電視臺超高清電視播出面臨的問題及系統(tǒng)建設(shè)分析

孫建軍

超高清電視已經(jīng)成為我國廣播電視的又一次技術(shù)進(jìn)展以及轉(zhuǎn)型升級，不僅對播出內(nèi)容提出了較高的要求，也使得整個電視系統(tǒng)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，尤其是超高清電視的播出屬于復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到了諸多環(huán)節(jié)，更是給4K 超高清電視產(chǎn)業(yè)的前行與發(fā)展造成了一定阻礙[1]。

1 超高清電視總體發(fā)展趨勢

1.1 超高清電視頻道將會呈現(xiàn)出小幅增加態(tài)勢

盡管廣電總局已經(jīng)下發(fā)了超高清電視的技術(shù)應(yīng)用實(shí)施指南，但目前我國的4K 超高清技術(shù)尚未徹底完善，部分內(nèi)容仍然有待于進(jìn)一步制定。故各個地方電視臺在超高清電視播放上持謹(jǐn)慎態(tài)度，當(dāng)前僅有中央電視臺、北京臺、廣東臺等開展了超高清電視播出的摸索工作并取得了一定的成效。隨著技術(shù)的進(jìn)步，國內(nèi)超高清電視頻道的數(shù)量將會呈現(xiàn)出小幅增加態(tài)勢，頻道數(shù)量將會拓展至體育頻道、綜藝頻道、紀(jì)錄片頻道等且逐漸將新聞頻道、電視劇頻道、少兒頻道納入其中。

1.2 多種形式破解超高清電視內(nèi)容供給難題

超高清電視內(nèi)容的供給已經(jīng)成為制約整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性問題，由于目前超高清電視技術(shù)尚未成熟，使其缺乏穩(wěn)定的、常態(tài)化的節(jié)目制播能力以及機(jī)構(gòu)[2]。為此，諸多地方電視臺紛紛展開了探索，例如廣東省給予廣東省電視臺強(qiáng)有力的扶持，已經(jīng)構(gòu)建了一條完整的超高清電視內(nèi)容供給鏈，廣東省每年能夠生產(chǎn)制作出1 萬多小時的播放內(nèi)容。同時該省還與珠影影視制作有限公司、8KRAW 簽訂了《內(nèi)容制作戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，進(jìn)一步拓展了超高清電視播放內(nèi)容來源，使其一舉成為了目前我國最大的4K 內(nèi)容和版權(quán)的集散平臺。多元化探索必將使得超高清電視內(nèi)容供給呈現(xiàn)出多樣化特征，供給難題也將得到妥善解決。

1.3 傳輸渠道多元化

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)傳輸成為了超高清電視走向千家萬戶的重要渠道。在我國各個電視臺紛紛探索超高清電視內(nèi)容制播的大背景下播出已經(jīng)不再是困擾整個產(chǎn)業(yè)的重要問題。此外，有線電視、交互式網(wǎng)絡(luò)電視（Internet Protocol Television，IPTV）等紛紛開展的傳輸系統(tǒng)升級改造也給超高清電視的傳輸提供了強(qiáng)大的便利。中央電視臺預(yù)計(jì)在2020 年年末將會在20 個以上省份有線電視網(wǎng)絡(luò)開通超高清電視頻道，于衛(wèi)星直播平臺、全部IPTV 平臺相繼開通超高清電視制播頻道。傳輸渠道的多元化將會成為推動4K 超高清電視產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要助力。

2 電視臺超高清電視播出面臨的問題

2.1 超高清電視傳輸問題

目前已經(jīng)具備超高清電視播出能力的電視臺普遍使用電纜線作為傳輸?shù)氖走x手段，盡管在標(biāo)清串行數(shù)字接口信號傳輸中能夠取得良好的應(yīng)用效果，傳輸速度可以達(dá)到每秒270MB 以上，但其傳輸距離被嚴(yán)格限制在了300m 以內(nèi)。當(dāng)高清清串行數(shù)字接口信號傳輸時速度可以達(dá)到每秒1.48GB，但傳輸距離驟然壓縮至70m 左右[3]。超高清電視需要使用超高清串行數(shù)字接口，傳輸速度最低以需要在每秒6GB以上，由此可知隨著播放畫質(zhì)的提高，電纜線傳輸面臨著的要求隨之增加，在使用相同材質(zhì)的電纜線時超高清電視的傳輸距離無疑會被進(jìn)一步降低。因此，當(dāng)前我國各個地方電視臺所使用的電纜線均無法有效滿足超高清電視信號的傳輸需求，僅僅單純對播放系統(tǒng)進(jìn)行升級并不能夠從本質(zhì)上解決傳輸問題，而全面革新傳輸方式又需要高昂的資金投入，在未來收益難以預(yù)測的情況下絕大多數(shù)電視臺并不愿意投入巨大的人力物力進(jìn)行此方面的革新。

2.2 服務(wù)器讀寫速度以及存儲問題

服務(wù)器文件化播出是當(dāng)前絕大多數(shù)電視頻道采取的常用手段，在播放標(biāo)清或者是普清電視劇時信號傳輸碼率可以達(dá)到每秒12MB 左右，以每天24h連續(xù)不停的播出為例，單個電視頻道播出標(biāo)清電視劇時產(chǎn)生的文件大小約為126.5GB 左右，而普清電視劇則更小，而超高清電視劇播出時碼率一般會在每秒50MB 左右，24h 播放后形成的文件大小可高達(dá)527GB[4]。橫向?qū)Ρ戎虏浑y發(fā)現(xiàn)超高清電視文件化播出時形成的碼率較標(biāo)清及普清更高，占用的硬盤容量也越大，如此一來就對服務(wù)器的性能提出了更高的要求，當(dāng)前情況下各個電視臺使用的服務(wù)器鮮少能夠滿足此方面要求。

