為UHD做準(zhǔn)備

許志雄

超高清（UHD）的興趣正在快速增長(zhǎng)，在決定需要用什么類型的素材進(jìn)行制作之前，重要的是要明確地理解UHD的含義，特別是在不同情況下意味著不同的事情。

首先，它意味著屏幕分辨率高于今天的HD。我們所說的4K分辨率的像素?cái)?shù)是HD（3840 x 2160）的四倍。但在不久的將來，可能需要支持更高的分辨率，例如N H K超高清視頻系統(tǒng)，又是一個(gè)四倍（7680 x 4320）。

其次，它也意味著高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）。ITU Rec. 709 （for HD）和Rec. 2020 （for UHD） 標(biāo)準(zhǔn)中定義了SDR，仍然是基于傳統(tǒng)陰極射線管的光輸出能力，峰值亮度約為100尼特。目前提出的HDR系統(tǒng)的亮度峰值明顯更高，通常為1000尼特甚至更高，并且在黑暗區(qū)域內(nèi)提供了更高的分辨率，從而使感官上的圖像更加“逼真”。但是為了讓消費(fèi)者受益，HDR的能力必須從拍攝到交付一路延伸。

除了HDR之外，許多UHD成像器和顯示器都支持比Rec. 709更廣泛的顏色。在整個(gè)制作鏈交付中，這些“擴(kuò)展色域”功能，消費(fèi)者可以將其視為改善的圖像質(zhì)量。

在制作環(huán)境中，U H D信號(hào)有多種不同的選擇。采用SDI或IP未壓縮（SMPTE 2110）或采用IP上幾種壓縮格式中的一種。對(duì)于廣播公司來說，新增了幾個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的H D R演播室系統(tǒng)（HLG，PQ，SLOG3 等等）以及許多傳輸HDR到電視屏幕的技術(shù)挑戰(zhàn)。

在兩種最流行的H D R傳輸方案中，HDR10使用靜態(tài)元數(shù)據(jù)（HDR擴(kuò)展元數(shù)據(jù)在整個(gè)程序中保持一致），而Dolby Vision可以逐場(chǎng)或甚至逐幀更改HDR。

HDR能力與UHD分辨率并不嚴(yán)格相關(guān)。例如，您可以制作高清（或更好的1080p）分辨率的HDR，或者制作不帶HDR的4K。如果您現(xiàn)在正在構(gòu)建高級(jí)制作或交付系統(tǒng)，則必須能夠處理從HD到4K，SDR和HDR。換句話說，它必須非常靈活。

就在很短的時(shí)間之前，在嚴(yán)格的SDI世界中，這種靈活性將是完全不切實(shí)際的。如今，由于轉(zhuǎn)向軟件定義的廣播技術(shù)，因此可以合理地交付。屏幕分辨率，色深和元數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換都可以通過適當(dāng)?shù)男盘?hào)和參數(shù)在集成軟件環(huán)境中進(jìn)行管理。

與此同時(shí)，有一個(gè)共同的觀點(diǎn)，支持轉(zhuǎn)向采用IP進(jìn)行通信的軟件定義體系結(jié)構(gòu)，特別是通過采用來自IT行業(yè)的商用現(xiàn)貨（COTS）硬件，是具有成本效益的。這種靈活性可以滿足不斷變化的需求，同樣有說服力。任何考慮UHD的人都應(yīng)該把軟件和IP的制作和交付技術(shù)作為基礎(chǔ)。

HD和UHD靈活的制作環(huán)境最近的一個(gè)例子是瑞士tpc公司開發(fā)的戶外轉(zhuǎn)播車。其使用毅美公司的Selenio網(wǎng)絡(luò)處理器（SNP）作為IP處理引擎，以及SDI與IP之間的網(wǎng)關(guān)。SNP符合SMPTE ST 2110系列實(shí)時(shí)IP標(biāo)準(zhǔn)，因此非常適合使用多個(gè)供應(yīng)商設(shè)備提供最佳網(wǎng)絡(luò)。

它充當(dāng)軟件控制的信號(hào)處理中心，提供上下變換，以及輸出標(biāo)準(zhǔn)和高動(dòng)態(tài)范圍所需的所有適配和元數(shù)據(jù)。SNP還提供所有必要的信號(hào)定時(shí)和同步，包括SDI到IP轉(zhuǎn)換。

SNP被設(shè)計(jì)成一個(gè)緊湊的信號(hào)處理器，盡管它是一個(gè)緊湊的1RU機(jī)架設(shè)備，卻提供了極高的處理能力（使用FPGA）。在tpc卡車中，它直接饋送到一對(duì)冗余的Arista網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，為超過100千兆以太網(wǎng)的復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)制作提供所需的全部帶寬。

IP連接貫穿設(shè)備中所有制作部件之間，意味著在整個(gè)制作環(huán)境中保持靈活性。提供超高清信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以同時(shí)切換。另外，制作環(huán)境可以以最高的質(zhì)量永久運(yùn)行，SNP提供可適應(yīng)HD和UHD服務(wù)所需的輸出范圍。

每次制作都不一定需要UHD。標(biāo)準(zhǔn)不斷發(fā)展，目前還不是每個(gè)制作機(jī)構(gòu)都能夠投資建立一個(gè)完整的專用超高清制作鏈。但是，現(xiàn)在開發(fā)的任何系統(tǒng)都應(yīng)該是敏捷的，可以根據(jù)未來的需要，從一種程序類型轉(zhuǎn)換到另一種程序類型，從一種制作標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換到另一種。

現(xiàn)在對(duì)制作技術(shù)的任何投資都應(yīng)該反映這種靈活性，同時(shí)確保它不以任何方式限制創(chuàng)意計(jì)劃的制定者。整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈必須看到并感受到運(yùn)營(yíng)者和制作者的期望。它必須在安全、有彈性和成本效益的基礎(chǔ)設(shè)施中完成所有這些工作。解決方案在于IP網(wǎng)絡(luò)連接和軟件定義技術(shù)。B&P