江蘇省廣播電視總臺(tái)超高清電視節(jié)目制作探索及歷程回顧

2023年12月12日發(fā)(作者：諸葛亮的名言名句)

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Advanced Television Engineering江蘇省廣播電視總臺(tái)超高清電視節(jié)目制作探索及歷程回顧●

作者?江蘇省廣播電視總臺(tái)?張航 二 首次雙區(qū)HD/4K制作

摘要 和4K SDR直播

從2014年開(kāi)始，江蘇省廣播電視總臺(tái)從嘗試現(xiàn)場(chǎng)4K制作到依托超高清跨界轉(zhuǎn)播平臺(tái)進(jìn)行雙2015年5月，江蘇省廣播電視總臺(tái)超高清跨界轉(zhuǎn)區(qū)HD/4K制作、4K直播、三維聲制作、通過(guò)播平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“江蘇臺(tái)4K車(chē)”）視音頻系統(tǒng)集S-log3曲線作為中間母版制作4K HDR、制成完畢，并且很快投入使用。作4K HDR（HLG），再到4K HDR（HLG）2015年11月22日，江蘇臺(tái)4K車(chē)承擔(dān)2015中國(guó)直播，技術(shù)團(tuán)隊(duì)做了大量的4K電視節(jié)目制作探足球協(xié)會(huì)杯決賽第一回合（江蘇國(guó)信舜天VS上海綠地申花）電視公共信號(hào)的制作，其中HD制作系統(tǒng)索，積累了大量的4K制作經(jīng)驗(yàn)，本文結(jié)合節(jié)目配置了14臺(tái)Sony 2580攝像機(jī)、1套Sony 850攝像機(jī)制作實(shí)例回顧了這一系列超高清制作探索的歷程。配備微波系統(tǒng)和1套探頭和2套8通道的EVS，4K制作系統(tǒng)配置了7個(gè)機(jī)位，其中4臺(tái)Sony F55，2臺(tái)關(guān)鍵詞Sony HDC4300，1臺(tái)Imovix X10 UHD 高速攝像機(jī)，4K

另外配備了1臺(tái)Sony PWS 4400作為4K慢動(dòng)作回放HDR

和記錄設(shè)備，1臺(tái)新奧特4K A100作為4K字幕機(jī)。三維聲

其中HD信號(hào)在江蘇體育頻道直播，4K信號(hào)在江蘇4K播出

電信IPTV直播。 IP足協(xié)杯比賽的4K SDR信號(hào)通過(guò)編碼器壓縮編碼為T(mén)S over IP流，通過(guò)數(shù)據(jù)專(zhuān)線回傳至總臺(tái)，再由總臺(tái)IPTV集成播控平臺(tái)直播系統(tǒng)傳送到江蘇電信，經(jīng)過(guò)電信的直播分發(fā)系統(tǒng)送至用戶(hù)終端，由4K機(jī)頂盒解碼播出。4K SDR播出全鏈路如圖1所示。 一 首次現(xiàn)場(chǎng)4K制作

2015江蘇衛(wèi)視跨年演唱會(huì)于2014年12月31日在南京奧體中心向全國(guó)進(jìn)行高清直播，與此同時(shí)，江蘇臺(tái)技術(shù)人員在場(chǎng)館功能房里搭建了一套4訊道4K EFP系統(tǒng)開(kāi)始探索和嘗試超高清電視節(jié)目制作，14K SDR江蘇臺(tái)4K車(chē)提供2路4K SDR信號(hào)，接口為該系統(tǒng)配備了1套Sony MVS7000 4K切換臺(tái)、4套直播鏈路3G-SDI×4，信號(hào)送至實(shí)時(shí)編碼器。2臺(tái)4K實(shí)時(shí)編Sony HDCU 2080+BPU4000基站、4套Sony PVM

