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2024年7月12日发(作者：)
D
esign & Application
设计应用
8K超高清终端直播实现方案
8K Ultra HD terminal live broadcast implementation proposal
黄建庆 （康佳集团 多媒体研发中心，深圳 518053）
摘 要：很多彩电行业从业者都将8K看成是未来电视发展的必经之路，随着三星、TCL等主流厂商在8K电视
上的布局，国家政策的不断放开，5G商用落地等因素，8K电视也将加速普及。本文设计5G+8K多媒体直播系
统，包括8K多媒体融合系统、基于5G通信技术的多媒体通道，完成一款5G+8K超高清智能电视终端。采用
逻辑FPGA系统实现DP2.0和HDMI2.1传输8K 60/120 Hz信号，支持P2P协议，直接驱动8K屏，实现从信源输
入、信号处理到显示，全程8K无损处理，支持5G网络接入，将5G与8K电视进行深度融合，实现5G+8K直播
功能。
关键词：5G；8K；直播
0 引言
5G即第5代移动通信技术（5th generation wireless
systems，简称5G）。国际标准化组织3GPP定义了
5G的三大应用场景。其中，eMBB（enhanced mobile
broadband，增强移动宽带）指VR/超高清视频等大
流量移动宽带业务。mMTC（massive machine type
communication，大规模机器类型通信)指物联网，支
持海量的物联网终端。URLLC（ultra-reliable and low
latency communications，高可靠和低延迟通信）指远程
手术、无人驾驶等需要低时延、高可靠连接的业务。
超高清产业的发展已成为国家战略。2018年，央视
正式开播4K频道。央视规划在2021年开播8K频道。
2022年北京冬奥会将采用8K直播，各大电视厂商、显
示巨头正在纷纷规划或者已经推出了自己的8K显示面
板，8K超高清大屏终端市场发展迅速。8K超高清、大
尺寸已成为行业发展趋势，从液晶面板到OLED屏，再
到最新的Micro LED，可以说整个显示产业都迫切需要
新的8K显示技术为终端显示应用提供支撑。
终端显示设备分别通过5G网络接入到超高清内容分发
平台，由平台用户管理进行数据调度，把前端设备采集
的画面通过5G推流到终端设备中，实现5G+超高清的
直播。
5G智能电视终端内置5G通信模组，负责5G网络
接入。整个终端系统电路主要由天线阵列、5G模组、
逻辑FPGA和8K SoC等组成。
8K系统融合5G模组接入5G网络，以获取5G数
据流；同时，负责接收处理视频信源，如HDMI2.0、
HDMI2.1、AV等；负责读取播放USB2.0、USB3.1中
的文件；负责AVS3、H.266等8K解码；负责接收AI
摄像头、远场语音模块、网络数据并处理；适配自主研
发的安卓系统，具备跨厂商、跨平台的操作和信息交互
能力。
逻辑FPGA系统的视频输入包括DP2.0、HDMI2.1
以及8K SoC的V By One信号，对输入图像信号进行
解码、图像处理，并对转换后图像信号进行编码。逻
辑FPGA系统的8K输出有3种配置：输出P2P数据
驱动Tconless显示屏，输出32lane V By One信号驱
动8K/60 Hz显示屏，以及64lane V By One信号驱动
8K/120 Hz显示屏（如图1）。
1 整体技术架构
5G+超高清直播解决方案，前端音视频采集设备与
作者简介：黄建庆（1988—），男，高级经理，研究方向：超高清电路设计。
30
ELECTRONIC ENGINEERING & PRODUCT WORLD 2021.9
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电子产品世界
8K
液晶屏
的支持也是HDMI2.1的一大特色，利用逐格的影像强
背
光
化，提供比静态HDR更好的显示效果，同时由于单条
传输线上的速率已经达到12 Gbit/s，为了保证信号的可
靠传输，对HDMI2.1线缆的要求也非常苛刻。
由于8K信号原始视频数据量巨大，显示链路带宽
明显不够，所谓显示链路，是指主机显示缓存与显示器
驱动电路之间的电路，显示链路传送的是屏幕内容视频，
一般为原始视频，数据量巨大。为了解决显示链路带宽
不足的问题，DP1.4和HDMI2.1均采用了DSC数据压
喇叭
天线阵列
5G
模块
8K
信源
HDMI2.1/DP1.4
8K
音频信号
(I2S)
普通信号源
PCIE
P2P
8K
逻辑板
8K
4K
及以下
背光控制
Upscaler
/FRC
VBO
I2C
4K SOC
板
缩技术，目前最新版本是DSC1.2版本。
以HDMI2.1为例，HDMI2.1传输带宽为48 Gbit/s，
当传输8K原始信号，其带宽超过48 Gbit/s时，将采用
DSC1.2压缩技术。如表1所示，红色粗体字表示采用
了DSC1.2压缩技术。
表１ ＨＤＭＩ２．１支持的部分信号格式
图１ 超高清终端架构框图
2 超高清接口技术
DisplayPort 1.4（简称DP1.4）和HDMI2.1是目前
支持8K@60 Hz视频信号传输的两个标准，DP1.4于
2016年3月发布，HDMI2.1于2017年11月发布。项
目立项之初，市面上还没有成熟的DP1.4和HDMI2.1
技术方案。本文基于DP1.4和HDMI2.1协议文本，选
用FPGA芯片进行原型设计开发，通过FPGA自带的
GTH模块（高速收发器）作为第一级接收数据链路信
号，然后通过DP解码或HDMI解码，还原出图像数
据。GTH模块的数据传输率高达16.3 Gb/s，完全满足
