随着8K超高清视频录制、播放设备的持续推广，以及5G网络的正式商用，8K超高清视频产业在近年来得到了快速的发展，为用户带来了更具冲击力、表现力的视频观看体验。
为了将未经压缩的8K视频文件、8K图片高效转换为8K基带信号，输出给下游8K相关设备或系统，杭州当虹科技股份有限公司（以下简称：当虹科技）凭借在高质量视频转码、智能人像识别、全终端播放、低延时视频通讯等核心算法研究与应用方面的深厚积累，与英特尔进行紧密合作，并利用100系列英特尔 傲腾 持久内存，打造了8K超高清实时信号发生器解决方案，为多种8K超高清视频处理设备或系统提供了稳定的8K信号源。
本期，E企研究院就来具体解读8K超高清产业发展以及当虹科技的针对8K超高清实时信号发生器解决方案的技术优势。
8K超高清有望成为5G应用爆发入口
超高清是指国际电信联盟最新批准的信息显示“4K分辨率(3840×2160 像素)”的正式名称，同时这个名称也适用于“8K分辨率 (7680×4320像素)”以及更高的分辨率。目前，4K分辨率的电视播放设备已经渐趋普及，4K超高清视频产业链也不断成熟，越来越多的视频行业用户开始了8K超高清的探索。特别是随着5G时代的来临，8K超高清视频有望成为最先行的5G应用爆发入口。
目前，中国8K超高清视频生态开始加紧布局，国内3大电信运营商正积极开展5G+8K的实践，积累了丰富的经验。此外，2021年东京奥运会将采用8K直播技术；为应对北京冬奥会需求，电视台与运营商都在积极开展8K超高清技术试验，为北京2022年冬奥会8K信号制作提供支撑。国际赛事对8K的采用将会加速全球各区域布局8K内容，而5G将更加有力的支撑8K内容的传输和运营。
为了推动8K超高清视频产业的发展，2019年3月1日，工信部、广电总局、央视总台印发《超高清视频产业发展行动计划（2019-2022年）》，指出要按照“4K先行、兼顾8K”的总体技术路线，大力推进超高清视频产业发展和相关领域的应用，到2022年，我国超高清视频产业总体规模超过4万亿元，4K产业生态体系基本完善，8K关键技术产品研发和产业化取得突破，形成一批具有国际竞争力的企业，行动计划明确提出了8K相关的要求。
为了更好地开发8K超高清视频直播、导播、收录、制作等相关的设备或系统，需要有各种类型的8K实时流信号来进行调试适配，目前市面上8K摄像机价格昂贵，而且8K摄像机采集的流也无法覆盖多种视频场景，最佳的方案是开发8K实时信号发生器，可把未经压缩的8K视频文件、8K图片经过处理转换为8K基带信号，输出给下游8K相关设备或系统。
8K超高清视频的处理，不仅仅是分辨率的提升，而且帧率、色域、量化、动态范围等都有大幅度的提升，真正的8K超高清视频处理，至少包括了8K分辨率、60高帧率、BT.2020宽色域、10bit量化、HDR高对比度等技术的处理。为了更好地开发8K相关的核心设备或系统，可覆盖多种画面场景的8K实时信号源是一个非常基础的要求。
专业的信号发生器都按基带方式进行传输，这对于总线带宽带来了非常严苛的要求。目前主流的8K/60FPS HDR场景为例，8K基带信号输出格式为12G-SDI*4，总带宽高达48 Gbps。经过实测，一般的机械硬盘、SSD硬盘、PCIe高速存储都无法满足8K基带数据传递时的大带宽需求。传统的DRAM内存虽然在总线带宽上可以满足数据传递需求，但是DRAM内存的规格通常为单条4GB到32GB，即使按照32G每条计算，插满整个服务器的内存插槽往往也只能满足2分钟8K素材的实时推流需求，而且昂贵的企业级DRAM内存在经济性上也显得毫无竞争力。
极高的总线带宽也对于服务器存储空间带来了巨大的压力，如果以48 Gbps的带宽进行数据传输，每秒钟传输的视频文件大小为6GB，2分钟大小的素材需要的存储空间将达到720GB，要满足8K信号发生器对于存储容量的要求，显然也会带来相应的成本压力。