碼器獨(dú)立工作，互為主備，將SDI信號(hào)編碼壓縮為F55+CA4000攝像機(jī)、Sony PVM X300監(jiān)視器和1套H.265的TS流輸出至數(shù)據(jù)專(zhuān)線。編碼參數(shù)為分辨率Sony PWS4400服務(wù)器等設(shè)備，參與到2015江蘇衛(wèi)視3840×2160，畫(huà)面比例16:9，碼率CBR 15Mbps，跨年演唱會(huì)的現(xiàn)場(chǎng)制作，這是江蘇省廣播電視總臺(tái)首幀率25P，位深度8bit，色度抽樣4:2:0，音頻格式次嘗試超高清電視節(jié)目制作，算是摸著石頭過(guò)河。MPEG1-Layer2，音頻碼率128Kbps，雙聲道，采051SYSTEM TECHNOLOGY中心技術(shù)樣率48KHz。回傳鏈路使用兩條運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)專(zhuān)線，每條帶寬20Mbps。兩條數(shù)據(jù)專(zhuān)線送到總臺(tái)6樓新媒體機(jī)房，分別接入總臺(tái)IPTV直播系統(tǒng)的主、備輸出交換機(jī)dx-cisco4503-m、dx-cisco4503-b。通過(guò)流延時(shí)設(shè)備將流延時(shí)至電視直播同步后，再轉(zhuǎn)發(fā)至電信。直播流經(jīng)過(guò)主備輸出交換機(jī)傳輸至江蘇電信IPTV直播分發(fā)系統(tǒng)。直播源信號(hào)監(jiān)控可通過(guò)i7

CPU的工作站用VLC播放器實(shí)時(shí)解碼監(jiān)看，也可用安裝支持組播播放器的視頻盒子解碼監(jiān)看。播出系統(tǒng)圖如圖2所示。 為了完成足協(xié)杯HD和4K電視公共信號(hào)的優(yōu)質(zhì)制作，總臺(tái)體育頻道專(zhuān)門(mén)組織了2個(gè)導(dǎo)攝團(tuán)隊(duì)，他們?cè)谝粋€(gè)車(chē)體的兩個(gè)制作區(qū)分別制作HD和4K SDR信號(hào)，這是中國(guó)首個(gè)雙區(qū)HD/4K制作案例，同時(shí)還嘗試了4K SDR的直播，在中國(guó)電視節(jié)目制作史上具有里程碑意義。足協(xié)杯的制作和播出的經(jīng)歷為臺(tái)里超高清電視節(jié)目制作、直播和后期制作積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，也儲(chǔ)備了一定的專(zhuān)業(yè)人才。 三 通過(guò)S-log3曲線作為中間母版

首次制作4K HDR

2016年 4月7日，索尼工程師為轉(zhuǎn)播車(chē)上的6臺(tái)Sony BPU4000基站進(jìn)行固件升級(jí)，從而使得4K基站可同時(shí)支持Sony HDC 4300和Sony PMW F55兩種4K攝像機(jī)機(jī)型，通過(guò)菜單選擇即可設(shè)置成正確的配對(duì)方式。2016年11月28日-30日，再次對(duì)4K設(shè)備進(jìn)行升級(jí)，升級(jí)HDC4300和F55，從而支持Sony的S-log3曲線，BPU4000可輸出S-log3曲線的4K

HDR信號(hào)，即BPU4000的2張板卡可分別同時(shí)輸出SDR和HDR（S-log3）信號(hào)。2016年12月31日的《2017江蘇衛(wèi)視跨年演唱會(huì)》4K制作系統(tǒng)依舊配置了4臺(tái)Sony F55/BPU-0523Sony BPU