2.3 主干系統(tǒng)擴(kuò)容升級問題

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化送播已經(jīng)成為一種十分常用的播出方式，在此過程中電視節(jié)目均會于主干平臺上傳輸。一般情況下高清素材的平均傳輸速度在每秒15MB 至每秒40MB 之間，而傳輸超高清文件時由于分辨率、清晰度的提高使得文件更大，而為了能夠保證正常的畫面播放就需要提高傳輸速度，導(dǎo)致主干平臺面臨的壓力隨之升高，一旦高負(fù)荷或者是超負(fù)荷運(yùn)行就會導(dǎo)致主干平臺面臨的系統(tǒng)崩潰風(fēng)險大幅增加。若不提高傳輸速度則超高清電視在播出時就會形成“卡頓”，畫面的連續(xù)性遭到嚴(yán)重破壞，延時情形十分明顯，嚴(yán)重者將會導(dǎo)致整個節(jié)目無法順利播出。因此，為了滿足超高清電視的播出，電視臺就需要對現(xiàn)用的主干平臺進(jìn)行系統(tǒng)升級，以滿足此方面的要求。

3 電視臺超高清電視播出的系統(tǒng)建設(shè)

3.1 超高清電視播出的整體架構(gòu)建設(shè)

由于超高清電視3840×2160 像素分辨率以及畫質(zhì)增強(qiáng)引擎技術(shù)、高動態(tài)范圍圖像（High Dynamic Range，HDR）技術(shù)的使用，使得畫質(zhì)色彩空間、拓展畫質(zhì)亮度范圍均得到了顯著的拓展，畫面更為逼真，但亦對電視臺原有播放系統(tǒng)提出了更高的要求，而當(dāng)下無論是傳輸還是播出均無法滿足超高清電視播出所需，故對整體架構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和建設(shè)尤為重要。

重新建設(shè)的超高清電視播出的整體架構(gòu)由制作系統(tǒng)、媒資系統(tǒng)、制作系統(tǒng)、播出系統(tǒng)、技審平臺等構(gòu)成。制作系統(tǒng)、媒資系統(tǒng)經(jīng)由整個電視臺的互聯(lián)交互平臺實(shí)現(xiàn)超高清電視資源的交互共享，根據(jù)素材內(nèi)容制作成為超高清電視節(jié)目。在超高清電視內(nèi)容制作完畢后經(jīng)由專用的傳輸通道實(shí)現(xiàn)門戶上傳目的。制作系統(tǒng)依據(jù)總控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之間互連的協(xié)議對超高清電視節(jié)目信號進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，以便于形成能夠被播放的電視資源。技審平臺對超高清電視播放內(nèi)容進(jìn)行審核，在確認(rèn)沒有問題之后下發(fā)至播出系統(tǒng)。播出系統(tǒng)涵蓋現(xiàn)有技術(shù)條件下的所有播放渠道，包括超高清頻道、高清頻道、手機(jī)頻道、網(wǎng)絡(luò)頻道等等，以便于不同受眾群體隨時接受到超高清電視信號[5]。

3.2 革新傳輸方式

超高清電視信號傳輸已經(jīng)成為限制整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性問題之一，絕大多數(shù)電視臺使用的電纜傳輸速度不足每秒3GB，距離超高清電視的每秒12GB 有著極大的差距。此種情況下就需要革新方式，當(dāng)前已有兩種解決方案以供選擇：一是對目前電視臺系統(tǒng)內(nèi)使用的4K 信號傳輸通道進(jìn)行拆分，將其分為4 路高清串行數(shù)字接口以在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，于編碼輸出端之前重新將其整合成為4K 信號，此舉雖然能夠提高超高清電視信號傳輸速度，但占用系統(tǒng)空間巨大且屬于對已有系統(tǒng)的擴(kuò)容，投入到資金量相對較大。二是利用SDI Over IP 傳輸。當(dāng)前交換機(jī)的傳輸速度已經(jīng)達(dá)到了每秒10GB 以上，能夠滿足一般的超高清電視節(jié)目傳輸需求。即便是電視臺使用的交換機(jī)傳輸速度為千兆，亦可以利用端口匯聚技術(shù)將傳輸速度提高至每秒10GB 以上[6]。

4 結(jié)語

在我國地方政府大力扶持之下超高清電視產(chǎn)業(yè)方興未艾，尤其是近些年來內(nèi)容建設(shè)、技術(shù)支持、措施保障等方面取得了長足的進(jìn)步，使得超高清電視與百姓之間的距離逐漸拉近。但是，目前超高清電視播出時不可避免的面臨著傳輸問題、服務(wù)器讀寫速度以及存儲問題、主干系統(tǒng)擴(kuò)容升級問題。以上問題的存在使得超高清電視距離走進(jìn)千家萬戶尚有一步之遙。故本文從超高清電視播出的整體架構(gòu)建設(shè)、革新傳輸方式提出了改進(jìn)對策，希望能夠?yàn)槲覈咔咫娨暜a(chǎn)業(yè)打通“最后一公里”，更好地服務(wù)于百姓。