雷曼光電8K超高清顯示屏、大族元亨208.9平方米戶外巨幕屏等亦是如此。諸如此類的大面積8K顯示領域,是成本較高、安裝運輸不便的LCD顯示屏所無法駕馭的。因此,使用LED拼接屏是當前實現8K最“簡單粗暴”而又穩定可靠的一種方式。

然而,此8K終究非彼8K!盡管可以無限拼接,但這種方式需要觀眾站在特定的距離觀看,才能在視覺上大概呈現出8K的畫質,近距離觀賞則趣味全無。若要真正實現8K,即在有限面積內呈現超高清視頻內容,則需要足夠小的點間距。LED顯示應用行業中有著“三八線”這樣一種說法,即點間距需要達到P0.3時(Micro LED級別)才能真正做到8K,這就需要LED顯示企業不斷對Micro LED技術進行創新和突破,在提升技術的同時降低產品的價格。在4K顯示面板面世時,便有“真假4K”之說——雖然在有限面積內做到了4K分辨率,但面板可能是RGBW假4K面板,并非RGB真4K面板,有效像素比真4K少了約200萬。而催生假4K出現的主要動力無非是其價格比真4K要便宜許多。如今8K熱度很高,同樣會面臨這樣的問題,因此,如何做到真8K是LED顯示應用行業需要集中精力解決的問題。

此外,8K不僅意味著顯示屏的提升,還意味著其他一系列硬軟件的全面升級。2021年初,LED顯示控制系統頭部企業諾瓦星云攜單口8K超高清LED顯示解決方案最新旗艦產品CX80,與華為海思、索尼、浪潮等13家8K核心技術聯合伙伴共同打造了8K全鏈路方案。據諾瓦星云產品項目經理馮思杭介紹,諾瓦星云與華為海思、浪潮公司、杭州當虹公司等公司,研發了8K編解碼和8K/4K轉換器等設備,以滿足8K超高清電視終端呈現需求。其8K機頂盒解碼芯片支持AVS3輸出并提供HDMI2.1接口,可將超高清視頻源通過led顯示屏完美演繹出來。奧維視訊與夏普聯合發布的5G+8K背包產品和配套行業解決方案AURORA-X 8300W視頻通訊終端,可以通過多個5G/4G/固網鏈路實現音頻/視頻/控制數據/網絡數據的異構多鏈路聚合傳輸,其中視頻能力最高支持到8K30P,5G鏈路最高支持到2/4路。而數碼視訊的8K技術及8K組網解決方案,已多次應用于國內大型活動,包括2020年新華社首次“5G+8K+衛星”實時報道全國兩會、國際女子冰球聯賽8K直播、國家大劇院全球首場5G+8K音樂會直播等項目。

8K的到來,推動著LED顯示應用行業上下進行新的變革。芯片需要更加智能化,COB、N合一等封裝技術需要繼續完善,巨量轉移等LED關鍵技術需要更高的良率和效率……在超高清視頻產業發展的時代,LED顯示應用行業上中下游企業都應把握住大好機遇,注重硬軟件結合,不斷突破技術,在8K產業中獲得又好又快的發展。

● 8K巨幕影院

提及巨幕影院,我們腦海中的第一反應可能會是投影設備。的確,投影儀是8K終端呈現的另一手段。目前4K投影已經逐漸普及,而8K投影也逐漸走入公眾視野。臺達2018年在北京InfoComm期間率先發布并展出全球首臺超高亮度8K激光投影儀,2019年在MWC上海世界移動通訊大會上打造超高清8K投影劇院體驗館。8K投影儀往往因為分辨率更為細膩,要滿足8K分辨率所需3300萬像素的顯示,對于光路與鏡頭的素質有著很高的要求。然而,由于芯片、價格和內容源等原因,目前主流投影生產廠商正式發布商用8K投影機型極少。換個角度看,這也是LED顯示應用企業搶占8K市場的又一大好機會。