DP1.4和HDMI2.1对数据传输率的要求。
8
-
bit
RGB
|
4
:
4
:
4
24
~
30
4
:
2
:
2
|
4
:
2
:
0
RGB
|
4
:
4
:
4
48
~
60
4
:
2
:
2
|
4
:
2
:
0
RGB
|
4
:
4
:
4
100
/
120
4
:
2
:
2
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4
:
2
:
0
8K
/
fps10
-
bit
RGB
|
4
:
4
:
4
4
:
2
:
2
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4
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2
:
0
RGB
|
4
:
4
:
4
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:
2
:
2
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4
:
2
:
0
12
-
bit16
-
bit
RGB
|
4
:
4
:
4RGB
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4
:
4
:
4
4
:
2
:
2
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4
:
2
:
04
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2
:
0
RGB
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4
:
4
:
4RGB
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4
:
4
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4
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2
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2
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2
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04
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0
4
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2
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04
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2
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2
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4
:
2
:
04
:
2
:
2
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4
:
2
:
0
２．１ ＤＰ１．４技术
DisplayPort采用4条高速差分数据链路（Main Link）
传输视频图像数据以及音频数据，在规定传输速率的情
况下采用自同步数据恢复，而终端设备的信息（EDID）
是通过一条半双工辅助通道来获取。DisplayPort主要由
3部分组成：Main link（主链路），AUX CH（辅助通道）
和HPD（热拔插检测信号），其结构如图2所示。
3 结束语
本方案基于现有的4K SoC技术方案，详细阐述了
8K超高清电视的系统原理、8K高速接口及等关键技术
和产品方案。目前已经完成了超高清显示终端产品、超
高清视频编解码技术研发，并通过5G网络承载超高清
内容，较好地实现5G+超高清端到端直播系统。另一
方面，为了进一步提高像质量，降低8K超高清显示终
端整机成本和实现产业化，我们还有好多的工作要做。
参考文献：
图２ ＤＰ１．４结构
２．２ ＨＤＭＩ２．１接口技术
HDMI2.1协议物理层4条数据链路，传输速率到
12 Gbit/s，信道编码方式为16B/18B。支持8K@60 Hz、
4K@120 Hz等，除了画面规格外，提供对“动态HDR”
[1] 马正先,陈超.HDMI 2.1与超高清电视应用[J].电视技术,2019
(5):59-65.
[2] 孟月.“5G+8K”应用 不断掀起超高清视频产业发展浪潮[J].
通信世界,2018(26):11.
[3] 李超.时大鑫.超高清晰度显示技术[J].现代显示,2010(5):99-103.
[4] N/A Parade Technologies Introduces USB
Type-C Retimer for Host Devices Supporting USB 3.1 Gen
2,DisplayPort 1.4a HBR3,and Internal Signal Muxing[J].
Journal of Engineering,2018:92.
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