4000可同時(shí)輸出SDR和HDR信號(hào)24K播出系統(tǒng)圖44K SDR直播和4K HDR（S-log3）錄制的制作方案示意圖4000和2臺(tái)HDC-4300/BPU-4000共6臺(tái)4K攝像機(jī)。當(dāng)時(shí)，HDR的話題非常火熱，HDR與分辨率一樣都能顯著提升視覺(jué)體驗(yàn)，4K+HDR合體被認(rèn)為是真正意義上的超高清電視。因此，總臺(tái)技術(shù)團(tuán)隊(duì)決定通過(guò)2017江蘇衛(wèi)視跨年演唱會(huì)的契機(jī)嘗試制作4K HDR，經(jīng)過(guò)方案對(duì)比，決定采用4K SDR直播，同時(shí)錄制S-log3曲線的4K HDR信號(hào)的方案，即通過(guò)江蘇電信IPTV直播4K SDR信號(hào)，通過(guò)硬盤(pán)服務(wù)器錄制S-log3曲線的4K HDR信號(hào)，采用了與PQ/HLG無(wú)關(guān)的S-Log3作為HDR中間母版（Mezzanine

Master），制作的S-Log3中間母版，再經(jīng)后期制作轉(zhuǎn)換成PQ或HLG的方式。圖4為當(dāng)時(shí)制作方案的示意圖。

四 首次制作三維聲，配合4K SDR， 同時(shí)提升聲畫(huà)級(jí)別

2018江蘇衛(wèi)視跨年演唱會(huì)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)的音頻組首次嘗試三維聲制作和直播，音頻工程師在場(chǎng)館功能用房搭建帶有聲學(xué)處理的混音間，配有標(biāo)準(zhǔn)的5.1.4三維聲監(jiān)聽(tīng)環(huán)境，通過(guò)一套混音系統(tǒng)同時(shí)完成立體聲、5.1環(huán)繞聲、5.1.4三維聲的節(jié)目制作，分別供江蘇衛(wèi)視標(biāo)清頻道、江蘇衛(wèi)視高清頻道、江蘇電信IPTV播出。制作方面，以5.1.4三維聲為主監(jiān)聽(tīng)，通過(guò)適當(dāng)?shù)南驴s混方式調(diào)制正確的5.1環(huán)繞聲節(jié)目聲和立體聲節(jié)目聲。節(jié)目現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)有三維聲、立體聲、單點(diǎn)式共27個(gè)環(huán)境話筒通道，用于構(gòu)建聲場(chǎng)。2018江蘇衛(wèi)視跨年演唱繼續(xù)使用5.1環(huán)繞聲制作，力爭(zhēng)在“耳孕”效果的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更多的藝術(shù)突破。江蘇衛(wèi)視高清頻道將收到5.1環(huán)繞聲編碼信號(hào)，觀眾將根據(jù)聽(tīng)音條件選擇5.1環(huán)繞聲或者下變換的立體聲。而現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)制作的三維聲（5.1.4全景聲）信號(hào)，則通過(guò)編碼嵌入到4K SDR和以S-log3曲線的4K HDR信號(hào)中，從而在視覺(jué)享受提升的情況下增加更飽滿(mǎn)的三維立體聲音互動(dòng)，同時(shí)提升聲畫(huà)級(jí)別。 五 首次制作并傳輸

4K HDR（HLG）信號(hào)

2018年3月15日，轉(zhuǎn)播車(chē)對(duì)6臺(tái)Sony BPU4000、2套Sony HDC4300、4臺(tái)CA4000、RCP軟件等進(jìn)行升級(jí)，升級(jí)完后BPU4000可輸出4K HLG信號(hào)，其板卡輸出可設(shè)置為HLG-live、HLG-BT.2100兩種方式。2018年6月26日、27日和7月9日，臺(tái)里IPTV部門(mén)組織了多次4K HDR（HLG）信號(hào)編碼傳輸測(cè)試工作。在2019江蘇衛(wèi)視跨年演唱會(huì)中，依托江蘇臺(tái)4K轉(zhuǎn)播車(chē)，搭建一套6+2訊道的4K HDR（HLG）制作系統(tǒng)，有6臺(tái)Sony HDC4300攝像機(jī)，有2路4K

