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5G+8K 超高清视频时代下 LED显示应用行业之发展机遇

2021-09-01

“ 5G + 8K”,这个组合词在近几年一度成为热词,尤其在2021年春晚播出后,更是以更为直观的形式展现在我们眼前。伴随着5G新基建的落地和8K产品的推出,“5G+8K”逐渐走向我们的日常生活当中,带我们进入一个全新的超高清视频时代,使我们的“视”界变得愈发清晰可见、美轮美奂。“ 5G + 8K”这一超高清视频技术究竟是什么?

对LED显示应用行业来说又有着怎样的发展前景和意义?本文将从定义、政策、产品及应用等几个方面进行分析, 以期给行业发展些许借鉴。

01. “5G”“8K”与超高清视频产业

“5G”“8K”,简简单单的几个数字和字母,背后却蕴藏着巨大的能量。“5G”“8K”是什么?《LED屏显世界》记者根据相关资料找到了答案。

8K分辨率是一种实验中的数字视频标准, 是“7680 * 4320”分辨率的简称, 由日本放送协会(NHK)、英国广播公司(BBC)及意大利广播电视公司(RAI)等机构所倡议推动。这个分辨率相当于16个1080P(1920*1080)分辨率,理论上是4K的四倍,是一种更高分辨率的超高清技术

作为超高清视频的高级形态, 8K带来的是画质和音质的全方位提升。在画质方面, 根据国际电联针对4K/ 8K技术制定的BT . 2020 建议,8K视频(UHDTV2)每一帧的画面分辨率是4K视频(UHDTV1)的四倍,色深最高可达12bit,每种颜色都能拥有4096种深浅度,与杜比视界的色深标准保持一致,优于目前主流的HDR10,从而呈现出更贴近自然的清晰画面。在音质方面,8K视频最高支持由日本NHK打造的22.2CH多声道音响系统,上层9声道、中层10声道、下层3声道三层扬声器配置,同时还配置有双声道低频音效扬声器。

在音画质全方位提升的同时,由于8K视频的文件大小相比4K视频也要高出许多,每秒所需的数据流量就更大,因此需要更快更稳定的移动通信技术,而5G是目前匹配8K视频的最佳网络。

那么,5G具体又是指什么呢?

5G, 指第五代移动通信技术, 是英语“the 5th generation mobile networks”或“the 5th generation wireless systems”的简称,是当前最新一代的蜂窝移动通信技术

作为4G的延伸,5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。5G网络的主要优势在于,数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络,最高可达10Gbit/s,比先前的4G网络快100倍,并且具有更快的响应时间(低于1毫秒)。

其实,5G并不是近两年才出现的。早在2015年,日本就已经着手研究5G,并试图将5G融入日本整体信息规划之中。2018年12月,韩国率先宣布5G商用,成为全球首个宣布5G商用的国家,几个小时后,美国加入了5G商用的队伍;2019年,我国也大踏步走上了5G商用之路,全球5G时代来临。

都说“ 4G改变生活,5G 改变时代" ,如今“5G+8K”新生代CP的出现已然为我们拉开了显示发展的新序幕——超高清视频产业时代。

据原工业和信息化部部长苗圩介绍,超高清视频是继数字化、高清化之后的新一轮重大技术革新,对于推动产业转型升级、满足人民美好生活需要具有重要意义。超高清视频产业由视频拍摄与制作、通信、信息技术、显示应用等众多行业相互交织而成,对经济发展具有巨大的动力效应和价值效应。

5G+8K 超高清视频时代下 LED显示应用行业之发展机遇(图1)

来源:《5G+8K超高清国产化白皮书》

5G+8K 超高清视频产业链国产化端到端流程图

从5G+8K超高清视频产业链国产化端到端流程来看,要彻底实现超高清视频应用的落地,需要全方位解决内容采集、制作传输以及终端播放的问题。在内容采集端,视频拍摄需要达到8K级别,目前佳能、尼康、索尼等大厂均已推出8K摄影机产品,且这些产品在相关领域已得到广泛应用。因此,压力就落到了传输和播放的环节上。

上文已提到,要流畅高效地解决8K视频信号传输的问题,离不开5G技术的支持。从理论上计算,一段20分钟的8K源视频文件,需要占用高达4TB的存储空间。根据早先日本NHK电视台的测算,在进行8K电视直播时,视频传输平均码率达到了120Mbps,而5G的峰值速率可以达到10Gbps以上,网络质量大大超过8K信号传输所需。未来几年随着5G的普及,超高清视频应用的落地将会越来越快,越来越广。

