电视自诞生以来经历了从黑白到彩色、从模拟到数字、从标清到高清的发展历史，人们一直在孜孜不倦地追求更高的电视视觉体验。高清电视在一般家居客厅使用，当电视屏幕小于60吋时，画面清晰度还能满足人眼视觉的要求，但当电视画面超过60吋时，人眼就能看到扫描光栅，明显察觉到像素颗粒以及图像清晰度和质量缺陷。此外，按照人眼视觉的特性，要获得更好的真实感和临场感，必须增加人眼可视角度，降低观众的观看距离，这需要增加电视显示屏幕的尺寸。
国际电信联盟（ITU）对于超高清电视定义了4K和8K两个层级：4K每帧像素数为3840×2160，8K每帧像素数为7680×4320，均采用逐行扫描方式，其帧频提升到50帧/秒以上。与目前的高清电视标准相比，4K和8K每帧信息传输量分别提高到4倍和16倍，如果再考虑到高帧率、宽色域、量化深度等，超高清电视的数据量还将有所增加。
高清向超高清的演进，不仅提升了电视图像的清晰度，还使电视图像的色彩表现力远胜于高清系统，超大电视屏幕显示可以给观众带来更加丰富的视听体验。
在我国，随着电视制播技术的进步和4K超高清电视显示终端市场的日渐繁荣，4K超高清电视也进入新一轮发展机遇期。国家广电总局对发展超高清电视高度重视，将其作为巩固和加强党的宣传舆论阵地、满足人民群众日益增长的美好生活需要、推动文化产业和民族工业发展、深化广播电视供给侧结构性改革的重要举措加以推动。
发展超高清电视涉及系统建设、技术标准、节目制播、网络传输、终端接收等多个方面，需要相关的技术、节目、产业及资金等政策的保障与支持，要加强政策引导、科学制定规划、强化产业支撑、完善技术标准、做好应用试点。
一、国际4K超高清电视的业务开展
近年来，国际上4K超高清电视技术和产业链正在逐步趋于成熟，一些发达国家的电视运营机构尝试性地开展了4K超高清电视业务。2014年，韩国第一个开通了4K 超高清频道。之后，欧洲、北美、韩国、日本等广播电视播出机构和网络运营商，基于有线、卫星以及IPTV平台，陆续开播4K超高清频道70多个。从图1可以看出，欧洲和北美开播4K超高清频道数目最多，其次是韩国、日本以及其他一些国家和地区。
目前已开通的4K超高清频道，节目类型主要包括体育、电影、电视剧、新闻、文艺、娱乐、纪录片等。其中，体育类节目占比最大，约占总数的23%；电影、文艺、纪录片节目占比次之，均在16%~19%；新闻类节目占比最小，仅有1%（见图2）。
卫星传输具有大带宽、高速度、广覆盖等多种独特优势，目前欧洲、北美、日本和韩国开播4K超高清频道的运营商多数倾向于采用卫星方式传输。有关资料统计显示，基于卫星传输的4K超高清频道占比达到了49%；基于有线、IPTV和OTT传输的4K超高清频道占比分别为15%、24%和12%；基于地面无线方式仅停留于传输试验，目前尚未有开播地面无线4K超高清频道（见图3）。
尽管4K超高清频道开播数量日益增长，但受限于4K超高清节目片源问题，目前已开通的部分4K超高清频道尚无法支撑全天24小时不重复播出。例如日本SKYPerfecTV 4K movie频道采用每天轮播3~4次的方式播出；美国Fashion One 4K频道每天共有12个节目穿插播放，每个节目时长在15分钟左右。
在频道运营方面，4K超高清频道的运营模式尚不清晰。为吸引用户关注，目前近半数4K超高清频道仍处于免费阶段；已开始收费的4K超高清频道多采用“设备收费+节目收费”的方式，且节目定价相对较贵。以英国Sky UHD为例，用户除需支付特定设备SkyQ sliver费用外，购买Sky Movies节目包和Sky Sports节目包的费用分别为17英镑/月和25.50英镑/月。
在用户订阅方面，目前4K超高清频道用户订阅量相对较低。以韩国KT skylife、SK Broadband、LG U+三家IPTV运营商为例，订阅超高清电视业务的用户分别为48万、51万和20万，占总用户比例为7%、6%和22%。
