3月，工信部、國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺印發《超高清視頻產業發展行動計劃（2019-2022年）》�！�—這一規劃被認為是吹響了超高清產業從“概念”到“應用落地”的集結號，至少涉及萬億以上投資、4萬億元以上產值；包括采集、制作、傳輸、呈現、應用等五大產業鏈環節；數百家企業、百萬行業從業人員的“新一輪”視聽大戰已經開打。

從超高清產業的發展規劃看，顯示產業無疑是“率先受益”的板塊。包括從家用到工程商顯，涉及4k/8K、VR/AR等技術的廣泛領域，都會迎來新一輪“產品升級”大戰。

技術端看，超高清顯示“不是”僅僅多了幾個像素

如何看待4K/8K與傳統清晰度指標之間的差距呢？業內專家指出，4K不是4個2K，這種僅僅4倍差異的概念。一方面，從標清、高清到全高清（2K），每一階段的進步大約是1.2倍清晰度的提升——也就是說，4K和全高清之間的信息密度差距，幾乎相當于此前視頻產業標準“數十年”的進步距離。

另一方面，量變最終必然導致“質變”。更多的信息密度承載力、更多的細節呈現力背后，是應用端的大力發展：例如，超高清工業缺陷智能視覺檢測技術的發展；再例如大場景超高清智能安防應用的發展……這些新應用，都會因為“超高清”而誕生，并有所不同。尤其是在顯示產業中，超高清會引發一系列“質變”。

目前，國內彩電銷量中，4K電視占比已經達到7成以上。但是，這其中多數產品不滿足高動態范圍（HDR）、寬色域、三維聲、高幀率、高色深等“分辨率”之外的“超高清”呈現要求。而且，更為重要的是，彩電市場60英寸以下產品銷量占比超過85%，這樣的顯示尺寸無法呈現出超高清4K的畫質震撼性�；蛘哒f，體驗真正的超高清效果，超高清內容的極大豐富，必然成為大屏電視流行的“推手”。業內專家認為，未來多一半消費者會擁有65英寸以上彩電的“觀影”需求。

類似彩電市場的變化也會影響“工程顯示”行業。如在指揮調度中心市場，顯示的像素間距指標，是不是滿足“4K/8K”信號大規模接入呢？就現有的產品而言，一個8K信號就要用掉16個2K級別的拼接單元才能顯示出來�！�—彩電市場是屏幕太小；工程市場則是超高清顯示占據的“顯示墻面積”太大。所以，超高清工程顯示應用，一定會促進4K拼接單元，P0.5級別左右的小間距LED等產品的出現和大規模應用。

再例如，醫學領域從來都是一個“分辨率越高越好”的應用市場。微創手術的內窺鏡顯示、CT的讀片顯示、5G遠程醫療的精準細節顯示等等，都需要一大批專業化、高水平的醫學顯示終端產品。這些產品也將是“超高清”顯示體系中“單位顯示面積”價格最昂貴的細分市場。

當然，昂貴的超高清顯示系統，也包括普通百姓能用到的產品——如，超高清影院產品。工信部明確提出支持4K影院的發展，這對于今天影院行業而言，無疑是新一輪標準的競爭點。尤其是在2018年單塊影幕產出下降的市場環境下，優先部署超高清影院，也將是行業重要的“吸客”焦點。業內專家認為，過去4年影院放映市場完成了激光化替代，未來3年則會完成4K化替代，部分巨幕系統甚至可能升級到8K技術。

無論是七八十英寸的超高清彩電、4K級別的拼接單元和超小間距LED屏、還是數字影院的4K/8K放映機……這些產品，今天或者面臨技術突破的門檻、或者面臨規模供應的成本門檻、或者面臨上游內容不足的應用門檻。而國家超高清產業規劃的目的，就在于讓業內看到“供給端補短板”的這些商業機遇，進而調動更多的資源推動超高清產業更好、更快、國際領先化的發展。

超高清顯示必然引領新一輪顯示技術創新

超高清視頻產業的發展，首先是對顯示端的一次“供給能力大考核”，也是決定不同顯示技術未來走向的關鍵“競爭點”。業內專家認為，一旦信號端實現超高清內容的普及，顯示端的超高清化就會從今天的“高附加值”，變成“入門需求”。