至于终端呈现的问题,则要交给显示行业的厂商来解决了。不论是激光、LED、LCD还是其他显示产品,目前均有呈现8K视频的潜力,部分厂商已推出8K相关产品,再加上5G的超低延迟,可以保证视频信号的高效传输,甚至可实现多个视频设备间的协同工作,进一步强化8K视频下多维度、高沉浸感、高流畅度的画面表现力,完美呈现5G+8K“一加一大于二”的组合效果。

02. 5G+8K产业发展分析

5G和8K的发展方兴未艾,在政策的支持下,相关产品推出频率不断加快,应用不断增多,未来将迎来更加广阔的发展空间。

(一)发展具有政策优势

由于5G和8K的应用能极大地推动着我国经济的增长,近年来政府出台了多项政策措施大力支持5G、8K的发展,为5G+8K产业发展营造了良好的政策环境。

在8K方面,2019年2月份,工信部、广电总局、央广总台联合印发《超高清视频产业发展行动计划(2019-2022年)》(以下简称“《行动计划》”),明确指出要按照“4K先行、兼顾8K”的总体技术路线,大力推进超高清视频产业发展和相关领域的应用,并提出2022年我国超高清视频产业总体规模将超过4万亿元,4K产业生态体系基本完善,8K关键技术产品研发和产业化取得突破,形成一批具有国际竞争力的企业。《行动计划》还提出,要提升网络传输能力,探索5G应用于超高清视频传输,实现超高清视频业务与5G的协同发展。

为进一步梳理超高清视频产业发展重点,2019年12月31日,工信部编制了《超高清视频标准体系建设指南(2019版)》,进一步明确超高清视频产业链重点环节,加快行业发展。为响应中央政策,各地纷纷出台符合本地发展情况的地方行动计划,北京、上海、广东、福建等多个省市发布了包括8K在内的超高清视频产业行动计划,央地联动、多点开花的产业局面逐步形成。

5G+8K 超高清视频时代下 LED显示应用行业之发展机遇(图2)

国内已发布超高清视频产业行动计划的省市

在可应用于超高清视频传输的5G方面, 从2017年政府工作报告首次提到“5G” , 到2019年5G开启商用,从移动互联网走向工业互联网,国家政策对5G的重视度不断上升。2016年12月,国务院印发《“十三五”国家信息化规划》, 提出“到2020年,5G技术研发和标准制定取得突破性进展并启动商用”的发展目标。

2019年6月,工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通和中国广电发放5G商用牌照,这意味着中国正式进入5G商用元年。

2019年11月, 工信部印发《“5 G + 工业互联网”512工程推进方案》,明确要求提升“5G+工业互联网”网络关键技术产业能力、创新应用能力、资源供给能力,加强宣传引导和经验推广。2020年是5G发展的关键年份,从中央到地方多次强调“加快5G商用步伐”,充分体现了5G基建对于拉动新基建和经济增长的重要性和紧迫性。

在5G+8K融合发展方面,中国超高清视频产业联盟(CUVA)内容供给组代表在2020年第八届中国网络视听大会上发布了《5G+8K超高清国产化白皮书》(以下简称“《白皮书》”)。《白皮书》梳理了5G+8K超高清端到端产业链的国产化状况,为我国早日完成5G+8K的产业链国产化构建提供信息助力。2021年3月,北京广电局公布了2021年财政预算信息,支出预算38948.22万元,将以5G+8K科技创新为支撑,着力实现产业升级新突破;以冬奥会8K超高清赛事转播为契机,推进超高清电视频道建设、超高清内容创作生产和超高清视听产业发展;推动5G+视听创新应用十大典型场景落地,抓好项目应用转化。

可以看到,不论是中央还是地方,多项政策利好都在推动着5G+8K产业链的快速成型,超高清视频产业上中下游将从中得到进一步的发展。

(二)产品与应用

作为超高清视频产业链中重要的一环,LED显示应用行业展示出了强劲的实力和巨大的潜力。而8K的应用范围广泛,可以应用于专业显示、商用显示领域,也可以应用于民用显示领域。现将5G+8K的典型应用场景简单划分为行业领域和家庭/个人领域,并从中分析LED显示的发展机遇。

5G+8K 超高清视频时代下 LED显示应用行业之发展机遇(图3)

