超高清崛起，信号处理产业进入新阶段

    3月，工信部、国家广播电视总局、中央广播电视总台印发《超高清视频产业发展行动计划（2019-2022年）》。——这一规划被认为是吹响了超高清产业从“概念”到“应用落地”的集结号，至少涉及万亿以上投资、4万亿元以上产值；包括采集、制作、传输、呈现、应用等五大产业链环节；数百家企业、百万行业从业人员的“新一轮”视听大战已经开打。

    超高清产业链是一个涉及硬件、软件，电子、半导体、信息与通信产业，从传感器到显示器的广大范畴。但是，这个巨大的产业链，却也有瓶颈式的“应用节点”：这就是信号的传输与处理。这一关键点，就如同沙漏和哑铃结构的中间点，牢牢掌控全局应用的“调度”。亦因如此，超高清产业的发展，必然成为信号传输与处理产业的一场“饕餮盛宴”。

    超高清的沙漏中间点：信号传输与处理

    在刚刚结束的2019年春运中，超过30亿人次，再次感受到了“人流大军”的压力。其中，火车站依然是“人海”的标志——因为，无数的铁路网络，最终的服务都要“拥挤”到几个巨大的枢纽车站。

    视频应用系统也是类似的结构。例如，一个监控网络，无论后边的应用系统分成多少层次、前端的传感器有几千几百——这些信号的都要经过一个中央调度结构：即传输与信号处理系统，而且最核心的莫过于“巨型的信号交换机和切换矩阵”。

    对比传统信号而言，超高清4K/8K信号的数据流量增长剧烈：4K内容的像素规模至少是1080p的四倍以上、8K更是达到1080p标准的16倍以上。而目前，视频传输与切换设备主要普及的是1080p标准，大部分传输协议和编码技术均是为1080P信号准备的。即便考虑H.265编码，乃至未来更为先进的编码压缩技术，传输与切换系统在超高清时代的“带宽增量”依然惊人。

    同时，超高清不仅仅是像素数量的增加。在很多领域而言，是根本画质质量的变化。国家超高清标准中就包括了“高动态范围（HDR）、宽色域、三维声、高帧率、高色深”等要求——这里的每一个新的画质要求，都意味着增加更多的“信息量”、需求更大的传输带宽和切换系统背板带宽。

    即1080p传输和切换可能只需要4Mbps；4K系统则需要40 Mbps；更高级的8K系统则需要150 Mbps——这是数量级式的跳跃。更是视频通信历史上前所未有的“带宽需求”大跨越。

    从传输与信号处理产业的历史看，每一次“视频清晰度”的提升都会是一场巨大的“技术创新”革命。标清到高清时代是如此，高清到全高清时代也是如此。而全高清和4K的信息量差异，几乎相当于标清到全高清的差距：更不要说国家明确提出“4K先行、兼顾8K”的目标。如果按照实现8K的传输和切换需求看，这次信号传输与处理产业面对的将是“前所未有”的巨大跨越，也就意味着巨大的创新机遇。

    更为重要的是，超高清时代视频的应用也会越发多元化。例如医疗领域的远程手术、智能驾驶领域的车联网等等——这些应用需求在“实时性能”上的要求，是此前视频产业从未出现过的。保证传输和切换实时性，就需要更多的带宽冗余、更高的处理与运算速度，要极大程度的消灭信号处理过程中的“拥堵”现象。

    可以说，面对超高清的崛起，信号处理行业的技术标准上升空间是“数量与质量”双重高标准的。实现带宽数量的增长，也许还有“堆叠”式的偷懒办法；实现实时性这种质量要求却必须比拼硬功夫——这对信号传输和处理产业而言，将是巨大的挑战。

    光纤+5G的广域传输结构与软件定义网络的应用

    在超高清时代，信号传输和处理的发展，离不开崭新技术力量的加持。国家超高清产业规划中也明确提出光纤+5G+软件定义网络等应用概念。

    首先，光纤网络无疑是广域传输的唯一选择，同时也是短距离有线传输的最佳选择之一。对此，在超高清视频最重要的应用系统，广播电视领域，国家提出了“推进有线网络IP化、光纤化进程”的具体技术指引，指出未来广电网络一定是光纤介质、IP化组织和管理的体系，这也意味着三网融合发展进入崭新的“全IP”概念时代。

    第二，5G网络是超高清系统应用的重要场景。作为一种高速无线接入传输系统，5G网络可以为移动的、非接触式的应用提供超高清传输保障，并成为特种应用体系，如广电直播、车联网等提供坚强通信支撑。不过，不同于光纤通信技术的高度成熟，5G本身还属于“建设早期”阶段，短期内5G对超高清市场产业的发展影响还难以发挥。但是，长期看，5G一定是超高清视频产业的左膀右臂。

    第三，SDN/NFV（软件定义网络/网络功能虚拟化）会是超高清视频产业发展的必备技术。这一技术主要涉及网络资源的使用和调度问题。基本思路在于物理网络越来越庞大和复杂，其上运行的功能日益多样，直接的物理资源调度越发困难。所以采用软件定义和虚拟化的方法，在一个通用物理网络上形成“感知层的某一功能的专属虚拟网格”，实现业务应用指挥和调度负荷的可控性。这一技术的发展有利于专用视频应用网络利用通用互联网物理网络资源；也有利于在大型专用视频网络体系中开辟面向具体应用的小型业务单元。

    总之，围绕满足4K和8K视频传输的低时延、高宽带、高可靠、高安全应用需求，传输技术和应用层技术都需要不断的创新。数据量和规模的爆发增长，为传输与切换调度设备技术产业提出了新需求，开创了新市场，增加了附加值。

    多元应用场景概念下，信号传输与处理的大市场

    超高清视频产业的发展，不仅仅是即有应用部门的“提质增效”，也是视频应用领域和范畴的巨大扩张机遇。专家认为，随着视频采集、传输，特别是智能技术的发展，行业应用模式的多样化、应用范畴的扩张化，是巨大机遇。

    国家超高清视频行动计划指出，在广电、文娱、安监、医疗、交通和工业等6个领域，超高清视频都有巨大的应用需求。其中如文娱等领域内部，依然可以细分众多的不同应用类型，比如“超高清教育平板、投影仪、会议平板、交互智能终端等教学产品的研发及应用，推动超高清视频技术在数字博物馆、鉴真防伪、艺术鉴赏等领域的应用”等等。

    基于应用场景的多元化，超高清的参与主体、需求设备也是多元化的。比如教育领域的录播产品，奥威亚已经率先推出超高清4K产品；博物馆领域京东方在推动超高清4K/8K在博物领域的应用；小鸟信号处理产品则特别注重对“即有项目升级”的平滑兼容与改造应用……可以说，超高清产业的发展，在推动“信号传输和处理”技术与设备“性能提升”的同时，也为“应用范围”扩张提供了难得的机遇——超高清应用范围有多广，就意味着信号处理产业的市场增量有多大。

    综上所述，超高清产业行动计划的推出是信号传输和处理产业面临的一场巨大机遇。以高带宽、实时性和广泛应用场景为代表，充分利用众多新技术、新理论的产业应用创新大戏已经拉开帷幕。信号处理产业亦将因此进入又一个黄金发展期。