從平板顯示來開，分辨率的增長一直是液晶產業的“拿手好戲”。事實上，所有顯示技術門類，僅有半導體平板顯示能夠保障“每一次清晰度的技術提升，顯示終端都走在內容產業前面”。尤其是2017年底以來，我國10.5/11代線液晶面板廠的不斷投產，更是改變了大尺寸單元制造和生產的效率、規模，形成了完全滿足未來彩電和商用液晶顯示產品大屏8K化的供給技術保障。

相對而言，投影技術產品在超高清上的“速度”不及平板顯示。一方面，4K投影技術雖然已經成熟，卻依然處于應用的早期階段，市場價位和成本還有待進一步優化。另一方面，8K標準上，投影技術面臨光閥設計的瓶頸，原生8K產品尚未進入商業化階段。而抖動8K和多顯示設備拼接融合8K被認為不是最好的“技術選擇”。所以，投影技術在4K到8K之間的距離，讓投影技術能應對一般的超高清應用，又對頂級的8K應用“力不存心”，預計未來三年4K降成本，和8K技術成熟會是投影超高清產業鏈的主要公關方向。

在超高清挑戰賽道上，起點最低的顯示技術是小間距LED。這一技術由于采用顆�；�像素“獨立封裝”處理的工程實現，在像素小型化上“難度最大”。不過，2018年以來，mini-led產品的成功推出，第一代量產產品就實現了P0.9小間距LED屏的大規模經濟化制造，為未來超高清小間距LED應用提供了技術方向。分析認為，在P0.5-P0.9產品上，小間距LED將形成新的高端競爭梯隊和市場壁壘�！癈OB-mini-多合一封裝”技術路線，也渴望在產品的經濟性上保持“可普及”的優勢。

在VR/AR顯示產品上，得益于近眼顯示特殊的對“畫面連續性”的敏感度，高分辨率幾乎成為新產品的標配。入門產品實現500PPI、主流產品實現1000PPI，下一代產品向1500PPI升級已經成為趨勢，預計新一代產品大部分將具有單眼4K的顯示水平。VR/AR這一行業雖然普及度有限，但是超高清化卻最激進。超高清產業的發展，超高清內容的豐富，預計將與VR/AR產品的規模增長形成共振。

總體上，顯示端的超高清化面臨三個主要問題：包括能否實現超高清顯示、產品經濟性如何、產品供給規模多大。在這三個問題上，不同顯示技術門類起步不同、差異巨大。但，整體上不同顯示技術的超高清化都“在路上”，都需要產業同仁加強技術創新，用更好的“供給端”革命，實現消費市場的新增長。

顯示設備超高清的推動力是“內容超高清”

“沒有好的應用，就不會有好的設備”：爆款超高清應用被行業專家視為是超高清顯示成熟發展的前提。

國家規劃指出，到2020年，中央廣播電視總臺和有條件的地方電視臺開辦4K頻道，不少于5個省市的有線電視網絡和IPTV平臺開展4K直播頻道傳輸業務和點播業務，實現超高清節目制作能力超過1萬小時/年。到2022年以上指標基本實現普及，超高清廣電制作能力超過3萬小時/年。雖然這一廣電內容制作規模在該行業總體產出中的比例依然“很小”，但是，考慮到“省級地面頻道和市（縣）級頻道為主體的地面頻道的內容制作占比巨大”，從“高端欣賞”角度看，這一規模卻也足以支持一個“有規模、有成熟度、有認可度”的“彩電和視頻超高清”應用爆點。

另一個被認為最可能成為超高清應用爆點的領域是視頻監控和安防。安防產業對超高清的需求主要體現在兩個層面，第一是“信息的可識別性，要求高清晰視頻技術”——即智慧安防的核心是以視頻內容的主體、行為等的識別為中心，這要求視頻的信息豐富要足夠高，安防視頻要從“大致看清”，向“絕對細節絕對看清”升級。第二是“場景的信息完整性和覆蓋需求，要求超高清視頻技術”——理論上，安防系統可以通過增加更多的探頭位置，實現一個空間場景的更廣闊覆蓋。但是，這種方式無疑“成本巨大”，對現有系統改變突出。超高清視頻可以在不增加傳輸通道、點位和固定設施數量的情況下，實現大場景的廣闊覆蓋。正因為安防市場這種獨特，且明確的產業應用價值，安防超高清視頻化被認為是非�，F實的一個應用爆點。