1、行业应用——led显示屏实力超群

如上表所示,8K典型的行业应用包括:医疗健康(将8K影像技术与医疗检查结合,实现精准医疗)、工业制造(超高清视频技术与工业物联网结合,可以实现精细原材料识别、精密定位测量等)、文教娱乐(超高清视频除了显著提高临场感,与5G、VR/AR结合能带来更真实逼真的体验)、视频监控(超高清视频技术可以弥补低光照、大范围、恶劣天气等环境缺陷,真实还原各区域细节)等。

● 8K大型直播

与家庭/个人应用相比,5G+8K在行业应用的实践较为丰富,目前在国内已有诸多应用案例

5G+8K 超高清视频时代下 LED显示应用行业之发展机遇(图4)

从表中可以看到,大型直播活动如展会、舞台、体育赛事等在国内已成为8K最先应用的场景。不仅国内,早在2015年,日本NHK就已经开始尝试使用8K技术对加拿大女足世界杯进行直播。虽然起步较晚,但我国在5G+8K方面的发展速度较快,短时间内就在各大活动中得以应用,其中LED显示应用企业功不可没。

一直以来,led显示屏都是各大活动中不可或缺的一部分,如今又是5G+8K重要的终端显示设备,在超高清视频产业发展中起着举足轻重的作用。一般来说,显示屏若要呈现8K的视觉效果,需要110英寸左右的屏体,而led显示屏可以通过无限拼接实现8K显示(如下图所示),若条件允许,还可以拼接成10K、12K等显示。

5G+8K 超高清视频时代下 LED显示应用行业之发展机遇(图5)

8K示意图

今年春晚央视总台上由国内知名led显示屏企业AET特别设计制作的8K超高清主屏便是拼接而成,总面积达到61.4m*12.4m;在其他城市同步直播春晚的超高清大屏,如雷曼光电8K超高清显示屏、大族元亨208.9平方米户外巨幕屏等亦是如此。诸如此类的大面积8K显示领域,是成本较高、安装运输不便的LCD显示屏所无法驾驭的。因此,使用LED拼接屏是当前实现8K最“简单粗暴”而又稳定可靠的一种方式。

然而,此8K终究非彼8K!尽管可以无限拼接,但这种方式需要观众站在特定的距离观看,才能在视觉上大概呈现出8K的画质,近距离观赏则趣味全无。若要真正实现8K,即在有限面积内呈现超高清视频内容,则需要足够小的点间距。LED显示应用行业中有着“三八线”这样一种说法,即点间距需要达到P0.3时(Micro LED级别)才能真正做到8K,这就需要LED显示企业不断对Micro LED技术进行创新和突破,在提升技术的同时降低产品的价格。在4K显示面板面世时,便有“真假4K”之说——虽然在有限面积内做到了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少了约200万。而催生假4K出现的主要动力无非是其价格比真4K要便宜许多。如今8K热度很高,同样会面临这样的问题,因此,如何做到真8K是LED显示应用行业需要集中精力解决的问题。

此外,8K不仅意味着显示屏的提升,还意味着其他一系列硬软件的全面升级。2021年初,LED显示控制系统头部企业诺瓦星云携单口8K超高清LED显示解决方案最新旗舰产品CX80,与华为海思、索尼、浪潮等13家8K核心技术联合伙伴共同打造了8K全链路方案。据诺瓦星云产品项目经理冯思杭介绍,诺瓦星云与华为海思、浪潮公司、杭州当虹公司等公司,研发了8K编解码和8K/4K转换器等设备,以满足8K超高清电视终端呈现需求。其8K机顶盒解码芯片支持AVS3输出并提供HDMI2.1接口,可将超高清视频源通过led显示屏完美演绎出来。奥维视讯与夏普联合发布的5G+8K背包产品和配套行业解决方案AURORA-X 8300W视频通讯终端,可以通过多个5G/4G/固网链路实现音频/视频/控制数据/网络数据的异构多链路聚合传输,其中视频能力最高支持到8K30P,5G链路最高支持到2/4路。而数码视讯的8K技术及8K组网解决方案,已多次应用于国内大型活动,包括2020年新华社首次“5G+8K+卫星”实时报道全国两会、国际女子冰球联赛8K直播、国家大剧院全球首场5G+8K音乐会直播等项目。

8K的到来,推动着LED显示应用行业上下进行新的变革。芯片需要更加智能化,COB、N合一等封装技术需要继续完善,巨量转移等LED关键技术需要更高的良率和效率……在超高清视频产业发展的时代,LED显示应用行业上中下游企业都应把握住大好机遇,注重硬软件结合,不断突破技术,在8K产业中获得又好又快的发展。

