「精品」4K超高清试验频道制播规范

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本文由《广播与电视技术》杂志独家授权。本文刊发于2018年第10期。

【摘 要】

为确保2018年10月1日中央广播电视总台4K超高清试验频道顺利开播，中央电视台技术系统制订了具有前瞻性、可操作性、一致性的4K超高清电视节目制播技术规范，明确了4K超高清电视节目制作与播出的主要技术参数和技术要求。

【关键词】

4K UHD、HLG/1000nit、BT.2020、500Mbps

0 引言

2018年10月1日，中央广播电视总台开播了4K超高清试验频道，预示着我国超高清电视事业发展拉开序幕，预示着新时代广播电视产业供给侧改革不断深化，预示着超高清等新技术的应用将给我们带来前所未有的机遇和挑战。

为适配央视4K超高清试验频道开播，打通“采、编、播、存、传、管”节目生产全链条、各关键环节，有效保障频道开播后4K超高清节目安全播出、节目生产有序运转。自2018年年初，依照央视4K超高清电视技术体系总体规划，技术系统经过多次研讨、多轮打合与修改，7月正式颁布《中央广播电视总台4K超高清电视制播技术规范》，明确规定面向2018年10月1日央视4K超高清试验频道开播，央视4K超高清电视节目播出与制作主要技术参数、技术要求，明确节目送播送审技术要求与接口，节目文件交互、信号交换、信息交互的技术要求与接口，也明确现阶段面向互动电视平台“央视专区”4K超高清节目分发的相关技术参数及要求。

在整体的制播技术规范下，央视技术系统能够进行统一标准的播出、总控、演播室、后期制作、媒资等系统设备采购、系统建设及系统适配，并按照制播规范的技术参数与要求，在开播前对相关技术系统进行验证测试，确保节目质量与制作效率。

1 中央广播电视总台4K超高清电视技术体系总体规划

围绕国家4K超高清电视发展的总体战略要求，践行习近平总书记重要讲话精神，央视技术系统在高清电视节目生产基础上，加快进行央视4K超高清制播体系建设，充分发挥央视在电视制作上的优势，有效提升4K超高清节目供给能力，以解决4K超高清节目源的问题；同步推进4K超高清和媒体融合一体化发展与建设，通过与广电网络和三大电信网络等合作，提供多渠道、多类型视音频内容，满足全国各层次用户需求。

我们计划“三个阶段、三步走”，逐步完成全台4K超高清制播体系建设，跟进4K超高清标准与技术的演进，不断优化、调整、完善制播体系建设，并及时修订相关技术规范。

2. 第二阶段（2019年1月-2020年6月）：完成新闻制作平台建设，在4K试验频道新闻版块提供播出节目；完成体育、纪录片、综艺等3到5个频道4K超高清制播系统的建设，具备每天30小时4K超高清节目制作能力。

3. 第三阶段（2020年7月-2021年12月）：将4K试验频道转化为4K综合频道，并陆续完成新闻、电视剧、少儿等其他4K超高清频道制播体系建设，具备每天60小时的4K超高清节目制作能力；为应对北京冬奥会需求，2021年开展8K超高清技术试验，为北京2022冬奥会8K信号制作提供技术支撑。

2 中央广播电视总台4K超高清电视节目制播技术规范

按照总台4K超高清电视技术体系总体规划三个阶段（2018年4月-2021年12月）的工作部署，2018年4月央视技术系统成立制播规范制订工作小组，着手起草《中央广播电视总台4K超高清电视制播技术规范》（暂行）。

我们以4K超高清节目播出为抓手，从节目文件交互、视音频信号交换、节目信息交互三个维度入手，梳理节目制播的全流程。为便于规范的操作、使用以及职责划分，规范的框架与节目生产流程基本吻合。统一、明确、简化面向4K频道开播的制作与播出用视音频基本技术参数，便于顺利完成开播前的系统搭建，同时有效降低与高清节目同播阶段节目生产作业面的复杂度；突出制播技术关键节点、明确上下游衔接关系，并根据现阶段实际情况权衡当前技术策略。

此次规范制订侧重在第一阶段，随着国际标准和国内行业标准的陆续推出，在总结第一阶段工作经验的基础上，我们将适时修订规范以适配第二阶段（2019年-2020 年6月）央视4K超高清系统建设与事业发展。

1. 面向文件化播出的视音频技术参数及技术要求

央视4K超高清播出文件格式：3840×2160/50p， 量化10bit，编码封装XAVC.MXF，码率500Mbps， HDR标准HLG/1000nit，色域BT.2020。制订并发布了《中央广播电视总台4K超高清播出格式MXF文件规范（暂行）》。

央视台内制作域间文件交互须遵守上述视音频基本技术参数要求。不符合这一标准的节目文件，在节目上载或素材使用前需进行上变换处理。提交媒资系统备播的4K超高清节目成品文件，如需进行高清播出则由媒资系统负责统一进行转码处理。

