電視廣播業者、內容供應和設備製造商，無不渴望能揭開 4K 和 8K 廣播的神秘面紗。透過 Socionext 的 4K/8K 影像傳輸解決方案，及其內建專為衛星和有線廣播用途設計的解調器晶片，將可充分發揮 4K/8K 廣播的完整實力。
近年來新興的 4K/8K 影像廣播服務，提供比一般高畫質電視（HDTV）廣播更高解析度的影像，象徵著電視廣播技術跨出的重要一步。雖然目前 4K 電視已廣受歡迎，連帶的 8K 電視也正朝商業化之日快速邁進，但由於現今的 4K 電視，仍無法完整接收 4K/8K 的 BS 衛星和 110 度 CS 衛星之數位影像廣播服務，因此在真正享受超高畫質視覺體驗之前，仍有不少挑戰必須一一克服。
由於 4K/8K 廣播訊號的解析度相較於一般高畫質電視（HDTV）足足高出 4 到 16 倍，目前現有系統的傳輸容量極度不足，針對傳輸容量更寬裕的系統需求逐漸膨脹，因而催化了寬頻數位衛星廣播新標準「ISDB-S3」的誕生。此外，自現有格式延伸出來，以 ITU-T J.183 為基礎的通道匯整技術，也早已是有線電視系統遵循的標準。這些標準缺一不可，只有內建與之相容的數位解調器，才能享受全功能 4K/8K 影像完整服務。
4K/8K 廣播傳輸系統
ISDB-S3 具備多相位幅度相移鍵控（16 APSK），和進化的錯誤修正能力（LDPC 編碼），可將傳統 52Mbps 傳輸容量大幅提升至 100Mbps，並同時保持相同於現代 BS 衛星廣播的抗干擾性。
基於 ITU-T J.183 的通道匯整技術更可將 4K/8K 廣播的龐大影像數據化整為零，透過多頻道傳輸讓現有的有線電視網絡也能傳輸 4K/8K 廣播數據，接著利用接收器同步整合並復原這些透過多個頻道傳輸的 4K/8K 數據。這樣的串流方式支援 MMT 和 TLV 等格式，且能多工處理可變長度封包（如：IPs）使得廣播及通訊變得更容易。
數位解調的關鍵角色
數位解調可以從特定頻道的調變載波訊號中提取原始資訊承載訊號，透過調諧器將其轉換為中頻訊號，再輸出為廣播串流訊號。由調諧器接收的訊號容易受到來自傳輸路徑的各種影響，因此解調器晶片除了復原調變訊號之外，還需執行各種訊號處理，例如：同步頻率和失真校正並同時輸出穩定串流。當這樣的訊號處理不夠充分時，在不良的接收環境中將難以產生正確的影像。因此，解調器晶片之於電視而言是非常重要的組件。
理想的解調器晶片應能同時兼容 ISDB-S3 和 ITU-T J.183 基礎的通道匯整技術。一個通用的 7mm x 7mm 小封裝便可為國內地面電視廣播（ISDB-T）、現今的 BS 廣播（ISDB-S）和有線廣播（ISDB-C）等系統提供數位解調功能，單晶片便可支援各種格式的數位廣播，但正如同現在的手機和電腦系統一樣，這個單晶片也必須極盡所能微型化。
而為了因應 MMT 和 TLV 格式被添加到多工串流方式中，新的評估系統和除錯方法必須被建立起來。針對提供新應用程式（如：UHD、第二螢幕等）的目標，MPEG MMT 作為電視廣播和 IP 網路內容的媒體傳輸解決方案，已成功超越了 MPEG-2 TS，不僅可以全面支持 HTML5，還能夠簡化封包，並和純粹基於 IP 的傳輸同步。TLV（tag-length-value）是符合數據通信協議的被編碼額外數據。MMT/TLV 傳輸解決方案能夠應對客戶在各種廣泛的通信服務和平台上的測試。
Socionext 4K/8K 解調器晶片解決方案
Socionext 的 SC1501A 便是這種微型精巧解調器單晶片的例子之一。透過在晶片的外緣放置 SRAM 來整合裝置的 I/O 區域，進而縮小晶片尺寸。因高速 LDPC 處理與傳輸容量擴充所引起的電壓下降現象，則透過用於電源端子的雙線和內核 padding 來緩解。
Socionext 的 4K/8K 評估系統採用自家的解碼器 SoC「LD20」，在解調從衛星和電纜分送的大數據訊號同時，輸出 MMT/TLV。由於市面上針對 MMT/TLV 結合多工串流方式的設計，尚未出現已證實且具參考價值的方案，因此 Socionext 耗費眾多人力與時間進行測試、除錯，致力創建一個穩定可運作的系統。經過技術挑戰性十足的開發過程後，Socionext 終於推出世界上第一個具有除錯方法的 MMT/TLV 參考系統。
圖一：SC1501A和接收機系統
圖二：實驗性轉播概要
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Socionext 團隊還設計了EVB（evaluation boards）以及配備有 SC1501A 的接收器，用以提供最完整的 4K/8K 解決方案。使用 Socionext 解決方案的進階寬頻數位衛星廣播的實驗轉播，將由四家日本主要的廣播電信公司通過有線電視系統聯手進行。
Socionext 共開發了兩款採用自家 4K/8K 廣播解決方案的原型接收機。「FEBX-101SC」主要用於有線轉播，「FEBX-101S3」則是專為直播衛星信號而設計。針對電視廣播公司和影像設備製造商，Socionext皆提供原型接收機作為參考模型。
左：原型接收機（用於ISDB-S3衛星廣播和ITU-T J.183通道匯整）；中：原型接收機（僅限ISDB-S3）；右：SC2M15 Full-HD多頻道編解碼器
傳統地面和衛星數位廣播不是 Socionext 4K/8K 技術的唯一應用。近年來，通過互聯網協議（IP）進行視訊傳遞、基礎設施監控和醫療影像等新應用，推動了影像傳輸設備市場的擴張。
對這些設備的要求包括了更高的穩定性和更低的整體系統成本。為了跟上這些需求，原本以軟體為主的架構正逐漸轉型成以硬體為主。為此，Socionext 也開發了一個新編解碼器 LSI 來應對這些挑戰。新的 LSI 能在低位元率（bit rates）狀態下提供必要功能，例如多個視訊串流轉碼和高畫質編碼。
隨著衛星廣播能力的增長，下一代地面電視廣播在全球逐漸普及，數位廣播標準也持續在進化。當 8K 技術在未來幾年內正式商業化的同時，設計問題和系統需求定將面臨最終測試。而隨著電視技術邁向新時代，消費者必將能從中長期受益。
2016 CEATEC Grand Prix大獎得主
Socionext 以解調器IC與接受器解決方案為核心，所研發的先進寬頻數位衛星廣播架構示範，贏得2016 CEATEC Grand Prix技術與軟體創新大獎。
轉載自：Socionext America（The technology behind the scenes of your favorite 4K/8K TV programs）