4K技术介绍
1.1  什么是4K分辨率

        图像的大小一般用像素分辨率来表示，例如1920*1080的分辨率就意味着图像是由水平方向每行1920个像素以及垂直方向每列1080个像素组成的。
出于方便交流的原因，业界也常常以图像水平方向上的像素值来表示图片大小，而且为了简化交流过程，一般情况下会用“K”来描述像素值，其中1K相当于1024个像素，几K就是指图像的水平方向每行像素值达到或者接近1024的几倍。

        以此为标准，4K图像就是指水平方向每行像素值达到或者接近4096个的图像，多数情况下特指4096*2160分辨率。而根据使用范围的不同，4K图像也有各种各样的衍生分辨率，例如Full Aperture 4K的4096*3112、Academy 4K的3656*2664以及UHDTV标准的3840*2160等，都属于4K图像分辨率的范畴。

1.2  常见的4K产品

·  4K机顶盒
        4K超高清机顶盒，是指支持4K解码的网络电视机顶盒。与传统的高清网络机顶盒相比，4K机顶盒能够给用户呈现出画面更细腻、逼真的画质体验，可以大幅度提升用户观感和体验。
·  4K电视机
        4K电视是屏幕物理分辨率达到3840×2160像素的电视机产品，能接收、解码、显示相应分辨率视频信号，分辨率是2K电视的4倍，观众能看清画面中的每一个细节，每一个特写，拥有身临其境的观感体验。

1.3  4K技术的优势

4K超高清机顶盒与普通高清机顶盒对比优势：

·  更高的流畅性：普通全高清视刷频率为24HZ，因而当视频中出现高速运动的物体时，会出现拖影。4K超高清的规格最高为3840*2160@30Hz,实时优化处理每一帧画面，图像更清晰锐利，细节过度平滑流畅。

·  更好的清晰度：普通全高清分辨率为1920*1080像，4K分辨率为3840*2160像素，4倍于全高清，画面更真实精致。

·  更丰富的色彩：普通全高清色彩过亮或过暗，图像泛白，4K色彩调整点更多，精准还原丰富色彩，图像呈现更亮丽细致。

·  更立体的音效：普通全高清拥有2.0声道，音质单薄音效简陋，部分4K超高清机顶盒内置杜比解码能力，支持光纤无损音频输出，拥有层次丰富的立体声。

4K发展趋势
2.1  4K标准制定

        上世纪90 年代如, 美国电影电视工程师学会“数字影像层级结构” 特别工作小组对成像系统的空间分辨率要求进行了研究 该小组从分辨率的角度将显示器分为低分辨率（低于0.8K）、常规分辨率（低于2K）、高分辨率（2K）和超高分辨率（4K甚至更高）等四个层级。

2.2  4K电视发展

        最早由东芝于2011年就发布首款4K电视REGZA 55X3，随后在2012年4K电视机成为各大电视机厂商宣传的重点，在IFA 、CES等展会上，4K电视机一度成为主角，4K被认定为未来电视机的发展方向。

2.3  4K机顶盒发展

        4K机顶盒紧随4K电视发展趋势，在2013年就有厂商推出以4K高清为宣传点的机顶盒产品，随后2014年开始4K机顶盒逐渐进入大众视线，并被各大厂商作为重点发展。
美国知名的市场调研机构ABI Research公布了一组预测数据，数据显示在全球范围之内，截止到2020年，4K电视机顶盒的数量将会达到4800万台之多。
随后电信、移动、联通、歌华、天威视讯、华数等运营商都相继推广4K机顶盒产品，着力布局4K视频产业。

4K技术难点
3.1  内容挑战

        虽然4K片源已经在不断丰富，但目前市场上屈指可数的4K超高清片源还远不能满足用户期望，甚至是4K视频的采集设备都没有普及，体验过真正4K的用户寥寥无几，市场培育还很不足。

3.2  网络挑战

        一般来说观看4K视频的宽带最低要求为30M；如果想要播放流畅，宽带需要达到50M以上，这对于大部分家庭来说仍然是一个难以跨越的难题。目前解决该问题的有效方法就是普及100M光纤宽带，这还需要很长一段时间才能较全面的覆盖。