HDR（HLG）信號(hào)由高清系統(tǒng)中的高清信號(hào)（矩陣可選）通過(guò)Sony HDRC-4000轉(zhuǎn)換器上變換而來(lái)，另外新奧特石墨字幕包裝系統(tǒng)參與到4K制作系統(tǒng)中的圖文制作。2019江蘇衛(wèi)視跨年演唱會(huì)首次嘗試制作4K HDR（HLG），區(qū)別于前幾屆跨年，配備的4K攝像機(jī)全部都是Sony HDC4300攝像機(jī)。配套的4K 基帶處理單元Sony BPU4000輸出4K HDR（HLG）信號(hào)，經(jīng)過(guò)加嵌器嵌入立體聲后輸出3路4K HDR（HLG）信號(hào)，其中2路通過(guò)Sony HDRC-4000將4K HDR（HLG）轉(zhuǎn)換為2路4K SDR。1路4K HDR（HLG）和2路4K SDR信號(hào)經(jīng)杜比三維聲編碼加嵌，由3臺(tái)實(shí)時(shí)編碼器壓縮編碼為T(mén)S over IP流，通過(guò)數(shù)據(jù)專(zhuān)線回傳總臺(tái)。傳輸鏈路如圖5所示。4K SDR視頻編碼參數(shù)為分辨率3840×2160，畫(huà)面比例16:9，碼率CBR25Mbps，8bit，4:2:0，25幀，音頻編碼參數(shù)：音軌1-2立體聲，mp2采樣48000，碼率192kbps，音軌3-12杜比三維聲。該信號(hào)由總臺(tái)IPTV集成播控平臺(tái)直播系統(tǒng)傳送到江蘇電信，經(jīng)過(guò)Advanced Television Engineering電信的直播分發(fā)系統(tǒng)送至用戶(hù)終端，由4K機(jī)頂盒解碼播出。4K HDR視頻編碼參數(shù)為分辨率3840×2160，畫(huà)面比例16:9，碼率CBR36Mbps，10bit，4:2:0，50幀，音頻編碼參數(shù)：音軌1-2立體聲，mp2采樣48000，碼率192kbps音軌3-12杜比三維聲。該信號(hào)通過(guò)編碼回傳至南京，經(jīng)過(guò)分配后其中一路送至IPTV測(cè)試平臺(tái)在臺(tái)內(nèi)審片室進(jìn)行演示，另一路轉(zhuǎn)碼為Dolby

Vision，在審片室的另一臺(tái)電視上做演示。 六 首次4K HLG直播

2020江蘇衛(wèi)視跨年演唱會(huì)的4K制作系統(tǒng)依舊以4K HLG為內(nèi)核進(jìn)行制作，系統(tǒng)終端經(jīng)加嵌器后輸出4路嵌入立體聲的4K HLG信號(hào)。第1路4K HLG信號(hào)，經(jīng)三維聲加嵌后，輸入主4K HDR編碼器，作為4K

HDR主路信源。第2路4K HLG信號(hào)，輸入備4K

HDR編碼器，作為4K HDR備路信源。第3路4K

HLG信號(hào)，經(jīng)Sony HDRC4000下變換為4K SDR信號(hào)，經(jīng)三維聲加嵌后，輸入主4K SDR編碼器，作為4K SDR主路信源。第4路4K HLG信號(hào)，經(jīng)Sony

