高清智能廣播電視技術(shù)在電視節(jié)目制播中的應(yīng)用

雷偉榮，孫善福

（景寧畬族自治縣融媒體中心，浙江 麗水 323500）

0 引 言

當(dāng)前階段，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的全面深入發(fā)展，信息化浪潮席卷全球，廣播電視技術(shù)日益向智能化發(fā)展，這使得更多智能化、虛擬化、交互化技術(shù)開發(fā)要素嵌入廣播電視的開發(fā)制作中，為廣播電視的全面發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)基礎(chǔ)。以4K、8K等高清智能電視制播技術(shù)為發(fā)展路徑的新一代高清電視發(fā)展模式正在電視行業(yè)逐步確立。為了進(jìn)一步抓住先機(jī)，實(shí)現(xiàn)高清智能化廣播電視制播技術(shù)全面發(fā)展，需要深刻分析當(dāng)前情況下，高清智能技術(shù)對(duì)電視制播的開發(fā)助力情況。

1 高清智能電視的發(fā)展

廣播電視高清智能技術(shù)指的是大通量、低延時(shí)、高效率的可視化、自動(dòng)化、交互化、數(shù)據(jù)化高清智能廣播電視節(jié)目制作、播出、開發(fā)技術(shù)。

當(dāng)前，隨著5G技術(shù)的全面推廣，高清智能技術(shù)在廣播電視節(jié)目制播中已經(jīng)得到應(yīng)用。基于邊緣計(jì)算、可視化計(jì)算和云存儲(chǔ)模式而開辟出來的大通量、低延時(shí)、高效率的高清化、智能化廣播電視制播技術(shù)，已經(jīng)成為具有廣闊前景的內(nèi)容開發(fā)模式。

隨著高清智能技術(shù)的全面創(chuàng)新，未來廣播電視節(jié)目的制播必然會(huì)更依賴高清智能自動(dòng)化技術(shù)，廣播電視節(jié)目的制播也必然會(huì)嵌入更多虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、語音識(shí)別技術(shù)、VR交互模式等多種多樣的新型技術(shù)，以促進(jìn)廣播電視制播的效率提升和產(chǎn)品精品化的打造[1]。

當(dāng)前，我國(guó)的廣播電視制作過程出現(xiàn)了以智能化、高清化電視制播模式為引領(lǐng)的新的開發(fā)模式，其逐步推動(dòng)家庭智能電視用戶得到了有效的增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年末，我國(guó)交互式廣播電視接收設(shè)備使用量已經(jīng)達(dá)到2.87億戶，交互式電視制播節(jié)目已經(jīng)超過350.68萬小時(shí)[2]。

2 當(dāng)前電視制播發(fā)展存在的問題

盡管高清智能技術(shù)得到了一定發(fā)展，但隨著新技術(shù)的全面發(fā)展和新的視聽模式的多元化演化，當(dāng)前的電視制播發(fā)展仍存在一系列新的問題。

（1）盡管高清智能技術(shù)對(duì)電視制播有了初步的技術(shù)支持，但是這種支持仍然不夠全面。許多省級(jí)以下的電視制作機(jī)構(gòu)仍然使用傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)式廣播電視制作技術(shù)來實(shí)施廣播電視節(jié)目的制播，大量高清智能廣播電視制作技術(shù)仍然沒有得到有效的應(yīng)用[3]。廣播電視媒體的技術(shù)開發(fā)動(dòng)力和技術(shù)變革動(dòng)力仍然不夠充足。

（2）對(duì)比傳統(tǒng)的標(biāo)清電視節(jié)目制播過程，高清智能電視制播模式需要大量的資金投入、人才投入、技術(shù)投入，但所得到的客戶時(shí)間等指標(biāo)提升又不是十分明顯，這就導(dǎo)致產(chǎn)出和投入之間不成比例。許多廣播電視主體無法長(zhǎng)時(shí)間、持續(xù)化地承擔(dān)如此高昂的廣播電視制播模式的開發(fā)成本。

（3）在廣播電視實(shí)施高清智能化模式的電視制播過程時(shí)，由于相當(dāng)一部分客戶仍然使用的是標(biāo)清廣播電視接收裝置，使得一部分高清電視制播產(chǎn)品又再次轉(zhuǎn)換為標(biāo)清電視制播產(chǎn)品，從而浪費(fèi)了高清智能化技術(shù)的資金投入[4]。

總而言之，由于一系列的技術(shù)和市場(chǎng)原因，導(dǎo)致當(dāng)前廣播電視高清智能技術(shù)對(duì)電視制播的開發(fā)作用仍不夠完善、不夠有效率?；诖?，相關(guān)主體應(yīng)當(dāng)積極探尋更有效率的廣播電視高清智能技術(shù)開發(fā)路徑，以全面提高其對(duì)電視制播的開發(fā)利用效率。

