UHDTV的发展历史分为几个阶段。20世纪90年代，UHDTV处于研究起步阶段，没有突破性进展。2000～2010年，UHDTV技术取得部分突破。2001年，研究者制造了首个UHDTV监视器，分辨率为3840×2400。2003年，日本放送协会演示了一种分辨率为7680×4320的UHDTV原型系统。从2010年开始，UHDTV进入快速发展阶段。日本放送协会、夏普、索尼等机构相继研发出超高清显示器、图像传感器、摄像机、播放器等设备。国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）于2012年8月正式发布了ITU-R BT.2020建议书，给出了UHDTV的节目制作及交换用参数值，将UHDTV定义为两种分辨率，即3840×2160（称为UHDTV1或4K UHDTV，简称4K）和7680×4320（称为UHDTV2或8K UHDTV，简称8K）。从2012年开始，UHDTV在电视转播中得到越来越多的应用，如奥运会、世界杯等。有些国家开始进行UHDTV的试验播出。

与标准清晰度电视（standard definition television，SDTV）和高清晰度电视（high definition television，HDTV）相比，UHDTV的主要特点体现在高分辨率、逐行扫描与高帧率、宽色域、高动态范围、高比特深度和三维声等方面。在宽高比和像素形状方面，UHDTV与HDTV相同，为16:9和方形像素。

①高分辨率。UHDTV的最大特点是分辨率高。按照ITU-R BT.2020建议书的规定，UHDTV有两种分辨率。一种是4K UHDTV，分辨率为3840×2160，其有效像素数是HDTV的4倍；另一种是8K UHDTV，分辨率为7680×4320，其有效像素数是HDTV的16倍。分辨率的提升有助于画面清晰度的提高，可为观众带来更好的视觉体验。

②逐行扫描与高帧率。UHDTV完全放弃了隔行扫描技术，统一采用逐行扫描方式。支持的帧扫描频率包括120赫、100赫、60赫、59.94赫、50赫、30赫、29.97赫、25赫、24赫、23.976赫。逐行扫描配合高帧率可在很大程度上提升运动图像的清晰度和表现力。

③宽色域。UHDTV的色域范围比HDTV大，标准白坐标与Rec.709相同。在CIE 1931色度图上，UHDTV的色域范围覆盖了75.8%的面积，而HDTV的色域范围只覆盖了35.9%的面积。宽色域能还原更多的外界景物颜色，使图像更真实、更细腻。UHDTV的色域参数由ITU-R BT.2020建议书给出，因此也将该色域称为Rec.2020色域。

④高动态范围。人眼可感知的外界景物亮度范围很大，但使用常规电视动态范围的电视系统所呈现的图像对比度仅为1:1000，亮度范围远小于人眼（瞳孔不变时）的感知范围1:100000。高动态范围（high dynamic range，HDR）技术的出现恰恰适应了人眼可感知的亮度范围。UHDTV系统使用HDR技术后，可增加画面明亮与黑暗区域的反差，提升画面亮部区域和暗部区域的细节表现力，从而获得更好的画质效果。国际电信联盟在2017年发布的ITU-R BT.2100-1建议书给出了两种HDR节目制作格式，即感知量化（perceptual quantization，PQ）和混合对数伽马（hybrid-log gamma，HLG）。PQ采用绝对亮度体系，其电光转换函数符合人眼视觉特性，最大动态范围为0～10000尼特；HLG采用相对亮度体系，可兼容现有的标清和高清系统，最大动态范围为1200%。

⑤高比特深度。SDTV和HDTV的像素量化比特数一般为8比特或10比特，而UHDTV为10比特或12比特。量化比特数（比特深度）的提升对图像在色彩层次及过渡方面的增强起到关键作用，亮度过渡将更完美，色彩还原会更真实。

⑥三维声。为了能在宽视角和高分辨率的图像下保证声像的准确定位，UHDTV系统可以采用比环绕立体声系统更真实、更具有沉浸感的三维声系统，从而给观众带来更完美的视听环境。

信源编码也称为信源压缩，是通过一定算法去除电视信号中人眼不敏感的信息，从而提高传输效率。UHDTV系统的信源编码标准主要有高效视频编码（High Efficiency Video Coding，HEVC）（即H.265）和音视频编码标准2（Audio Video coding Standard 2，AVS2）。HEVC（即H.265）和AVS2，编码效率较H.264、AVS+有较大提升。前者是国际通用标准，后者是中国提出的具有自主知识产权的标准。

2010年以后，UHDTV技术在节目拍摄、制作、传输和显示等方面日趋完善，这为UHDTV的应用提供了可能性。很多大型体育赛事都进行了UHDTV转播，如2012年和2016年的夏季奥运会、2014年的足球世界杯比赛、2015年的法网公开赛等。另外，欧洲、亚洲，美国等很多国家和地区都陆续开设了UHDTV频道，如欧洲通信卫星组织于2013年1月8日正式开通全球首个UHDTV频道，韩国和日本也于2014年开始播出UHDTV节目。2017年12月23日，中国广东广播电视台启动了4K超高清电视试验播出。UHDTV除了在电视广播行业得到应用之外，还在数字影院、博物馆、医疗及一些特殊行业得到应用，如上海交通大学数字电视团队采用UHDTV设备记录了神舟十号载人飞船发射起飞的壮观场景。

可以预见，随着UHDTV相关技术的突破和标准的完善，UHDTV也将逐步进入市场，为人们的视听感受带来全新的体验。