3.3  成本挑战

        4K播放终端虽然取得了一定突破，但仍然需要更多的时间与更大的投入。尽管4K电视出货量增长很快，支持4K标准的机顶盒也在高速成长，但在未形成规模效应时，终端问题仍然会困扰市场，价格与质量会影响市场的选择。对于4K机顶盒来说，普通用户没有合适的4K播放设备，对于发展也是一种制约。

4K视频质量保障

        目前基于4K视频传输主要采用两种技术：一种是基于传统IPTV的技术，直播采用IGMP组播信令协议，点播采用RTSP信令协议，媒体流采用MPEG2-TS over IP协议；另一种是基于HLS自适应码流的OTT互联网视频技术，客户端采用HTTP协议来下载m3u8索引文件加TS分片的方式来实现视频流的传输。以下我们对这两种4K视频传输技术的业务质量监测体系进行分别探讨。

4.1  基于传统IPTV技术的4K视频业务质量监测体系

        用户感知到的4K视频服务质量（即用户体验）容易受到多种因素的影响，如4K电视的收费价格、用户的期望值、用户个性化行为、网络性能和业务质量等。从技术层面分析，影响4K视频服务质量的因素主要包括四个组成部分：视频内容质量、IP网传输质量、视频传送流（MPEG TS）质量和用户互动质量。如下图所示，它放映了用户体验（QoE）同视频QoS指标的对应关系。

        视频图像质量（由上图中的前三项组成）和用户互动质量（如EPG页面时延、频道切换和VoD命令响应时延）是构成总体4K用户体验质量的两个基本领域。因此，如何准确、客观地测量这两项用户体验指标，并将QoE指标同网络QoS指标有效地对应起来，是十分值得我们去深入探索和研究的。有了客观的QoE衡量指标和测试方法，就可以准确了解终端用户的体验，通过将QoE指标同网络QoS指标有效关联，就可以知道从何处入手来查找故障和优化网络性能，从而进一步改善用户体验质量。

4.2  基于OTT/HLS技术的4K视频业务质量监测体系

        与IPTV不同，OTT视频采用标准HTTP/TCP协议来递送媒体数据文件（如FLV、MP4、MPEG-TS等格式）。TCP协议的特点是可靠连接、无损传输。当出现网络丢包或数据差错时，可通过TCP重传机制来加以恢复；网络抖动和延时一般也可被客户端的下载缓冲所消化。OTT视频很少出现马赛克等视频质量问题，只有当客户端缓冲区的视频播放完又没有及时下载到新的视频片段时，才会出现画面停顿或等待缓冲的现象。

        由于OTT视频质量不受一般的网络传输损伤（如少量丢包、网络抖动）的影响，传统的IPTV视频质量测试方法（如MDI）已经不适应于OTT视频了。针对基于OTT/HLS技术的4K视频业务质量监测体系如下图所示。

4.3  德科仕端到端4K视频质量保障方案

        德科仕提供了一整套成熟的端到端4K视频业务质量监测方案（4K-E2EAS），如下图：

        4K-E2EAS是一套端到端IPTV、OTT融合的4K视频业务质量保障系统，它可以有效地将EVQA机顶盒软探针和部署在网络各个关键节点的EVA 硬探针采集的IP视频QoS/QoE指标进行关联分析，从而快速定位各种视频故障（如直播/点播卡顿、马赛克、音视频不同步、EPG页面失败等）的具体位置。根据EVA硬探针部署的监测点密度，E2EAS系统可以定位出IP视频全链路各个环节（节目源－省中心CDN－边缘CDN－BAS－OLT－ONU－机顶盒）的故障点位置。

结语

        4K技术和业务是近几年视频行业的发展趋势，对于电信和广电运营商、厂商来说既是机遇也是挑战，在每一次技术革新中，总是有勇敢者杀出重围、固守者慢慢没落，如何发掘用户潜在需求、提供稳定的视频业务、拥有丰富的4K片源、保障用户能真正享受到4K视频所带来极致用户体验，都是值得我们深思、研究和不断探索实践的。