3 高清智能廣播電視技術(shù)在電視節(jié)目制播中的應(yīng)用

3.1 采用虛擬切換模式加速電視制播的開發(fā)

當(dāng)前，在高清智能技術(shù)對(duì)電視制播的開發(fā)應(yīng)用中，使用虛擬切換模式來加速電視制播的開發(fā)進(jìn)度，是推動(dòng)電視制播效率優(yōu)化的核心舉措之一。

近幾年，大量的廣播電視媒體實(shí)施智能化改造，打造了許多高清電視產(chǎn)品，甚至打造了全鏈條的高清演播系統(tǒng)。在這種情況下，推動(dòng)高清智能技術(shù)應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)避免對(duì)前期建設(shè)投入的荒廢，按照物盡其用的開發(fā)方針，可以積極利用演播室IP開發(fā)模式和多通路制播模式，來推動(dòng)高清電視節(jié)目的制播[5]。

基于這一發(fā)展思路，可以采用虛擬切換模式，將4K高清智能制播模式與HD制作模式進(jìn)行有機(jī)融合。這樣既可以繼承已有的建成元素，又可以基于高清智能技術(shù)開發(fā)新的高清電視制播產(chǎn)品[6]。

實(shí)施高清虛擬合成開發(fā)模式，具體是指當(dāng)高清演播信號(hào)開始運(yùn)作時(shí)，將現(xiàn)有的HD信號(hào)模式直接切入高清4K虛擬模式系統(tǒng)中。這樣，高清攝像機(jī)就能夠同時(shí)捕捉和生成HD信號(hào)與高清4K信號(hào)。HD信號(hào)生成后，直接切入HD切換臺(tái)，而4K高清信號(hào)則可以直接切入多通道信號(hào)接收設(shè)備中。隨后，通過4K智能高清虛擬切換模式，就能夠直接實(shí)現(xiàn)高清智能信號(hào)與HD信號(hào)的自動(dòng)切換與疊加處理[7]。其具體運(yùn)作模式如下所示。當(dāng)信號(hào)開始生成運(yùn)行之后，HD切換臺(tái)通過COM口接入4K虛擬切換系統(tǒng)，該系統(tǒng)直接觸發(fā)切換按鈕及疊畫特技，隨后生成一系列標(biāo)簽信號(hào)，發(fā)送給4K虛擬切換系統(tǒng)。與此同時(shí)，初步生成的4K虛擬信號(hào)也會(huì)直接切入合成系統(tǒng)，從而接入標(biāo)清信號(hào)切換臺(tái)。在HD切換臺(tái)中生成的4K虛擬切換信號(hào)轉(zhuǎn)入自動(dòng)記錄HD切換臺(tái)，切換信息及疊畫特技時(shí)，標(biāo)清信號(hào)與4K高清虛擬信號(hào)之間會(huì)自動(dòng)生成新的時(shí)間記錄碼。隨后其自動(dòng)通過HD切換信息、疊畫信息及時(shí)間碼來生成切換列表，并合成4K、8K、PGM高清電視制播產(chǎn)品。完成以上過程，就完成了整個(gè)虛擬切換模式[8]。

通過這種虛擬切換模式，廣播電視媒體可以將原來傳統(tǒng)的標(biāo)清信號(hào)產(chǎn)品開發(fā)過程與高清智能化、虛擬電視制播媒體信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)虛擬切換，以完成廣播電視產(chǎn)品的制播開發(fā)[9]。

測(cè)試表明，采用虛擬切換模式的高清智能技術(shù)來實(shí)施電視制播，可以使傳統(tǒng)標(biāo)清模式下的電視信號(hào)制作延時(shí)縮短6～8 s，以4K高清虛擬切換系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)輸出，其可靠性也達(dá)到了99.99%。2019年，中央電視臺(tái)春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)電視節(jié)目制播過程就實(shí)現(xiàn)了HD與4K信號(hào)的同步虛擬切換應(yīng)用，極大地豐富了不同信號(hào)之間的切換開發(fā)和流暢的信號(hào)轉(zhuǎn)移。采用4K虛擬切換模式切換HD信號(hào)的流程如圖1所示。

圖1 采用4K虛擬切換模式切換HD信號(hào)的流程

3.2 采用計(jì)算機(jī)視覺混合現(xiàn)實(shí)模式提升電視制播的質(zhì)量

采用計(jì)算機(jī)視覺混合現(xiàn)實(shí)模式來提升電視制播的質(zhì)量，也是推進(jìn)高清智能廣播電視技術(shù)開發(fā)的重要策略。所謂計(jì)算機(jī)視覺混合現(xiàn)實(shí)模式，指的是實(shí)施高清電視制播制作時(shí)，按照所見即所得的開發(fā)理念，進(jìn)行廣播電視節(jié)目的制作，使用混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺開發(fā)技術(shù)、動(dòng)作捕捉技術(shù)等開發(fā)技術(shù)模式，構(gòu)建基于創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、制作、產(chǎn)品生成等一體化的全流程電視制播開發(fā)模式。這一開發(fā)模式有三個(gè)主要特點(diǎn)：