二、国际4K超高清电视发展规划情况
从国内外4K超高清电视的发展现状来看，日本是推动超高清电视技术发展最积极的国家。日本NHK多年来在技术研究和标准制订方面开展了大量工作。日本政府把超高清电视作为振兴日本经济的产业之一，计划于2020年东京奥运会实现8K播出（见图4）。
相对于日本，欧洲超高清电视发展主要由EBU（欧广联）主导，相关电视台、有线电视、卫星电视、电信运营商共同推动超高清电视节目制作播出。EBU制订了欧洲超高清电视发展规划，计划分为三个阶段，由4K逐步过渡到8K（见表1）。
与日本、欧洲有所不同，美国超高清电视发展并未出台明确的时间计划表，其发展进程主要由市场主导。美国新兴网络视频运营商如Netflix、Amazon积极推动4K节目制作和分发服务，以此带动了4K电视机销售的增长。面对网络视频运营商的竞争，美国各电视台、有线电视、卫星电视运营商相继开始了4K节目播出。
三、国际超高清电视的标准情况
近年来，国际电信联盟（ITU）为规范广播级超高清电视节目制作和交换参数，定义了4K/8K超高清电视参数（见表2）。
随着超高清电视技术的不断发展，在索尼、松下、飞利浦等设备厂商的大力推动下，国际标准组织ITU、SMPTE、ARIB、ETSI等均开展了超高清系统标准化工作，目前已经制订的4K超高清标准达70余项（见图5、图6），涉及节目制作、基带接口、视音频处理、信号传输、终端接收和评价测试等多个关键环节。
就标准制订涉及领域而言，规范节目制作领域的标准最多，信号传输、基带接口等领域标准次之（见图7）。
在节目制作领域，主要集中在节目制作、交换参数及高动态范围（HDR，High-Dynamic Range）技术等方面，其中ITU-R颁布的BT.2020和BT.2100标准在超高清电视和HDR节目制作与交换参数方面作了详细的技术规范，是超高清节目制作领域关键的两项技术标准。
在视音频处理领域，ITU、ARIB、ATSC、AES、ISO/IEC等国标准组织分别在不同方面开展了标准化工作。在视频处理方面，高效视频编码作为重要的基础技术，目前国际上4K超高清电视主要采用HEVC（High Efficiency Video Coding），ISO/IEC已将其纳入MPEG-H的第二部分(ISO/IEC 23008-2)，ITU-T也将其作为H.265视频编码标准。
另外，在音频处理方面，在MPEG-H第三部分提供了3D音频技术规范和参数依据。在信号传输领域，为规范超高清电视信号的传输，各大国际标准组织围绕卫星、有线、地面和IPTV四种传输方式都出台了相关标准。
其中信号传输码率是考察4K超高清电视能否达到传输技术质量的一个重要指标，需要引导与规范。根据广播科学研究院的研究测试报告，为保证图像质量，在一个电视频道8MHz中，传输一个4K超高清视频的码率应不低于36Mbps。
在基带接口领域，SMPTE开展的标准化工作最多。2012~2017年，SMPTE颁布的22项超高清标准中，有11项标准属于基带接口技术规范，其中10G串行数字接口成为其标准制定的焦点。
终端接收和评价测试领域，高清多媒体接口（HDMI，High Definition Multimedia Interface）标准组织对终端接口参数和技术作了进一步的升级，最新的HDMI2.1标准正在制定之中。ITU-R和ARIB分别对UHDTV主观评测和多格式彩条进行了规范。
四、广电总局积极推动超高清电视发展
为主动应对超高清电视发展带来的机遇与挑战，加强对这项工作的组织领导，广电总局从“十三五”初期开始积极谋划和持续推进超高清电视发展。
一是加强政策引导，将发展4K超高清电视纳入广播电视“十三五”科技发展规划。
广电总局结合国际超高清电视发展趋势和国内广播电视发展实际，在“十三五”规划中提出了我国分阶段推进超高清电视频道建设和业务发展的计划和目标。