2017年,三星在韓國樂天影院世界大廈推出OnyxLED影院屏幕,并在兩年時間內落地全球16個國家。據悉,該LED電影屏具有4K分辨率,支持HDR高動態范圍技術。此后,國際巨頭也紛紛加入到LED電影屏的隊伍中來,索尼在NAB 2019上發布了16K 790英寸CrystalLED巨幕顯示系統;LG在2020年注冊LED電影屏商標并首次向臺灣電影院Showtime Cinema提供LED電影屏。為拓展影院市場,國內LED企業也積極推進led顯示屏在影院市場的商用化。led顯示屏頭部企業利亞德針對影院市場的電影屏屏體設計打樣調試均已完成;洲明科技與巴可在全球電影院市場上進行合作;奧拓電子在2019年已完成LED影院屏樣品的研發,正積極推動相關資質認證,并于2020年宣布與中國電影科學技術研究所聯合組建“LED屏電影播放系統聯合實驗室”;艾比森也已研發了電影屏相關產品……

全國政協委員、北京電影學院原黨委書記侯光明在今年的兩會上提出,要加快LED電影放映(屏)系統自主研制和影院應用,聚焦電影產業的數字化轉型。他表示,近年來LED主動發光顯示技術的新型電影放映系統發展迅猛,對影院傳統數字投影放映模式產生沖擊,同時,我國led顯示屏研發制造能力世界領先,產業鏈相對完整,完全具備制造具有自主知識產權的LED電影放映屏系統的能力,若積極推進,有望扭轉長期以來專業電影放映設備依賴進口、設備技術標準被國外壟斷的頑疾,實現“彎道超車”,增強我國在世界電影和泛娛樂化產業發展中的主導權。

根據國家電影局公布的數據顯示,截至2019年11月30日,2019年全國新增影院1074家,目前全國影院累計超過14000家,銀幕總數合計79907塊,較2018年初60079塊銀幕的市場容量,已經有了近2萬塊的增長。此外,三四線城市和農村市場的電影文化還未全面普及,市場空白點還很多,一片廣闊的新藍海亟待開發。甚至在影視攝制方面,已有不少LED巨幕與XR等高科技結合運用的案例,盡管當前該領域尚未成為5G+8K的主要應用領域,但未來發展前景十分廣闊。在觀眾對超高清觀影需求的推動下,本身就具有優勢的led顯示屏將有機會大顯身手。

2、家庭/個人應用——led顯示屏潛力無限

近兩年隨著5G普及進程的加快,8K產業在家庭/個人應用領域也得到了快速等發展,其應用場景主要包括8K直播/點播、VR游戲等,相應的5G+8K產品雖未真正得到普及,但產品陣營已初步形成。

● 8K電視

針對8K直播和8K點播,主要產品為8K電視?!栋灼分赋?,在技術和市場的雙重驅動下,電視行業已經經歷了標清、高清、全高清時代,目前正逐步邁入超高清4K/8K時代。4K電視行業漸入佳境,近幾年國內多個家電廠商正在加大力度投入8K電視的研發,提高了8K應用的市場滲透率。2017年8月31日,夏普發布全球首臺消費級8K電視“夏普曠視AQUOS 8K”,將8K技術推向民用市場。此后三星、索尼、康佳、小米、創維、海信、TCL、海爾、長虹等國內外廠商都相繼加入8K電視陣營,推出不同款式的8K電視,使8K電視在民用市場得到了快速的普及和推廣。

5G+8K 超高清視頻時代下 LED顯示應用行業之發展機遇(圖6)

從表中可以看到,目前已發布的8K電視以LCD電視為主,朝著OLED、QLED、Mini LED背光方向發展。LCD電視憑借價格優勢在8K時代也暫時占據著一席之地,但隨著OLED、QLED、Mini LED等新型顯示技術不斷成熟,產品價格不斷下探,LCD將優勢不再。新型顯示技術的顯示效果要比LCD更佳,色彩更豐富,對比度更高,畫質更清晰,非常有潛力成為8K電視的主流。

Mini/Micro LED直顯是LED顯示行業一直在尋求突破的技術領域,在性能方面要比其他顯示技術更具有優勢——低功耗、高亮度、超高分辨率與色彩飽和度、響應速度快、壽命長等,能更好地呈現8K超高清視頻內容。

