8K 视频指的什么？8K 视频处理和工作原理分析

随着视频技术的不断发展，分辨率从 480P 发展到 1080P;当我们还没有完全意识到4K电视将一统天下的时候， 8K 的直播就已开始。8K视频要求需要处理每帧约 33M 像素的数据量，海量的数据处理为目前的视频处理系统带来了一个非常大的挑战。在目前的大屏幕拼墙领域，从视频采集到视频传输与处理各个环节来看，目前的视频处!

一、什么是 8K 视频？

8K 的标准早在几年前就已经确立，8K 的视频源随后也逐步出现。2012 年 8 月 23 日，联合国旗下的国际电讯联盟(International Telecommunication Union - ITU)通过了以日本 NHK 电视台所建议的 7680x4320 解像度[2]作为国际的 8K 超高画质电视(Super Hi-Vision - SHV)标准;2013 年，日本 NHK 制作电影《珍馐美味》，使用 8K 分辨率(7680×4320)拍摄、制作和放映，清晰度是 1080p 的 16 倍，在未经压缩的情况下，8K 视频(24fps)每秒的容量即可达到 1GB;2015 年，NHK 采用 8K 技术直播加拿大女足世界杯;2016 年 8 月 5 日，第 31 届夏季奥林匹克运动会在巴西的里约热内卢举行，8K 直播是一个亮点。

随着标准的确立，8K 摄像机发展也非常迅速。2012 年，NHK 推出的的 Super Hi-Vision 视频采集摄像机，体积较大;2013 年以后的 Super Hi-Vision 视频采集摄像机则小巧便携许多。Sony F65RS 即为目前市场上的一款 8K 摄像机。Panavision 2016 年 6 月正式发布 DXL。 Panavision DXL 号称是最完整的摄影机系统，配有一个 35.5 兆像素的 8K CMOS 传感器，可以以最高 60 fps 录制 8K 视频。

8K 带来的图像效果是非常逼真的，可以带来超越传统广电画质的精细感，同时，8K 的彩色还原度达到 75.8%，可以看到 4K 和 1080p 里看不到的色彩。但是，在 8K 视频处理方面，因为其巨大的数据量，存在很大的问题。以 8K 视频 24 帧为例，如果每位色深达到 6bit，处理单路 8K 的数据带宽需要高达 14.3Gbps。

二、8K 视频处理系统结构和工作原理

8K 视频处理系统的困难主要在于带宽这块，因此，基于目前的芯片处理水平，设计其处理系统的主要思路是对视频进行分割处理。一路 8K 视频，最终通过视频处理器后，输出 16 路 1080p 的视频。工作原理主要是通过索喜的 8K 解码芯片将码流变成 4 路 HDMI2.0 输出，4 路 HDMI2.0 最终分解成 16 路 1080p 视频在拼接墙上显示。具体的视频处理框图如图 2 所示。每个 HDMI2.0 相当于一个 4K 的视频，8K 相当于 4 个 4K 视频的组合。HDMI2.0 的码流出来后，通过高速的 FPGA 芯片，解码 HDMI2.0 后，将每路的 HDMI2.0 信号再次分解成 4 路 1080p 的视频流，方便后续高速信号传输与处理。在高速逻辑芯片内将 2 路 1080P 视频进行数据串行化传输，每对 serdes 对的速率高达 6.25Gbps。针对大屏幕拼墙的特殊应用，每对高速 serdes 对还进入一个高速交叉模块，该模块主要功能是对视频信号进行调度，类似矩阵功能，满足拼接显示的需要。串行化视频经过传输路径到达后端的 FPGA 芯片后，在芯片内进行解串处理，同时，以 1080p 为单位在逻辑内部做视频处理，包括叠加、缩放、图像增强和旋转等，处理完毕后，输出到 TMDS 编码芯片 SII1164。最后，sII1164 以 DVI 的形式输出视频。

在具体的处理器系统里，图 2 中功能模块会分到几个板块里完成，分别是 8K 信号采集板、高速信号交换板和信号输出处理板。其中，8K 信号采集板完成 8K 信号的解码、分割与 serdes 发送功能，交换板完成高速信号的交叉分发功能，信号输出处理板完成信号的解串、视频处理与输出功能。