「精品」4K超高清試驗頻道製播規範

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本文由《廣播與電視技術》雜誌獨家授權。本文刊發於2018年第10期。

【摘 要】

為確保2018年10月1日中央廣播電視總檯4K超高清試驗頻道順利開播，中央電視臺技術系統制訂了具有前瞻性、可操作性、一致性的4K超高清電視節目製播技術規範，明確了4K超高清電視節目製作與播出的主要技術參數和技術要求。

【關鍵詞】

4K UHD、HLG/1000nit、BT.2020、500Mbps

0 引言

2018年10月1日，中央廣播電視總檯開播了4K超高清試驗頻道，預示著我國超高清電視事業發展拉開序幕，預示著新時代廣播電視產業供給側改革不斷深化，預示著超高清等新技術的應用將給我們帶來前所未有的機遇和挑戰。

為適配央視4K超高清試驗頻道開播，打通“採、編、播、存、傳、管”節目生產全鏈條、各關鍵環節，有效保障頻道開播後4K超高清節目安全播出、節目生產有序運轉。自2018年年初，依照央視4K超高清電視技術體系總體規劃，技術系統經過多次研討、多輪打合與修改，7月正式頒佈《中央廣播電視總檯4K超高清電視製播技術規範》，明確規定面向2018年10月1日央視4K超高清試驗頻道開播，央視4K超高清電視節目播出與製作主要技術參數、技術要求，明確節目送播送審技術要求與接口，節目文件交互、信號交換、信息交互的技術要求與接口，也明確現階段面向互動電視平臺“央視專區”4K超高清節目分發的相關技術參數及要求。

在整體的製播技術規範下，央視技術系統能夠進行統一標準的播出、總控、演播室、後期製作、媒資等系統設備採購、系統建設及系統適配，並按照製播規範的技術參數與要求，在開播前對相關技術系統進行驗證測試，確保節目質量與製作效率。

1 中央廣播電視總檯4K超高清電視技術體系總體規劃

圍繞國家4K超高清電視發展的總體戰略要求，踐行習近平總書記重要講話精神，央視技術系統在高清電視節目生產基礎上，加快進行央視4K超高清製播體系建設，充分發揮央視在電視製作上的優勢，有效提升4K超高清節目供給能力，以解決4K超高清節目源的問題；同步推進4K超高清和媒體融合一體化發展與建設，通過與廣電網絡和三大電信網絡等合作，提供多渠道、多類型視音頻內容，滿足全國各層次用戶需求。

我們計劃“三個階段、三步走”，逐步完成全臺4K超高清製播體系建設，跟進4K超高清標準與技術的演進，不斷優化、調整、完善製播體系建設，並及時修訂相關技術規範。

2. 第二階段（2019年1月-2020年6月）：完成新聞製作平臺建設，在4K試驗頻道新聞版塊提供播出節目；完成體育、紀錄片、綜藝等3到5個頻道4K超高清製播系統的建設，具備每天30小時4K超高清節目製作能力。

3. 第三階段（2020年7月-2021年12月）：將4K試驗頻道轉化為4K綜合頻道，並陸續完成新聞、電視劇、少兒等其他4K超高清頻道製播體系建設，具備每天60小時的4K超高清節目製作能力；為應對北京冬奧會需求，2021年開展8K超高清技術試驗，為北京2022冬奧會8K信號製作提供技術支撐。

2 中央廣播電視總檯4K超高清電視節目製播技術規範

按照總檯4K超高清電視技術體系總體規劃三個階段（2018年4月-2021年12月）的工作部署，2018年4月央視技術系統成立製播規範制訂工作小組，著手起草《中央廣播電視總檯4K超高清電視製播技術規範》（暫行）。

我們以4K超高清節目播出為抓手，從節目文件交互、視音頻信號交換、節目信息交互三個維度入手，梳理節目製播的全流程。為便於規範的操作、使用以及職責劃分，規範的框架與節目生產流程基本吻合。統一、明確、簡化面向4K頻道開播的製作與播出用視音頻基本技術參數，便於順利完成開播前的系統搭建，同時有效降低與高清節目同播階段節目生產作業面的複雜度；突出製播技術關鍵節點、明確上下游銜接關係，並根據現階段實際情況權衡當前技術策略。

此次規範制訂側重在第一階段，隨著國際標準和國內行業標準的陸續推出，在總結第一階段工作經驗的基礎上，我們將適時修訂規範以適配第二階段（2019年-2020 年6月）央視4K超高清系統建設與事業發展。

1. 面向文件化播出的視音頻技術參數及技術要求

央視4K超高清播出文件格式：3840×2160/50p， 量化10bit，編碼封裝XAVC.MXF，碼率500Mbps， HDR標準HLG/1000nit，色域BT.2020。制訂併發布了《中央廣播電視總檯4K超高清播出格式MXF文件規範（暫行）》。

央視臺內製作域間文件交互須遵守上述視音頻基本技術參數要求。不符合這一標準的節目文件，在節目上載或素材使用前需進行上變換處理。提交媒資系統備播的4K超高清節目成品文件，如需進行高清播出則由媒資系統負責統一進行轉碼處理。