HDRC4000下變換為4K SDR信號(hào)，輸入備4K SDR編碼器，作為4K SDR備路信源。其傳輸鏈路如圖6所示。江蘇衛(wèi)視2020年跨年演唱會(huì)在IPTV 4K專(zhuān)區(qū)進(jìn)行4K HDR/SDR+高清多機(jī)位直播。IPTV 4K直播專(zhuān)區(qū)首頁(yè)由1路4K信號(hào)+ 3路多機(jī)位高清信號(hào) + 1路衛(wèi)視高清PGM播出信號(hào)共5個(gè)視頻窗口組成多畫(huà)5面直播頁(yè)面。用戶(hù)點(diǎn)擊畫(huà)面，可進(jìn)入全屏播放。現(xiàn)4K傳輸鏈路053SYSTEM TECHNOLOGY中心技術(shù)傳輸系統(tǒng)將完成主備2路4K HLG HDR（主路三維聲/備路立體聲）信號(hào)、主備2路4K SDR（主路三維聲/備路立體聲）信號(hào)、主備6路高清多機(jī)位信號(hào)（立體聲）、1路4K SDR下變換高清信號(hào)（立體聲）的編碼壓縮回傳工作。編碼器將編碼壓縮后的節(jié)目流送入主備兩臺(tái)前端交換機(jī)，經(jīng)兩條點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專(zhuān)線傳回總臺(tái)IPTV集成播控平臺(tái)。所有碼流采用TS封裝，UDP組播協(xié)議傳輸，6具體視音頻編碼參數(shù)如下：4K信號(hào)傳輸鏈路◆HD高清：H.264編碼，分辨率1920×1080i，網(wǎng)有SDR和HDR兩種4K機(jī)頂盒，在用戶(hù)點(diǎn)擊4K畫(huà)面比例16:9，碼率CBR 8Mbps，8bit，25幀，畫(huà)面時(shí)，EPG會(huì)根據(jù)用戶(hù)機(jī)頂盒型號(hào)自動(dòng)適配4K

BT.709色域；音頻MP1-Layer2（立體聲），采樣率HDR或4K SDR頻道播放。48kHz，碼率128Kbps。7◆4K SDR：H.265編碼，分辨率3840×2160p，畫(huà)面比例16:9，碼率CBR 25Mbps，8bit，25幀，IPTV 4K專(zhuān)區(qū)首頁(yè)

BT.709色域；音頻Dolby Digital Plus（杜比三維聲），采樣率48kHz，碼率256Kbps和MP1-Layer2（立體聲），采樣率48kHz，碼率128Kbps。◆4K HDR：H.265編碼，分辨率3840×2160p，畫(huà)面比例16:9，碼率CBR 36Mbps，10bit，50幀，BT.2020色域，HLG曲線；音頻Dolby Digital Plus（杜84K播出系統(tǒng)圖054比三維聲），采樣率48kHz，碼率256Kbps和MP1-Layer2（立體聲），采樣率48kHz，碼率128Kbps。每路節(jié)目流均安排延時(shí)監(jiān)看崗位，每個(gè)工位配備兩臺(tái)監(jiān)看工作站，使用支持H.265解碼的播放軟件，分別監(jiān)看延時(shí)前和延時(shí)后信號(hào)，使用流矩陣切換面板進(jìn)行應(yīng)急切換；一臺(tái)多畫(huà)面信源監(jiān)看工作站，監(jiān)看所有主備信源信號(hào)；兩臺(tái)4K電視和IPTV 4K機(jī)頂盒，監(jiān)看終端直播信號(hào)。部署技術(shù)管理工作站一臺(tái)，負(fù)責(zé)管理流延時(shí)器、流切換矩陣、墊片服務(wù)器及流接收交換機(jī)。播出系統(tǒng)圖如圖8所示。

七 4K內(nèi)核，ST2110 IP系統(tǒng)