近年来，北京、上海、重庆、江苏、浙江、湖南、四川、深圳、苏州等都不同程度开展了4K超高清节目制播实践，为我国超高清电视发展作出了有益探索。广东省已于2017年建立国内首个4K超高清电视制播和传输试验平台，中央广播电视总台在2017年开展了4K超高清电视点播试验并于今年10月开播了4K超高清电视试验频道。
二是加快标准体系建立，推进我国自主知识产权技术在4K超高清电视系统中的应用。
为了有序推进我国超高清制播系统建设，广电总局在2016年组织了相关技术研究，2017年提出了涵盖节目制作、视音频处理、信号传输、终端接收和测试评价等多个方面的我国4K超高清电视标准体系表，并按照轻重缓急，加大关键技术攻关力度，制定了标准制订计划，近两年相继发布了《高效音视频编码第1部分：视频》《超高清晰度电视系统节目制作和交换参数值》《高动态范围电视节目制作和交换图像参数值》《用于节目制作的先进声音系统》等多项4K超高清电视基础标准。
其中，高效音视频编码标准作为我国自主知识产权的技术标准，其技术水平已经与国外先进标准相当；组织研制的我国4K超高清高动态范围电视测试图像序列标准已被国际电联采纳为国际标准。上述标准体系建设，对推动4K超高清电视健康有序发展和自主知识产权技术应用，起到了重要的规范和促进作用。
三是坚持规范协调发展，统筹推进高清电视和超高清电视发展。
结合我国东西部发展不平衡现状以及全球电视产业发展特点，为处理好高清电视与超高清电视发展的关系，推进协调发展，广电总局于2017年分别印发了关于加快推进高清电视和促进发展4K超高清电视的指导性文件，明确了我国推进电视高清化和超高清化的基本思路和政策措施。
一方面，加快推进高清电视成为广播电视主流播出模式，尽快完成高清电视对标清电视的技术迭代，目前全国高清电视频道数量已经接近200个，接收高清电视节目的用户数占总用户数的50%，达1亿，有力推动了我国传输设备制造、包括电视机在内的电子消费的快速持续增长；另一方面，明确4K超高清电视的技术标准、质量要求和开办条件，鼓励有条件的机构规范开办4K超高清电视业务，在有线电视、IPTV传输网络开办4K超高清电视专区，开展点播业务，带动4K上下游产业发展。
同时，积极组织开展8K超高清电视的技术储备，并与中央广播电视总台、北京市等加强协同，积极为2022年北京冬奥会的8K超高清节目信号制播进行技术准备。
四是积极与多部门协同联动，为发展超高清电视营造良好政策环境和产业生态。
近年来，广电总局与工信部就推进超高清电视发展建立了协调机制，在标准制订、产业支撑、应用推广等方面进一步加强沟通合作，共同推进我国4K超高清电视产业发展。
2017年9月，广电总局与广东省人民政府签署了《推动广东省4K超高清电视应用与产业发展合作备忘录》，支持广东充分发挥在高端设备、编解码芯片等方面的产业优势，提高相关产品的产业成熟度，支持我国4K超高清自主知识产权技术和民族工业的发展。目前，广东全省4K超高清机顶盒用户已经超过1000万户。
今年，广电总局还积极支持新成立的中央广播电视总台将原3D频道转换为4K频道，并协调开展了卫星、有线传输试验，推动中央广播电视总台在超高清电视发展中发挥龙头作用。近日，广电总局根据广东、中央广播电视总台4K超高清电视试验的情况，组织编制了《4K超高清电视技术应用实施指南》，以进一步加强对全国各广播电视机构开办4K超高清电视业务的指导。
五、我国超高清电视发展中面临的问题
相对于欧美日韩等西方国家，我国4K超高清电视目前还处于初级阶段，内容建设、产业支撑、服务业态、产业生态等都还有待进一步完善，尚未形成完整的端到端的产业链和生态链。国内超高清电视产业部门和广播电视机构在推进超高清电视发展中面临诸多压力和挑战。
一是国内产业支撑不够。据广电总局和工信部近期调查统计，目前用于电视台超高清节目的专业拍摄、制作及播出等主要设备，基本由日本、美国、欧洲等国家的产品垄断，国产化率低。