現階段4K超高清節目聲音製作採用環繞聲製作標準，播出系統的建設需考慮未來支持16聲道三維聲節目的播出。4K超高清節目文件的送播送審流程，4K超高清節目經過視頻編輯與調色製作、音頻製作、視音頻合成後，經內審、技審（UQC），成品文件送媒資系統入庫、備播，由媒資系統向播出系統提交整備後的節目播出文件。臺內各製作島、廣告備播系統等也可按直送流程，向播出系統提交備播節目文件。

2. 面向節目直播以及視音頻信號交換的技術要求

4K超高清節目直播時，4K 超高清直播演播室/ 外場轉播系統將視頻信號格式為3840×2160/50p，HLG/1000nit，BT.2020 的4K HDR直播信號傳送至總控系統進行播出，直播用外來信號由總控提供統一格式的4K HDR信號。

總控系統負責為央視臺域各4K製播系統（4K超高清直播演播室、4K超高清外場轉播系統、4K超高清播出系統和4K超高清收錄系統）提供規範的4K 超高清信號，以確保央視臺域內為統一的全4K 超高清HDR 製播環境。

對於外來、不規範的4K超高清信號，總控系統將其轉換為符合規範的4K HDR信號，送各4K超高清製播系統。對於外來的4K超高清信號，總控系統只負責進行Dolby 音頻解碼和評論聲嵌入處理，不對音頻信號進行其它處理，直接透傳至下游用戶。

鑑於目前技術現狀，總檯4K超高清製播體系建設第一階段，總控系統與臺內各4K超高清製播系統間跨域的信號交換，以TICO淺壓縮格式方式進行信號交接和傳輸。各4K超高清製播單元負責將需要用於系統間交換和傳輸的4K 超高清信號，按照TICO淺壓縮方式進行編碼後，提供給下游系統。外來的4K超高清信號由總控負責按照TICO 方式進行淺壓縮後，提供給下游系統。各4K 超高清製播系統對上游系統提供的TICO淺壓縮信號自行按需解碼和使用。系統間交接的TICO 淺壓縮信號為SDI信號接口，信號符合SMPTE-425M標準要求。

4K超高清播出系統採用IP鏈路、SDI鏈路的混合架構，IP鏈路4K超高清信號主要以SMPTE-2110標準作為封裝調度的參考依據，SDI鏈路主要以4路3G信號的傳輸為基礎架構。4K超高清播出系統接口規範遵從全臺統一信號格式要求。對HDR、環繞聲和三維聲的元數據進行透傳。同步基準技術要求：由於4K超高清播出系統採用IP和SDI混合架構，同步基準保留BB黑場同步，增加PTP精準時鐘的校時系統。

3. 面向節目製播信息交互的相關技術要求

明確對4K超高清播出系統與節目生產管理系統、媒資系統、廣告管理系統、製作系統、總控系統各類節目單據、節目元數據等相關信息交互進行定義。

4. 4K超高清前期視頻製作技術參數及視頻質量控制

使用4K超高清攝錄一體機進行前期拍攝，需要進行超高畫質節目採錄時，攝像機設置為線性伽瑪Linear、記錄編碼採用RAW格式12bit以上、色域BT.2020 ；需要進行常態化節目採錄時，攝像機設置為對數伽瑪HLG、PQ、LOG和色域設置S-Gamut、V-Gamut、BT.2020進行拍攝，以滿足不同需求的HDR後期製作。

使用演播室/外場轉播系統進行4K超高清節目多通道錄製時，訊道內4K 超高清攝像機設置為對數伽瑪HLG、S-LOG3或PQ，色域為BT.2020。

若演播室兼容高清節目直播或錄製，則由訊道內4K超高清攝像機直接輸出下變換的高清信號，用於高清節目直播及高清節目錄制。高清信號格式為1920×1080/50i，電視伽瑪，色域BT.709。

前期拍攝時應注意控制視頻質量：

1）關注畫面聚焦點，可採用紅線、放大、方格等輔助聚焦方式，避免出現焦點不實現象，確保圖像清晰度。

2）正確控制曝光度，拾取更多的畫面層次，確保圖像細節豐富、畫面柔和。

3）使用對數伽瑪拍攝時，可選擇HDR監視器，或在HD顯示設備上加載LUT監看方式，還原圖像的正確色彩。灰色圖像可監看到畫面層次及對比度。

4）在低照度拍攝時，可選擇雙原生感光度功能。

4K超高清節目不論採用壓縮視頻文件格式還是無壓縮文件格式進行後期製作，都需要增加調色這一環節，不論是整體調整還是局部微調，確保節目色調統一，確保畫面、鏡頭間切換有良好的彩色一致性，確保明暗部分細節豐富且不出現過曝現象。