總之，超高清產業的發展是有著“現實”且“可預知”的堅實應用基礎支撐的。用三到四年的時間，實現我國超高清產業應用的全球領先，并帶動相應軟硬件和服務產業的升級發展，尤其是實現顯示行業技術高度的新跨越是完全可以完成的任務。

2018年12月，4K、8K在日本國內開始播放，真正開啟了高分辨率電視播放的時代。2018年的除夕夜播出的“第69屆NHK紅白歌唱比賽”也是用4K、8K播放的，同時觀看并比較了4K播放（50英寸電視）和2K的無線電視（40英寸電視），4K播放的清晰的圖像著實讓人佩服。

筆者認為，在2020年由4K、8K高分辨率影像技術和人機互動技術的融合將會引起一場技術革新。筆者依據迄今為止作為技術人員的經驗，就新的4K、8K影像技術概要和人機互動性的結合將會在2020年給制造業帶來新的世界這一話題做出以下解說。

影像技術的發展給體育娛樂帶來的變化

2013年在美國拉斯維加斯召開的國際消費類電子產品展覽會“CES 2013”上介紹了4K電視之后，直到實現商用，給人的感覺是花費了很長的時間。2017年韓國實現了全球首次4K電視播放。在2018年2月的平昌冬季奧運會上，在韓國的主要地區也進行了4K播放。在日本，以橄欖球世界杯、東京奧運會和殘奧會為首的2019-2020年將要舉行的體育活動都將以4K來播放。如上所述，影像技術的發展和體育活動有著密不可分的聯系。

IT技術、影像技術在60 -80年代軍事方面進行了研發和發展，互聯網最初也是用于軍事的（注1），在80年代末實現了商業化。但是，1990年以后，隨著體育播放技術的發展和技術系統的進步，影像技術得以實現商業化。

注1：互聯網起源于美國國防部出自的ARPANET（Advanced Research Projects Agency Network，美國高級研究計劃署）項目。

特別值得一提的是，有一種被稱為“視頻判斷系統”的即時播放（Instant Replay）系統，在全美最為吸引眼球、No.1 的人氣體育運動NFL（National Football League，美國職業橄欖球大聯盟）中，最先使用了該系統。這是一款根據影像來驗證裁判判定結果的系統，MLB（Major League Baseball，美國職棒大聯盟）的重播、2018年足球世界杯上備受矚目的VAR（Video Assistant Referee，視頻助理裁判技術）等都采用了此系統。導入職業網球賽的“鷹眼”（Hawk-Eye）判斷時速200km以上的發球（Serve）、擊球（Stroke Shot）的In/Out的結果被認為是有效的。2019年1月全澳洲公開網球賽中，日本選手大阪直美在決賽中勝出的要因就在于這款“鷹眼”。這款視頻裁判系統之所以得以進步是由于可以記錄1,000幀/秒以上的高速數碼相機影像。

視頻裁判系統原本是為了達到“更加公平”、“確保比賽透明”的目的，現在視頻裁判的影像也給我們帶來了娛樂性的效果，帶來了新的欣賞體育的樂趣。

影像技術和人機結合

隨著影像技術的發展，人們期待通過一種新的技術，不僅僅可以觀看高分辨率的影像，還可以一邊看影像，一邊進行互動性的操作。在視頻游戲領域最早實現并使用了這一“人機互動”技術。

上世紀70年代，美國雅達利(Atari)首次成功研發了用于商業用途的視頻游戲――“PONG”，兩名球員通過從乒乓球臺上方觀測到的圖像來打乒乓球，球拍雖然只能縱向移動，但是自己的動作在影像上得以實時地反映，可以進行實際的對戰。

1980年南夢宮（Namco，現在是 Bandai Namco Entertainment）開發的“吃豆人”（Pac-Man），據說是首次在游戲里采用了AI（人工智能）的原理（注2），在這款游戲里，不僅有從敵人（電腦）逃脫的操作，還有玩家一旦取得道具就會追趕敵人并“吃下”敵人的操作，所以說這是一款需要切換操作的游戲。游戲的敵人好像擁有智能一樣，其活動的形式很新穎，在全世界范圍內產生了“爆炸性”的震撼效果。