● 8K巨幕影院

提及巨幕影院,我们脑海中的第一反应可能会是投影设备。的确,投影仪是8K终端呈现的另一手段。目前4K投影已经逐渐普及,而8K投影也逐渐走入公众视野。台达2018年在北京InfoComm期间率先发布并展出全球首台超高亮度8K激光投影仪,2019年在MWC上海世界移动通讯大会上打造超高清8K投影剧院体验馆。8K投影仪往往因为分辨率更为细腻,要满足8K分辨率所需3300万像素的显示,对于光路与镜头的素质有着很高的要求。然而,由于芯片、价格和内容源等原因,目前主流投影生产厂商正式发布商用8K投影机型极少。换个角度看,这也是LED显示应用企业抢占8K市场的又一大好机会。

2017年,三星在韩国乐天影院世界大厦推出OnyxLED影院屏幕,并在两年时间内落地全球16个国家。据悉,该LED电影屏具有4K分辨率,支持HDR高动态范围技术。此后,国际巨头也纷纷加入到LED电影屏的队伍中来,索尼在NAB 2019上发布了16K 790英寸CrystalLED巨幕显示系统;LG在2020年注册LED电影屏商标并首次向台湾电影院Showtime Cinema提供LED电影屏。为拓展影院市场,国内LED企业也积极推进led显示屏在影院市场的商用化。led显示屏头部企业利亚德针对影院市场的电影屏屏体设计打样调试均已完成;洲明科技与巴可在全球电影院市场上进行合作;奥拓电子在2019年已完成LED影院屏样品的研发,正积极推动相关资质认证,并于2020年宣布与中国电影科学技术研究所联合组建“LED屏电影播放系统联合实验室”;艾比森也已研发了电影屏相关产品……

全国政协委员、北京电影学院原党委书记侯光明在今年的两会上提出,要加快LED电影放映(屏)系统自主研制和影院应用,聚焦电影产业的数字化转型。他表示,近年来LED主动发光显示技术的新型电影放映系统发展迅猛,对影院传统数字投影放映模式产生冲击,同时,我国led显示屏研发制造能力世界领先,产业链相对完整,完全具备制造具有自主知识产权的LED电影放映屏系统的能力,若积极推进,有望扭转长期以来专业电影放映设备依赖进口、设备技术标准被国外垄断的顽疾,实现“弯道超车”,增强我国在世界电影和泛娱乐化产业发展中的主导权。

根据国家电影局公布的数据显示,截至2019年11月30日,2019年全国新增影院1074家,目前全国影院累计超过14000家,银幕总数合计79907块,较2018年初60079块银幕的市场容量,已经有了近2万块的增长。此外,三四线城市和农村市场的电影文化还未全面普及,市场空白点还很多,一片广阔的新蓝海亟待开发。甚至在影视摄制方面,已有不少LED巨幕与XR等高科技结合运用的案例,尽管当前该领域尚未成为5G+8K的主要应用领域,但未来发展前景十分广阔。在观众对超高清观影需求的推动下,本身就具有优势的led显示屏将有机会大显身手。

2、家庭/个人应用——led显示屏潜力无限

近两年随着5G普及进程的加快,8K产业在家庭/个人应用领域也得到了快速等发展,其应用场景主要包括8K直播/点播、VR游戏等,相应的5G+8K产品虽未真正得到普及,但产品阵营已初步形成。

● 8K电视

针对8K直播和8K点播,主要产品为8K电视。《白皮书》指出,在技术和市场的双重驱动下,电视行业已经经历了标清、高清、全高清时代,目前正逐步迈入超高清4K/8K时代。4K电视行业渐入佳境,近几年国内多个家电厂商正在加大力度投入8K电视的研发,提高了8K应用的市场渗透率。2017年8月31日,夏普发布全球首台消费级8K电视“夏普旷视AQUOS 8K”,将8K技术推向民用市场。此后三星、索尼、康佳、小米、创维、海信、TCL、海尔、长虹等国内外厂商都相继加入8K电视阵营,推出不同款式的8K电视,使8K电视在民用市场得到了快速的普及和推广。

5G+8K 超高清视频时代下 LED显示应用行业之发展机遇(图6)