当虹科技表示：“在8K超高清实时信号发生器解决方案的研发过程中，我们发现，传统的硬件架构显然无法满足8K超高清实时信号发生的需求，我们需要的是一种既能解决大容量数据要求，又能满足大带宽数据交互要求的创新方案。”
Arcvideo 8K超高清实时信号发生器解决方案
Arcvideo 8K超高清实时信号发生器可以为8K超高清处理相关设备或系统提供稳定的8K信号源，能够将各种不同类型的素材导入至服务器，可按需产生对应8K场景画面的稳定8K基带信号，支持7680*4320分辨率、10bit量化、BT.2020宽色域、4:2:2、60FPS及多种HDR格式，以12G-SDI*4的格式输出给下游各8K设备或系统，解决了5G+8K生态圈关键技术产品研发中对8K信号的需求。
该解决方案的服务器搭载了多根100系列的英特尔 傲腾 持久内存。英特尔 傲腾 持久内存可提供融合高速、高性价比、大容量、持久数据保护、高级加密等优势于一体的内存选项。不同于传统的 DRAM 内存，它集大容量、经济性和持久性于一身，读写带宽比 NVMe 设备高数倍，并大幅降低了延时问题。英特尔 傲腾 持久内存提供了两种不同的操作模式：内存模式 (Memory Mode) 和应用直接访问模式 (App Direct Mode)。在内存模式中，它与普通的易失性（非持久性）系统存储器完全一样，但成本更低，能在保持系统预算的同时实现更高容量。模块的容量有128 GB、256 GB 和 512GB 几个版本。
在Arcvideo 8K超高清实时信号发生器解决方案的应用中，使用应用直接访问模式，在未经压缩的8K视频文件或图片首先拷贝至英特尔 傲腾 持久内存，然后，当虹8K超高清视频处理机制会采用多线程方式从融合的英特尔 傲腾 持久内存中读取8K YUV裸数据，再经过当虹8K超高清视频处理技术进行处理，最终稳定、均衡的以12G-SDI*4的方式输出至8K SDI板卡。
该方案可应用在以下场景：
应用于5G+8K现场直播的研发及测试：
应用于5G+8K 一体化直导播的研发及测试：
应用于8K界面收录的研发及测试：
图1：适用于”5G+8K”不同应用的解决方
效果：充分满足8K超高清视频信号处理需求
在Arcvideo 8K超高清实时信号发生器解决方案中，英特尔 傲腾 持久内存实现了立竿见影的效果。从性能来看，英特尔 傲腾 持久内存的数据吞吐性能远超一般的机械硬盘、SSD硬盘，可以充分满足8K超高清实时信号处理对于带宽的需求。
为了对于方案的性能进行验证，当虹科技搭建了测试环境，与搭载了英特尔 数据中心级固态盘DC P4510系列与英特尔 傲腾 数据中心级固态盘P4800X 的服务器进行了对比。测试人员采用多个线程的方式，从不同的测试服务器中读取8K YUV裸数据，以分别测试其读取速度。
测试数据显示，搭载了英特尔 傲腾持久内存的解决方案，不仅满足了目前8K/60FPS 48Gbps/S的带宽需求，并可支持未来的8K/120FPS信号发生需求。
从成本来看，一方面，英特尔 傲腾 持久内存的价格显著低于企业级DRAM内存；另一方面，英特尔 傲腾 持久内存的单条容量就可以达到512 GB，这意味着用户无需额外部署服务器节点，就可以满足超高清实时信息处理的高带宽对于内存总量的需求。
总结
高速、高性价比、大容量的英特尔 傲腾 持久内存被证明可以满足8K超高清视频信号处理对于带宽的需求，而且在总体拥有成本 (TCO) 上有着较大的优势。再结合Arcvideo 8K超高清实时信号发生器的卓越创新特性之后，能够为专业电视台、影视及制作机构、互联网等用户提供高性能、低成本的信号发生解决方案，推动8K超高清产业的发展。
在 ‘5G+8K’的产业协同发展大潮中，当虹科技将进一步发挥在视频上传、云生产、加密、智能运营、播放、大数据分析的全链条服务优势，强化8K超高清技术的创新，并加快利用英特尔等合作伙伴的优势产品与技术，推动采编播全环节的技术服务全面升级重构，让更多用户感受5G时代超高清视频所呈现的极致效果。