1）4K 超高清壓縮格式文件製作流程

直接導入壓縮的4K超高清原碼文件進行編輯、調色，適合進行常規質量要求的體育、文藝、新聞等節目製作。

2）4K 超高清RAW格式文件套片製作流程

適合有一定製作週期的專題片、紀錄片、短片等節目製作。後期製作需要先使用代理文件編輯、調色、套片，再合成輸出高質量文件。前期拍攝可採用雙碼率記錄，或將RAW文件轉換成低碼率代理文件。兩者文件名稱、畫面時碼相同。代理文件分辨率為1920×1080。代理文件格式應選擇LOG伽瑪、寬色域模式，避免素材轉換為BT.709格式時，出現高亮部分溢出。編輯完成後，輸出成品工程文件XML、AAF等，在精編工作站導入、套片，精編工作站將根據代理編碼文件名稱，對同名的RAW格式文件進行綁定鏈接，完成編輯、與音頻文件交互、合成等工作，對應4K超高清節目圖像的高質量要求。

3）後期調色

（2）圖像色彩校正：保持節目整體風格及圖像的彩色一致性；可採用二級色彩校正方法對畫面進行局部修飾。

6. 環繞聲製作、三維聲製作

面向2018年10月4K超高清試驗頻道的開播，聲音製作採用5.1環繞聲格式符合GY/T 316-2018《用於節目製作的先進聲音系統》標準。

為確保5.1環繞聲聲音製作質量，在節目製作過程中監聽尤為重要。

5.1環繞聲節目應攜帶音頻元數據，確保多種聲道格式的節目正常播出，也使錄音師在聲音創作時能夠掌控節目在立體聲聽音環境的兼容效果。音頻元數據包含聲道配置、對白歸一、動態範圍控制、下混參數等，部署於家庭終端的機頂盒按照元數據的定義進行音頻的解析及還放。4K超高清節目的聲音製作將沿用由音頻製作域完成帶動態元數據的環繞聲節目製作，同時在總控的視頻編碼環節按頻道類型預置通用的靜態元數據。對於有動態元數據的節目，視頻編碼器直接繼承使用，對於一些外來的沒有動態元數據的節目，視頻編碼器嵌入靜態元數據，確保環繞聲節目的正確播出。

在節目後期製作過程為便於5.1環繞聲音頻文件元數據的傳輸，製作域MXF 文件封裝採用MXF OP-Atom格式，播出採用MXF OP-1a格式。

5.1 環繞聲節目聲道採用16路聲道記錄方式，以預留下一階段三維聲製作的需要。

3 下一階段需要改進和完善的主要方面

1. MXF文件規範的進一步完善

面向第二階段、第三階段陸續開播多個4K超高清頻道的要求，我們將根據國際標準和國內行業規範的發展狀況，央視4K超高清播出格式MXF文件規範將充分考慮製播交換的編碼格式、編碼碼率，實現元數據解析、封裝和傳遞，支持HDR播出，支持環繞聲、三維聲混合播出。

2. 基於SMPTE.2110的信號交互

根據4K製播體系規劃從第二階段過渡第三階段時，央視臺域內將基於SMPTE.2110標準全面實現4K超高清信號無損調度和分發。

3. 三維聲標準等相關國標出臺

國內三維聲行標正在制訂中，已明確三維聲音頻輸出通道為16通道，包含“5.1+4H”的10聲道聲床（Bed）信號、4個對象（Object）信號以及另外2個聲道用於自由使用或者元數據傳輸。我們將在4K 超高清試驗頻道播出和製作經驗積累的基礎上，在未來考慮進行三維聲播出。

4 發展現狀與展望

2018年，總檯大力積極推進體育、綜藝、紀錄等節目的4K超高清節目製作與實踐，如：大型紀錄片《不朽的馬克思》、體育節目《平昌冬奧會》、《俄羅斯世界盃》和《豪門盛宴》，大型綜藝節目《2018春晚》及《2018元宵晚會》，季播類節目有《星光大道》、《開門大吉》、《空中劇院》、《星光璀璨》等，共製作約500小時的4K超高清電視節目。

以10月1日4K 超高清電視試驗頻道開播為目標，央視完成4K前期拍攝設備、4K IP轉播車、E16演播室4K音視頻系統、復興路辦公區800平米4K演播室系統、超高清製作島3、超高清製作島4、混合製作島4K生產系統、4K試驗總控系統、4K試驗播出系統、4K播出試驗檯、總檯內部4K超高清OTT實驗網等10多個項目基本建設，構建了4K節目生產全流程的採編播控系統。

超高清、智能化、移動化是央視4K超高清製播技術發展方向，通過試驗、推進、完善的三個階段、三步走方式實現央視4K超高清發展路徑，加速實現央視向全4K超高清製播升級轉型。

2018-2021年，通過建設央視4K超高清電視技術體系，可使央視4K超高清節目年生產能力達到3萬多小時，從根本上解決當前4K超高清電視節目的供給，撬動文化、信息和電子產業數萬億的產業規模增量，產生對國民經濟發展的深遠影響。

李巖，女，51歲，中央電視臺技術管理中心質量管理部副主任，中國傳媒大學電子信息專業工程碩士，教授級高工。牽頭制訂GY/T 313《高清晰度電視節目錄制規範》等多項行業標準，參與廣播電視影視學會電視節目技術質量獎“金帆獎”評定及規範制訂，是《中央廣播電視總檯4K超高清電視節目製播技術規範》撰稿人之一。

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