根據(jù)江蘇省廣播電視總臺(tái)節(jié)目制作和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，2020年底計(jì)劃建成新一代超高清融合轉(zhuǎn)播制作平臺(tái)，該制作平臺(tái)為無(wú)壓縮IP架構(gòu)的超高清（4K）電視轉(zhuǎn)播系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備豐富的外來(lái)信號(hào)接入和處理能力以及級(jí)聯(lián)擴(kuò)展能力，可滿(mǎn)足大型綜藝、體育節(jié)目的4K HDR節(jié)目和高清節(jié)目的直播及錄制要求，可滿(mǎn)足三維聲、環(huán)繞聲及立體聲節(jié)目的直播及錄制要求。超高清融合轉(zhuǎn)播制作平臺(tái)視頻系統(tǒng)采用非壓縮全I(xiàn)P架構(gòu)設(shè)計(jì)方案，以交換機(jī)為信號(hào)交換核心，配備SDN管理系統(tǒng)、切換臺(tái)、網(wǎng)關(guān)、監(jiān)看、錄像等設(shè)備，高清信號(hào)能夠上變換為4K HDR信號(hào)參與節(jié)目制作，輸出4K HDR信號(hào)并可下變換為HD SDR信號(hào)進(jìn)行播出。視頻系統(tǒng)按24個(gè)訊道設(shè)計(jì)，配置16套超高清（4K）攝像機(jī)，預(yù)留8套超高清（4K）訊道的接入能力，配置12路外來(lái)信號(hào)的接入處理能力。系統(tǒng)配置兩條4K/HD主備播出鏈路。切換臺(tái)IP輸出與交換機(jī)互備。切換臺(tái)IP輸出為主，交換機(jī)為備份，當(dāng)切換臺(tái)IP輸出鏈路故障時(shí)，能夠及時(shí)通過(guò)SDN面板完成應(yīng)急倒換和應(yīng)急切換。視頻系統(tǒng)中的切換臺(tái)具備基帶輸出接口，系統(tǒng)再配備一臺(tái)矩陣，矩陣輸出接口帶幀同步功能，當(dāng)主備交換機(jī)系統(tǒng)同時(shí)宕機(jī)時(shí)，可通過(guò)二選一開(kāi)關(guān)選擇矩陣輸出鏈路作為播出鏈路。系統(tǒng)采用無(wú)單一崩潰點(diǎn)的主備鏈路設(shè)計(jì)，具備完善的應(yīng)急預(yù)案，即使在個(gè)別設(shè)備或鏈路故障的情況下，對(duì)直播和錄制流程不產(chǎn)生根本的影響。整Advanced Television Engineering個(gè)視頻系統(tǒng)應(yīng)急備份鏈路完整，安全性高。視頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖9所示。9視頻系統(tǒng)框架圖 八 結(jié)語(yǔ)

從2015江蘇衛(wèi)視跨年演唱會(huì)開(kāi)始，江蘇省廣播電視總臺(tái)技術(shù)團(tuán)隊(duì)依托超高清跨界轉(zhuǎn)播平臺(tái)踏上了超高清電視節(jié)目制作的探索之路，以上簡(jiǎn)單回顧了臺(tái)里超高清電視節(jié)目制作歷程中的幾個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。視頻工程師緊跟超高清技術(shù)，及時(shí)升級(jí)相關(guān)設(shè)備使之支持HDR，超高清電視節(jié)目制作從SDR升級(jí)到了HDR。音頻工程師也不斷摸索三維聲的制作，希望電視觀眾在享受到極致畫(huà)面的同時(shí)還能享受到更飽滿(mǎn)的三維立體聲音互動(dòng)。傳輸工程師與時(shí)俱進(jìn)，將4K

HDR送到了用戶(hù)的電視機(jī)上，為電視觀眾送來(lái)聲畫(huà)大片，帶來(lái)視聽(tīng)盛宴。后期老師也在其中摸索出不少超高清節(jié)目的剪輯、調(diào)色等后期制作經(jīng)驗(yàn)。江蘇廣電總臺(tái)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)緊跟技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，不斷調(diào)整制作方案，一步一個(gè)腳印地探索和解密4K電視節(jié)目制作的奧秘，在過(guò)去的五年多時(shí)間里為觀眾送去了不少質(zhì)量上乘的超高清片源，也積累了大量的超高清電視節(jié)目制作經(jīng)驗(yàn)。2020年底總臺(tái)將建設(shè)好一輛無(wú)壓縮IP架構(gòu)的超高清電視轉(zhuǎn)播系統(tǒng)，該系統(tǒng)以4K HDR信號(hào)為內(nèi)核，通過(guò)下轉(zhuǎn)換到HD進(jìn)行錄制或直播。新系統(tǒng)不僅能夠及時(shí)響應(yīng)臺(tái)里的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和業(yè)務(wù)生產(chǎn)的需求，而且還能為中國(guó)的超高清電視節(jié)目制作事業(yè)繼續(xù)添磚加瓦。055

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