注2：摘自 人工智能學會“人工智能”Vol.34, No 1(2019年1月)

視頻游戲的互動性非常重要，比方說，在駕駛游戲和模擬器方面，很有必要在畫面上瞬間反映方向盤、加速器、剎車的操作。這是判斷游戲好壞的標準之一。格斗游戲、拼圖游戲、射擊游戲等也是一樣。對玩視頻游戲的這一代玩家來說，這種“互動性”帶來的感覺就像自己的感官真實地感受到了一樣。

據說現在視頻游戲會高潮再起，其背景是“eSports(即電子競技，電子體育運動)”的出現。2018年在印度尼西亞舉行的第18屆亞運會上，eSports作為表演示范項目而被采用（注3）。在亞洲有很多eSports的發達國家和地區。在臺灣，政府為eSports的普及做出了很多努力，臺灣的教育部（相當于日本的文部科學�。�體育局設有專門的eSports部門，對于贊助eSports的企業給與稅額減免等優惠。在日本的視頻游戲展覽會上也有召開eSports大會、私營電視臺也開始了eSports的節目等等，正在逐步推廣中。

注3：在印度尼西亞雅加達·巨港舉辦的第18屆亞運會上，作為表演示范項目的比賽而被采用的eSports “Winning Eleven 2018”中，日本代表隊獲得了金牌。

普遍認為，今后會開發更多用于eSports的視頻游戲，這也是高分辨率影像技術和人機互動技術相融合得以實用的領域。

導入高分辨率影像的新技術

在以上文章中我談到了由于影像技術的進步和人機互動性的實現，eSports、視頻游戲的世界發生了巨大的變化。今后，這些高分辨率影像技術預計也將被用于產業、醫療、汽車等領域。那么，下面列舉四個技術因素。

①通信基礎設施的發展

通信基礎設施需要光纜（有線）和新時代通信（無線）。光纜不僅應用于當前的互聯網服務，還應用于電視播放、互聯網的傳輸方面。預計2020年導入新時代的5G通信方式，其傳輸速度將會是當前4G的100倍。為了實現能傳送高分辨率影像，提供5G服務的各通信公司正在進行試驗，驗證各種各樣的高分辨率通信手段。

②編解碼（Codec）技術的發展

以前的電視都是通過模擬信號播放的，播放方式有日本和北美的NYSC、歐洲地區的PAL。當前的電視（無線電視）、BS/CS所用播放方式是被稱為2K（1080i）的數字播放。在日本，我們使用被稱為MPEG規格中的 “MPEG-2”，這一動畫圖像壓縮編碼技術應用在地面電視、BS/CS播放方面。在MPEG-2中，未壓縮數據（RAW Data）的壓縮率是1/12～1/50,因此可以將2K影像控制在10M-30M的傳輸速率。但是，用MPEG-2標準處理的分辨率被限制在2K左右（橫1,920x縱1,152像素）。

2003年出現了H.264這一MPEG規格的編解碼技術。當壓縮到與MPEG-2相同的影像質量時，它可以壓縮到大約一半的數據大小，也支持4K分辨率。從技術上講，雖說是壓縮，但又不僅僅是影像的壓縮，與先前影像相比，還要保留變化部分的信息。

此外，現在日本的4K播放也在使用H.265這一編解碼技術，一般來說，H.265可以壓縮到H.264約一半的數據量，而影像質量又相同，能夠高效地傳輸高分辨率的影像。也就是說，與MPEG-2相比，H.265可以壓縮成1/4的數據量。

③實現較低的時間延遲率（實現互動性）

將影像壓縮（編碼/Encode：符號化）后并傳輸的話，數據量就會減少、通信設施的負荷量也降低，但是接收方需要解壓（Decode，解碼）。編碼、解碼如果花費時間的話，則會產生時滯（Time Lag），從而導致人機交互性降低。除了高級壓縮技術之外，重要的是實現幾乎沒有延遲的編碼和解碼技術。

④半導體的更進一步的高集成度

處理高分辨率影像，數據量會大大增加，因此我們將使用許多半導體資源如FPGA、ASIC等。特別是在解碼處理中，8K需要的資源是4K的4倍。由于編解碼技術的發展，需要的資源也在增加，比方說，H.265達到了H.264的1.5-1.6倍。因此，半導體高集成化技術的進步也是一個重要的因素。