现阶段4K超高清节目声音制作采用环绕声制作标准，播出系统的建设需考虑未来支持16声道三维声节目的播出。4K超高清节目文件的送播送审流程，4K超高清节目经过视频编辑与调色制作、音频制作、视音频合成后，经内审、技审（UQC），成品文件送媒资系统入库、备播，由媒资系统向播出系统提交整备后的节目播出文件。台内各制作岛、广告备播系统等也可按直送流程，向播出系统提交备播节目文件。

2. 面向节目直播以及视音频信号交换的技术要求

4K超高清节目直播时，4K 超高清直播演播室/ 外场转播系统将视频信号格式为3840×2160/50p，HLG/1000nit，BT.2020 的4K HDR直播信号传送至总控系统进行播出，直播用外来信号由总控提供统一格式的4K HDR信号。

总控系统负责为央视台域各4K制播系统（4K超高清直播演播室、4K超高清外场转播系统、4K超高清播出系统和4K超高清收录系统）提供规范的4K 超高清信号，以确保央视台域内为统一的全4K 超高清HDR 制播环境。

对于外来、不规范的4K超高清信号，总控系统将其转换为符合规范的4K HDR信号，送各4K超高清制播系统。对于外来的4K超高清信号，总控系统只负责进行Dolby 音频解码和评论声嵌入处理，不对音频信号进行其它处理，直接透传至下游用户。

鉴于目前技术现状，总台4K超高清制播体系建设第一阶段，总控系统与台内各4K超高清制播系统间跨域的信号交换，以TICO浅压缩格式方式进行信号交接和传输。各4K超高清制播单元负责将需要用于系统间交换和传输的4K 超高清信号，按照TICO浅压缩方式进行编码后，提供给下游系统。外来的4K超高清信号由总控负责按照TICO 方式进行浅压缩后，提供给下游系统。各4K 超高清制播系统对上游系统提供的TICO浅压缩信号自行按需解码和使用。系统间交接的TICO 浅压缩信号为SDI信号接口，信号符合SMPTE-425M标准要求。

4K超高清播出系统采用IP链路、SDI链路的混合架构，IP链路4K超高清信号主要以SMPTE-2110标准作为封装调度的参考依据，SDI链路主要以4路3G信号的传输为基础架构。4K超高清播出系统接口规范遵从全台统一信号格式要求。对HDR、环绕声和三维声的元数据进行透传。同步基准技术要求：由于4K超高清播出系统采用IP和SDI混合架构，同步基准保留BB黑场同步，增加PTP精准时钟的校时系统。

3. 面向节目制播信息交互的相关技术要求

明确对4K超高清播出系统与节目生产管理系统、媒资系统、广告管理系统、制作系统、总控系统各类节目单据、节目元数据等相关信息交互进行定义。

4. 4K超高清前期视频制作技术参数及视频质量控制

使用4K超高清摄录一体机进行前期拍摄，需要进行超高画质节目采录时，摄像机设置为线性伽玛Linear、记录编码采用RAW格式12bit以上、色域BT.2020 ；需要进行常态化节目采录时，摄像机设置为对数伽玛HLG、PQ、LOG和色域设置S-Gamut、V-Gamut、BT.2020进行拍摄，以满足不同需求的HDR后期制作。

使用演播室/外场转播系统进行4K超高清节目多通道录制时，讯道内4K 超高清摄像机设置为对数伽玛HLG、S-LOG3或PQ，色域为BT.2020。

若演播室兼容高清节目直播或录制，则由讯道内4K超高清摄像机直接输出下变换的高清信号，用于高清节目直播及高清节目录制。高清信号格式为1920×1080/50i，电视伽玛，色域BT.709。

前期拍摄时应注意控制视频质量：

1）关注画面聚焦点，可采用红线、放大、方格等辅助聚焦方式，避免出现焦点不实现象，确保图像清晰度。

2）正确控制曝光度，拾取更多的画面层次，确保图像细节丰富、画面柔和。

3）使用对数伽玛拍摄时，可选择HDR监视器，或在HD显示设备上加载LUT监看方式，还原图像的正确色彩。灰色图像可监看到画面层次及对比度。

4）在低照度拍摄时，可选择双原生感光度功能。

4K超高清节目不论采用压缩视频文件格式还是无压缩文件格式进行后期制作，都需要增加调色这一环节，不论是整体调整还是局部微调，确保节目色调统一，确保画面、镜头间切换有良好的彩色一致性，确保明暗部分细节丰富且不出现过曝现象。