然而,Mini/Micro LED產品在價格方面卻不夠親民,動輒幾十萬或幾百萬元的價格,常常令普通消費者望而卻步,現階段要進軍消費級8K電視市場幾乎是難如登天。

而LED會議一體機產品便是行業在超高清視頻時代向中小尺寸領域發展的一個重大嘗試。2020年疫情期間,利亞德、深德彩、科倫特、艾比森、聯建光電、奧拓電子、雷曼光電等企業紛紛推出Mini/Micro LED會議一體機,有的產品甚至實現了4K分辨率和智能化。盡管會議一體機應用于商業顯示領域,但作為led顯示屏中標準化程度最高的產品,會議一體機在8K發展時期或將有機會衍生出外觀、性能和價格上都更適合家用的產品,如8K LED(直顯)電視等。

預計在未來的幾年中,8K電視出貨量將大幅增加,而隨著Mini LED商用化的加快,Mini LED背光8K電視將率先在消費級市場中火爆起來,加上會議一體機產品的升級,或許會進一步帶動Mini/Micro LED電視的發展。

● VR頭顯及其他移動終端

針對VR游戲,必需品則是VR頭顯等設備。目前國外蘋果、Facebook等多家企業正在進行相關研發,并已初步試水。但由于技術尚不成熟,產品性能尚不穩定,要實現8K VR顯示依舊是任重道遠。而手機、車載設備、平板電腦等移動終端也將是5G+8K應用的龐大市場。目前在該領域尚未有支持4K/8K超高清視頻的國產化產品推出,從全球來看,僅索尼一家推出了4K屏手機。國內的手機廠商以及移動終端廠商均可在超高清方向加大投入研發,盡快推出支持超高清4K/8K的移動終端產品,滿足用戶對超高清觀看體驗的需求。對于VR頭顯及其他移動設備,顯示屏的尺寸較小,這也是led顯示屏需要繼續攻克的方向。

2 0 2 0 年康佳發布了Micro LED 智能手表,MICLEDI等國外企業也已將Micro LED融入AR眼鏡的應用中,這些都是Micro LED在小尺寸領域取得的成果。然而,在5G+8K時代,僅僅把尺寸縮小是遠遠不夠的,就VR/AR和日常的移動終端設備而言,最關鍵的性能非“智能”莫屬。因此,LED顯示應用企業在這一領域需要積極與其他技術融合,取長補短,充分發揮LED+算法/AI/遠程技術等的優勢,搶占超高清視頻產業發展先機。

03.

總結

把握機遇,前景可期。超高清視頻是繼視頻數字化、高清化之后的新一輪重大技術革新,而8K是目前超高清視頻技術的標桿,在5G的支持下,將帶動視頻采集、制作、傳輸、呈現、應用等產業鏈各環節發生深刻變革。綜上所述,在5G+8K新時代面前,LED顯示應用行業將在8K大型直播、遠程醫療/會議、視頻監控、家用電視、VR應用等領域迎來更多的機遇,在新的市場上大放異彩。

2021年東京奧運會和2022年北京冬季奧運會已明確8K轉播,加上各省市的8K頻道和點播專區計劃公布,8K超高清視頻內容市場增長潛力將得到進一步釋放。有需求,就有市場。業內專業人士認為,5G+8K是觀眾和市場對畫質、傳輸速度、視覺效果等提出的更高層次的需求。隨著市場需求潛力的釋放,8K超高清視頻產業鏈上的企業應加速解決制作成本、技術、人員等問題, 更好地推動超高清視頻產業的發展。而LED顯示應用行業想要從中獲得發展,首先應解決的是硬件上的痛點、技術上的難點,但從行業角度上看,拼硬件、拼技術還遠遠不夠。5G+8K本身就是一種聚合,LED顯示企業應大力提升構建5G+8K解決方案的能力,更要提升跨越8K教育、醫療、影院放映、影視攝制等領域的能力,只有將5G+8K衍生輻射的整個上中下游產業鏈聚合起來,才能實現共贏。


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