4K超高清節(jié)目制播質(zhì)量的控制策略

【摘要】發(fā)展4K超高清視頻產(chǎn)業(yè)是新時期電視臺制作電視節(jié)目的主要趨勢，是促進(jìn)廣播電視臺創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵。但電視臺在推進(jìn)4K超高清節(jié)目制播工作時，還需合理應(yīng)用4K技術(shù)，保障4K超高清節(jié)目的制播質(zhì)量，提升電視臺的市場競爭力。因此，文章結(jié)合4K超高清節(jié)目的技術(shù)規(guī)范，分析了當(dāng)前4K超高清節(jié)目制播中存在的問題，提出了4K超高清節(jié)目制播質(zhì)量的控制策略，從而保障廣播電視臺4K超高清節(jié)目的整體質(zhì)量?！娟P(guān)鍵詞】4K；超高清；節(jié)目制播；控制策略

中圖分類號：TN92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.01.012

近年來，我國電視播出技術(shù)不斷成熟，電視節(jié)目制作經(jīng)歷了標(biāo)清、高清、超高清等階段，節(jié)目畫質(zhì)、清晰度都得到明顯改善。4K技術(shù)興起后，廣播電視臺積極創(chuàng)新電視節(jié)目制播方法，從音視頻的分辨率、色域等方面入手，打造4K超高清廣播電視節(jié)目，為觀眾提供高質(zhì)量的觀看體驗(yàn)。但在制作4K超高清電視節(jié)目時，制播活動涉及的技術(shù)較為復(fù)雜，需要通過節(jié)目制播時的質(zhì)量控制，提升電視臺4K超高清節(jié)目的制播技術(shù)水平。因此，本文對4K超高清電視節(jié)目制播中存在的技術(shù)問題及其解決方案展開研究，明確了應(yīng)用4K超高清技術(shù)時超高清節(jié)目的制播要點(diǎn)。

1. 4K超高清節(jié)目制播技術(shù)規(guī)范

4K超高清節(jié)目是基于4K技術(shù)制作和播出的廣播電視節(jié)目，使節(jié)目畫面、音視頻的幀率和清晰度均符合觀眾的需求。但是為確保4K超高清節(jié)目的制播效果，還應(yīng)基于《中央廣播電視總臺4K超高清電視節(jié)目制播技術(shù)規(guī)范》，明確4K超高清、高清電視節(jié)目同播、錄播、直播流程。4K超高清電視節(jié)目的制播流程如圖1所示。

4K超高清節(jié)目制播技術(shù)體系中，電視臺在規(guī)范節(jié)目播出流程的基礎(chǔ)上，還應(yīng)合理設(shè)置各制播環(huán)節(jié)的關(guān)鍵參數(shù)，堅持以下制播原則：①廣播電視節(jié)目制播期間，外來信號包括高清、4K超高清時，電視臺應(yīng)優(yōu)先預(yù)約使用4K超高清信號。②錄播節(jié)目播出前，還應(yīng)組織技術(shù)人員查驗(yàn)4K超高清節(jié)目轉(zhuǎn)換前后的視覺效果。③電視臺內(nèi)4K超高清節(jié)目制作系統(tǒng)、委托臺外制作系統(tǒng)、其他技術(shù)資源支持下的電視節(jié)目需要執(zhí)行統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[1]。④4K超高清電視節(jié)目制播時，需要嚴(yán)格遵循《規(guī)范》中的相關(guān)要求，設(shè)置4K超高清音視頻基本參數(shù)。如表1所示。

2. 4K超高清節(jié)目制播中存在的問題

國家新聞出版廣電總局發(fā)布的《關(guān)于規(guī)范和促進(jìn)4K超高清電視發(fā)展的通知》，為規(guī)范和促進(jìn)4K超高清電視健康有序發(fā)展提供了政策指導(dǎo)。但各大廣播電視臺在制播4K超高清節(jié)目時仍面臨著較多問題：①4K電視節(jié)目頻道播出后，節(jié)目來源不同，節(jié)目效果的差異明顯，比如，節(jié)目亮度、畫面參數(shù)的一致性較差。②錄播4K超高清節(jié)目后，將其下轉(zhuǎn)換為高清節(jié)目后會出現(xiàn)“白限幅”的情況。③高清節(jié)目轉(zhuǎn)換為4K超高清節(jié)目時，節(jié)目播出后存在清晰度差、畫面抖動、色彩不一致的情況。④4K超高清節(jié)目制播時SDR、HDR轉(zhuǎn)換存在問題，容易引起色失真問題。

以某廣播電視節(jié)目為例。該節(jié)目為音樂藝術(shù)類的綜合節(jié)目，采用4K技術(shù)制作為超高清電視節(jié)目。但在節(jié)目播出后卻存在諸多問題，例如，畫面中人臉、服裝、背景的對比度不足，沒有體現(xiàn)出4K超高清強(qiáng)調(diào)的層次感、畫面細(xì)節(jié)。通過分析示波器上的畫面可知，造成該問題的原因是“亮度電平”參數(shù)過高，高出標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的90%HLG，亮度達(dá)到了500 nit，人物膚色電平同樣較高，約為79%HLG，亮度約為400 nit。下轉(zhuǎn)換為高清后，畫面上的明暗細(xì)節(jié)不突出，白色服裝、白色沙發(fā)的白限幅現(xiàn)象較為明顯，且人物膚色還原效果不佳，色度信號有溢出情況。