从表中可以看到,目前已发布的8K电视以LCD电视为主,朝着OLED、QLED、Mini LED背光方向发展。LCD电视凭借价格优势在8K时代也暂时占据着一席之地,但随着OLED、QLED、Mini LED等新型显示技术不断成熟,产品价格不断下探,LCD将优势不再。新型显示技术的显示效果要比LCD更佳,色彩更丰富,对比度更高,画质更清晰,非常有潜力成为8K电视的主流。

Mini/Micro LED直显是LED显示行业一直在寻求突破的技术领域,在性能方面要比其他显示技术更具有优势——低功耗、高亮度、超高分辨率与色彩饱和度、响应速度快、寿命长等,能更好地呈现8K超高清视频内容。

然而,Mini/Micro LED产品在价格方面却不够亲民,动辄几十万或几百万元的价格,常常令普通消费者望而却步,现阶段要进军消费级8K电视市场几乎是难如登天。

而LED会议一体机产品便是行业在超高清视频时代向中小尺寸领域发展的一个重大尝试。2020年疫情期间,利亚德、深德彩、科伦特、艾比森、联建光电、奥拓电子、雷曼光电等企业纷纷推出Mini/Micro LED会议一体机,有的产品甚至实现了4K分辨率和智能化。尽管会议一体机应用于商业显示领域,但作为led显示屏中标准化程度最高的产品,会议一体机在8K发展时期或将有机会衍生出外观、性能和价格上都更适合家用的产品,如8K LED(直显)电视等。

预计在未来的几年中,8K电视出货量将大幅增加,而随着Mini LED商用化的加快,Mini LED背光8K电视将率先在消费级市场中火爆起来,加上会议一体机产品的升级,或许会进一步带动Mini/Micro LED电视的发展。

● VR头显及其他移动终端

针对VR游戏,必需品则是VR头显等设备。目前国外苹果、Facebook等多家企业正在进行相关研发,并已初步试水。但由于技术尚不成熟,产品性能尚不稳定,要实现8K VR显示依旧是任重道远。而手机、车载设备、平板电脑等移动终端也将是5G+8K应用的庞大市场。目前在该领域尚未有支持4K/8K超高清视频的国产化产品推出,从全球来看,仅索尼一家推出了4K屏手机。国内的手机厂商以及移动终端厂商均可在超高清方向加大投入研发,尽快推出支持超高清4K/8K的移动终端产品,满足用户对超高清观看体验的需求。对于VR头显及其他移动设备,显示屏的尺寸较小,这也是led显示屏需要继续攻克的方向。

2 0 2 0 年康佳发布了Micro LED 智能手表,MICLEDI等国外企业也已将Micro LED融入AR眼镜的应用中,这些都是Micro LED在小尺寸领域取得的成果。然而,在5G+8K时代,仅仅把尺寸缩小是远远不够的,就VR/AR和日常的移动终端设备而言,最关键的性能非“智能”莫属。因此,LED显示应用企业在这一领域需要积极与其他技术融合,取长补短,充分发挥LED+算法/AI/远程技术等的优势,抢占超高清视频产业发展先机。

03.

总结

把握机遇,前景可期。超高清视频是继视频数字化、高清化之后的新一轮重大技术革新,而8K是目前超高清视频技术的标杆,在5G的支持下,将带动视频采集、制作、传输、呈现、应用等产业链各环节发生深刻变革。综上所述,在5G+8K新时代面前,LED显示应用行业将在8K大型直播、远程医疗/会议、视频监控、家用电视、VR应用等领域迎来更多的机遇,在新的市场上大放异彩。

2021年东京奥运会和2022年北京冬季奥运会已明确8K转播,加上各省市的8K频道和点播专区计划公布,8K超高清视频内容市场增长潜力将得到进一步释放。有需求,就有市场。业内专业人士认为,5G+8K是观众和市场对画质、传输速度、视觉效果等提出的更高层次的需求。随着市场需求潜力的释放,8K超高清视频产业链上的企业应加速解决制作成本、技术、人员等问题, 更好地推动超高清视频产业的发展。而LED显示应用行业想要从中获得发展,首先应解决的是硬件上的痛点、技术上的难点,但从行业角度上看,拼硬件、拼技术还远远不够。5G+8K本身就是一种聚合,LED显示企业应大力提升构建5G+8K解决方案的能力,更要提升跨越8K教育、医疗、影院放映、影视摄制等领域的能力,只有将5G+8K衍生辐射的整个上中下游产业链聚合起来,才能实现共赢。


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