1）4K 超高清压缩格式文件制作流程

直接导入压缩的4K超高清原码文件进行编辑、调色，适合进行常规质量要求的体育、文艺、新闻等节目制作。

2）4K 超高清RAW格式文件套片制作流程

适合有一定制作周期的专题片、纪录片、短片等节目制作。后期制作需要先使用代理文件编辑、调色、套片，再合成输出高质量文件。前期拍摄可采用双码率记录，或将RAW文件转换成低码率代理文件。两者文件名称、画面时码相同。代理文件分辨率为1920×1080。代理文件格式应选择LOG伽玛、宽色域模式，避免素材转换为BT.709格式时，出现高亮部分溢出。编辑完成后，输出成品工程文件XML、AAF等，在精编工作站导入、套片，精编工作站将根据代理编码文件名称，对同名的RAW格式文件进行绑定链接，完成编辑、与音频文件交互、合成等工作，对应4K超高清节目图像的高质量要求。

3）后期调色

（2）图像色彩校正：保持节目整体风格及图像的彩色一致性；可采用二级色彩校正方法对画面进行局部修饰。

6. 环绕声制作、三维声制作

面向2018年10月4K超高清试验频道的开播，声音制作采用5.1环绕声格式符合GY/T 316-2018《用于节目制作的先进声音系统》标准。

为确保5.1环绕声声音制作质量，在节目制作过程中监听尤为重要。

5.1环绕声节目应携带音频元数据，确保多种声道格式的节目正常播出，也使录音师在声音创作时能够掌控节目在立体声听音环境的兼容效果。音频元数据包含声道配置、对白归一、动态范围控制、下混参数等，部署于家庭终端的机顶盒按照元数据的定义进行音频的解析及还放。4K超高清节目的声音制作将沿用由音频制作域完成带动态元数据的环绕声节目制作，同时在总控的视频编码环节按频道类型预置通用的静态元数据。对于有动态元数据的节目，视频编码器直接继承使用，对于一些外来的没有动态元数据的节目，视频编码器嵌入静态元数据，确保环绕声节目的正确播出。

在节目后期制作过程为便于5.1环绕声音频文件元数据的传输，制作域MXF 文件封装采用MXF OP-Atom格式，播出采用MXF OP-1a格式。

5.1 环绕声节目声道采用16路声道记录方式，以预留下一阶段三维声制作的需要。

3 下一阶段需要改进和完善的主要方面

1. MXF文件规范的进一步完善

面向第二阶段、第三阶段陆续开播多个4K超高清频道的要求，我们将根据国际标准和国内行业规范的发展状况，央视4K超高清播出格式MXF文件规范将充分考虑制播交换的编码格式、编码码率，实现元数据解析、封装和传递，支持HDR播出，支持环绕声、三维声混合播出。

2. 基于SMPTE.2110的信号交互

根据4K制播体系规划从第二阶段过渡第三阶段时，央视台域内将基于SMPTE.2110标准全面实现4K超高清信号无损调度和分发。

3. 三维声标准等相关国标出台

国内三维声行标正在制订中，已明确三维声音频输出通道为16通道，包含“5.1+4H”的10声道声床（Bed）信号、4个对象（Object）信号以及另外2个声道用于自由使用或者元数据传输。我们将在4K 超高清试验频道播出和制作经验积累的基础上，在未来考虑进行三维声播出。

4 发展现状与展望

2018年，总台大力积极推进体育、综艺、纪录等节目的4K超高清节目制作与实践，如：大型纪录片《不朽的马克思》、体育节目《平昌冬奥会》、《俄罗斯世界杯》和《豪门盛宴》，大型综艺节目《2018春晚》及《2018元宵晚会》，季播类节目有《星光大道》、《开门大吉》、《空中剧院》、《星光璀璨》等，共制作约500小时的4K超高清电视节目。

以10月1日4K 超高清电视试验频道开播为目标，央视完成4K前期拍摄设备、4K IP转播车、E16演播室4K音视频系统、复兴路办公区800平米4K演播室系统、超高清制作岛3、超高清制作岛4、混合制作岛4K生产系统、4K试验总控系统、4K试验播出系统、4K播出试验台、总台内部4K超高清OTT实验网等10多个项目基本建设，构建了4K节目生产全流程的采编播控系统。

超高清、智能化、移动化是央视4K超高清制播技术发展方向，通过试验、推进、完善的三个阶段、三步走方式实现央视4K超高清发展路径，加速实现央视向全4K超高清制播升级转型。

2018-2021年，通过建设央视4K超高清电视技术体系，可使央视4K超高清节目年生产能力达到3万多小时，从根本上解决当前4K超高清电视节目的供给，撬动文化、信息和电子产业数万亿的产业规模增量，产生对国民经济发展的深远影响。

李岩，女，51岁，中央电视台技术管理中心质量管理部副主任，中国传媒大学电子信息专业工程硕士，教授级高工。牵头制订GY/T 313《高清晰度电视节目录制规范》等多项行业标准，参与广播电视影视学会电视节目技术质量奖“金帆奖”评定及规范制订，是《中央广播电视总台4K超高清电视节目制播技术规范》撰稿人之一。

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