我国在高端制造和核心技术领域的短板已成为制约我国超高清电视产业发展的重要瓶颈，急需加大技术研发力度，抓紧提高相关国产设备的工程化、产业化支撑能力。只有努力做到超高清电视产业支撑与频道内容建设同步推进、协同发展，才能有效培育和扶持我国相关设备制造业向中高端迈进，推动我国超高清电视产业健康发展。
二是节目内容供给不足。制作4K超高清节目要求高、周期长、系统建设复杂。据测算，4K超高清节目制作成本平均是高清节目制作成本的3~4倍。以广东建设4K超高清试验频道为例，新建一个具备每天自制4小时节目能力的4K超高清频道技术系统，投入资金约需5亿元。
目前，除中央广播电视总台制作并储备了一定数量的高质量4K节目外，国内大部分电视台和制作机构的4K超高清内容制作能力不足，质量也参差不齐，现阶段还难以满足4K超高清电视高质量、规模化的发展需求。因此，急需调动各方力量，加大对超高清电视内容建设的资金投入和系统建设力度，以缓解超高清内容短缺的压力。
三是网络改造压力较大。在有线电视网、IPTV网络中传输4K超高清电视频道和开展互动点播业务，需要对传输网络和用户终端投入大量资金进行升级改造，并配置4K接收终端。这一方面对本已非常紧张的广播电视传输带宽是一个巨大的挑战，另一方面也会增加接收成本。
只有推进产业支撑、内容建设、传输网络改造协同共进，4K超高清电视才能真正进入千家万户。
六、我国4K超高清电视的发展对策
发展超高清电视是广播电视又一次重大技术进步和转型升级，涉及的环节多、领域广、影响大，是一项复杂的系统工程。推进这项工作责任重大，任务艰巨，需要相关部门和单位统筹协调、协同推进、稳步发展。建议着重抓好以下几方面工作：
一是加强多部门的沟通合作，联合推动超高清电视产业发展。
广电总局正在与工信部加强沟通与协作，建立推进超高清电视联合工作机制，以进一步加强对超高清电视发展的产业支撑、内容制作、网络改造、监测监管等关键领域的统筹协调。
同时，要积极争取发改委、财政部等国家相关部门支持，充分发挥国家资金的引导作用，鼓励采用市场机制引导多方资本参与，调动各方优势力量，努力实现超高清电视核心技术研发、产品制造、内容服务与行业应用的同步推进、协同发展。
二是推进中央广播电视总台与各级广电协同联动，推动广播电视技术进步与转型升级。
为充分发挥中央广播电视总台在超高清电视发展中的引领和示范作用，广电总局与中央广播电视总台就加快4K超高清电视发展进行了多次专题研究，拟在发展规划、推进策略、内容建设、标准规范以及网络传输等多方面给予支持，推进中央广播电视总台超高清电视系统建设和节目落地。
同时，广电总局还积极鼓励各级广电部门创新超高清电视发展模式，积极探索数字内容版权保护、智能协同服务、超高清家庭影院等新模式、新业态、新服务，推动中央与地方广电部门协同联动，努力打造4K超高清新技术条件下的广播电视媒体融合发展新生态。
三是以发展4K超高清电视为契机，加快全国有线电视网络整合和技术改造升级步伐。
当前，广电总局正在按照中宣部的统一部署，加快推进全国有线电视网络整合。在推动网络整合的过程中，要坚持网络整合与技术改造同步推进，积极组织中国广播电视网络公司加快全国有线电视网络互联互通平台建设，推进全国有线电视网络光纤化、IP化改造，提升广播电视网络对4K超高清电视业务的承载支撑能力。
同时，积极探索综合利用财政和社会力量加大对有线网络改造的投入，创新体制机制和服务业态，努力营造多元化的投资环境和发展空间，推动广播电视网络转型升级。
四是积极争取各级党委政府支持，努力营造超高清电视发展的良好环境。
在推进超高清电视发展过程中，广电总局将积极协调各级广电部门做好与国家和地方各级政府社会发展规划及相关部署的有效衔接，加强协调配合，积极争取各级党委政府和社会各界的重视支持。
广电总局将积极支持有条件地区发挥自身优势，建设超高清电视产业创新及应用基地，打造超高清电视产业集群，通过多方联动，形成合力，努力为推进4K超高清电视健康有序发展营造良好的政策环境和发展氛围。