一是采用混合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，基于廣播電視現(xiàn)場(chǎng)制播場(chǎng)景的實(shí)際需要，直接采用虛擬現(xiàn)實(shí)要素進(jìn)行獨(dú)特的電視現(xiàn)場(chǎng)制播效果包裝和視覺創(chuàng)造，構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)混合型的廣播電視制作環(huán)境。

二是全面打造創(chuàng)新型的制作工藝流程，實(shí)現(xiàn)廣播電視制播作品的渲染前置化，可以對(duì)廣播電視制播產(chǎn)品的產(chǎn)品特效進(jìn)行前置化的渲染生成，便于廣播電視自動(dòng)化、原創(chuàng)性、虛擬效果的呈現(xiàn)。

三是該技術(shù)模式采用集中創(chuàng)新模式，以多樣性的技術(shù)要素進(jìn)行全面的融合發(fā)展，來促進(jìn)4K高清電視節(jié)目制播，形成模塊化應(yīng)用開發(fā)模式，從而促進(jìn)電視制播更加高效。

采用計(jì)算機(jī)視覺混合現(xiàn)實(shí)模式進(jìn)行電視制播，共分為四個(gè)模塊：第一個(gè)模塊是進(jìn)行設(shè)備的集中控制，第二個(gè)模塊是進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拍攝，第三個(gè)模塊是進(jìn)行內(nèi)容的混合交換管理，第四個(gè)模塊是進(jìn)行內(nèi)容的數(shù)字化創(chuàng)作。

在電視制播設(shè)備集中控制系統(tǒng)中，通過燈光控制、音頻控制、鏡頭控制等來進(jìn)行實(shí)時(shí)的角色跟蹤和實(shí)時(shí)的光影編輯。隨后直接進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)拍攝模塊，在這一模塊中通過綠屏置景等實(shí)時(shí)VR跟蹤、光學(xué)跟蹤、軌道攝影等多種模式的現(xiàn)場(chǎng)拍攝，將計(jì)算機(jī)視覺混合開發(fā)技術(shù)應(yīng)用其中，從而加大現(xiàn)場(chǎng)拍攝的視覺混合程度。完成這一模塊之后，進(jìn)入內(nèi)容交換模塊。在這一模塊通過網(wǎng)絡(luò)信號(hào)交換，實(shí)現(xiàn)廣播電視制播生產(chǎn)和版權(quán)管理。最后進(jìn)入數(shù)字內(nèi)容制作模塊，在這一模塊更多地使用視覺混合技術(shù)，采用計(jì)算機(jī)視覺三維立體構(gòu)建和混合現(xiàn)實(shí)等數(shù)字開發(fā)應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)特效制作、現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)容加工和特效合成等。最終完成計(jì)算機(jī)視覺混合現(xiàn)實(shí)模擬模式的開發(fā)，以提高電視制播的質(zhì)量。整體框架如圖2所示。

圖2 計(jì)算機(jī)視覺混合現(xiàn)實(shí)模式進(jìn)行電視制播的框架

3.3 利用VR交互模式加深虛擬現(xiàn)實(shí)模擬效果

在高清智能廣播電視技術(shù)開發(fā)中，還可以采用VR交互模式來加深虛擬現(xiàn)實(shí)模擬的效果。采用虛擬現(xiàn)實(shí)模擬，就是使用全景攝像機(jī)進(jìn)行超清視頻拍攝，通過高通量的信號(hào)傳輸系統(tǒng)傳導(dǎo)入VR交互信號(hào)設(shè)備中，通過虛擬VR演播設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)跟蹤，完成廣播電視信號(hào)的生成與渲染。最后，根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)信號(hào)的全面融合，使場(chǎng)景、人物和事件進(jìn)行交互融合，實(shí)現(xiàn)身臨其境、全面模擬和任意空間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換切換。這樣就可以利用VR交互模擬模式來開發(fā)出任意所需的電視制播虛擬場(chǎng)景。基于這一場(chǎng)景，將人物和VR展現(xiàn)場(chǎng)景融為一體，從而提高廣播電視制播中制播場(chǎng)景的真實(shí)性和沉浸感，增強(qiáng)用戶的感知體驗(yàn)，強(qiáng)化信號(hào)處理能力。

4 結(jié) 語

新時(shí)期，高清智能廣播電視技術(shù)的全面開發(fā)，是推動(dòng)高清電視制播全面推廣和應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。隨著4K、8K等高清智能化技術(shù)模式的全面創(chuàng)新，廣播電視制播領(lǐng)域也迎來了新的發(fā)展高潮，這必將有利于廣播電視在編導(dǎo)、演播加工和廣播電視節(jié)目制作方面變得更加便利，更加先進(jìn)。