通過高分辨率影像和人機結合性的融合實現新的世界

在本世紀20年代日本將會普及4K、8K，支持高分辨率的機器也會降價，利用了其產品和內容的娛樂領域也將會使用高分辨率的影像技術。而且，在所有的商務領域中也都在進行靈活運用高分辨率影像的實證試驗，今后應該會商業化的可能性。下面列舉8個可結合高分辨率影像技術和人機互動技術的市場。

①建筑機械、重型機械的遠程操作的發展

在2010年，日本發生了很多地震、臺風等自然災害，出現了由于很多無法到達救災現場而不能實施施救、復原的情況�，F在，日本正在推進使用5G技術的建筑機械的遠程操作試驗，建筑機械幾乎實時地把高分辨率影像、聲音傳給了作業員，像在實際現場操作一樣的遠程操作將成為可能。

②遠程醫療的發展

在人口稀少的地區、島嶼等地方，通過新一代通信技術連接了診所和患者家的遠程醫療試驗也在被推進中。之前也進行過遠程醫療的實證試驗，但是存在收發的圖像不清晰、無法準確診斷的難題。由于使用了新時達通信技術的高分辨率影像技術、人機互動性得以實現，專業醫生可以實現遠程診療，本世紀20年代，根據專業醫生的指導，手術、遠程手術在技術上將可能實現。

③監控、攝像頭系統的發展

在萬圣節、新年倒計時、大型體育活動等很多人聚集的情況下，警備工作方面，可能有即使采取道路封鎖、人海戰術也無法對應的情況發生。2018年的萬圣節，發生了輕型卡車翻車的事件，各處安裝的監控攝像頭對識別犯人提供了幫助。另外，也有消息稱，在美國和中國導入了利用AI技術的犯罪預測系統。

使用高分辨率影像技術的話，僅用一臺攝像頭就可以獲得廣范圍的信息，這將是利用監控防止犯罪發生的重要技術。

④實現汽車的遠程操作

在美國加利福尼亞州等地進行著汽車的無人駕駛實驗，而且，通過融合高分辨率影像技術和人機交互技術，達到遠程駕駛汽車的效果。

⑤實現了使用HMD的高分辨率影像的VR

HMD（Head Mount Display，頭戴式顯示器）已經應用于游樂園等中，但它主要使用了CG圖像。2018年，進行了VR的驗證試驗，在試驗中，利用了新一代通信技術提供的實時8K分辨率影像。或許我們今后可以用VR體驗那些一年一度的節日、或者難以到達的遠方。

⑥非設安裝型的公開播映（Public Viewing）的展開

例如，在足球等大型活動中，使用遠距離的大型屏幕、電影院進行公開播映。根據近來普及的eSports，據預測，提供高分辨率影像的服務將會增加。比方說，在運動酒吧（Sports Bar）、大型活動現場等很多人的場所實時觀看比賽，在共享狂熱和興奮的娛樂場所更期待有震撼力、投入感的影像。同樣在旅游業，旅游景點發來的具有身臨其境的、高分辨率的影像的實時傳送，會達到吸引旅客的效果。

⑦電子黑板系統的利用

據說高分辨率影像在教育領域也有很大的影響，其中，通過高分辨率影像和人機互動性的結合，即使在偏遠地區，電子黑板系統也可以實現和真實講師授課同樣的環境，彌補教師不足、提高學術能力。

⑧支持8K的視頻游戲

現在的視頻游戲中，一部分支持4K分辨率的游戲也得以發布，創造了具有身臨其境感覺的游戲空間。隨著像足球這樣的、使用大型場地的視頻游戲的發展，每個玩家都可以在8K屏幕上操作。

5.最后

像這樣，4K、8K等高分辨率影像技術和人機互動技術的組合可能會引起新的商業、娛樂契機。這將改變世界的框架，它將有助于人工智能研究并使其商業化。

對于這樣的新組合，預計也會出現法律問題等技術方面以外的課題，不過，我們相信，靈活利用日本企業和技術人員開發的技術、思想將會引起一場技術革命。

4K、8K高分辨率影像技術和人機互動技術的融合，正是由常年支撐日本“嵌入式經濟（Embedded Business）”的技術人員和新時代技術人員合作獲得的，而且將會成為連接日本原創的新一代的革命性技術。