3. 4K超高清節(jié)目制播問題的解決方案

4K超高清節(jié)目制播過程中，造成“白限幅”、色調(diào)不一致、畫面層次性差等問題的主要原因是4K超高清制播中HDR、SDR的兼容問題。HDR、SDR的本質(zhì)是電視播出系統(tǒng)的動態(tài)范圍，會直接影響電視節(jié)目的拍攝、存儲、編輯、傳輸、終端顯示等環(huán)節(jié)。電視系統(tǒng)為SDR的觀眾可體現(xiàn)到SDR標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍內(nèi)的節(jié)目內(nèi)容，HDR則是將電視系統(tǒng)動態(tài)范圍的數(shù)量級擴(kuò)大，以此提升電視節(jié)目的清晰度[2]。近年來，少數(shù)電視系統(tǒng)為HDR的觀眾已經(jīng)可觀看4K超高清電視節(jié)目，但大多數(shù)觀眾的電視系統(tǒng)為SDR。因此，電視臺在打造4K超高清節(jié)目時，還應(yīng)做好HDR、SDR的兼容工作。避免超高清4K HDR和高清SDR節(jié)目在相互轉(zhuǎn)換過程中損壞電視節(jié)目的細(xì)節(jié)、色彩，確保電視節(jié)目播出后的圖像質(zhì)量。

（1）電視臺應(yīng)控制好監(jiān)視器的參數(shù)值。HLG是NHK/BBC主導(dǎo)的一種HDR log曲線，在廣播電視制播中具有順利播放4K HDR內(nèi)容，同時對高清SDR設(shè)備向前兼容的作用。廣播電視臺可應(yīng)用HLG信號的兼容性，控制監(jiān)視器參數(shù)值，協(xié)調(diào)4K超高清節(jié)目、SDR高清電視系統(tǒng)的關(guān)系，使節(jié)目調(diào)色、采調(diào)、幀率符合4K超高清節(jié)目播出的技術(shù)要求。在此過程中，HLG顯示參數(shù)會依據(jù)人眼視覺系統(tǒng)的變化，根據(jù)4K超高清節(jié)目制播后的不同峰值亮度調(diào)整顯示伽馬值，使其符合HDR、SDR兼容的要求，如表2所示。

（2）合理調(diào)整4K超高清的下轉(zhuǎn)換參數(shù)。廣播電視節(jié)目4K超高清制播過程中，下轉(zhuǎn)換后的高清SDR信號是電視節(jié)目調(diào)光、監(jiān)看的基準(zhǔn)，其本質(zhì)是對4K超高清畫面顯示效果的妥協(xié)。因此，需要通過白電平、轉(zhuǎn)換增益差等下轉(zhuǎn)換參數(shù)的設(shè)置，合理控制4K超高清節(jié)目電平資源的分配比例，以及節(jié)目高光部分的電平幅度。經(jīng)測試，將白電平、轉(zhuǎn)換增益差統(tǒng)一調(diào)整為79%/260 nit、-7dB后，4K超高清電視節(jié)目的畫面效果較好，并且在下轉(zhuǎn)換為SDR高清電視后，電平超白區(qū)域可繼續(xù)配合使用，提升SDR高清同播輸出效果。

4. 4K超高清節(jié)目制播質(zhì)量的控制策略

廣播電視臺應(yīng)基于《規(guī)范》中的相關(guān)要求，把控4K超高清節(jié)目各個制播環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量，強(qiáng)化超高清電視節(jié)目質(zhì)量控制力度。

4.1 視頻拍攝

視頻拍攝是電視臺制作4K超高清節(jié)目的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，為保障4K超高清電視節(jié)目播出效果，需要加強(qiáng)視頻拍攝過程中的技術(shù)管理。①攝錄期間應(yīng)用4K超高清一體化拍攝技術(shù)，該技術(shù)能夠設(shè)置3種拍攝參數(shù)，包括線性伽瑪、數(shù)字伽瑪、寬色域拍攝圖像，從而滿足4K HDR超高清節(jié)目制播的要求。②拍攝、錄制節(jié)目畫面時，為確保畫面清晰度，可應(yīng)用4K技術(shù)中的線性伽瑪Linear色域BT2020技術(shù)，靈活調(diào)控拍攝過程中的視頻記錄編碼，使編碼參數(shù)不低于RAW12 bit。③對于僅需常態(tài)處理高清電視節(jié)目，視頻拍攝時可采用LOFG、PQ，S-Gamut、BT2020等數(shù)字伽馬技術(shù)，錄制電視節(jié)目。④攝影過程中靈活運(yùn)用紅線、方格幫助畫面聚焦，預(yù)防畫面中出現(xiàn)焦點(diǎn)不實(shí)的情況，確保4K超高清電視節(jié)目視頻影像的清晰度、曝光程度，增強(qiáng)整個節(jié)目畫面的層次性[3]。⑤為做好4K超高清電視節(jié)目制播質(zhì)量控制，應(yīng)用HDR監(jiān)視器時，還應(yīng)基于數(shù)字伽馬技術(shù)，直接在顯示屏內(nèi)加載LUT，從而還原超高清視頻中的人物、背景等，使其真實(shí)色彩符合實(shí)際情況。

4.2 現(xiàn)場制作

現(xiàn)場制作4K超高清電視節(jié)目時，視頻系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)、節(jié)目視頻記錄格式應(yīng)以4K超高清電視節(jié)目技術(shù)要求為準(zhǔn)。

（1）制作節(jié)目相關(guān)音頻、視頻時，視頻系統(tǒng)可采用4KHDR直播錄制模式，視頻錄制格式設(shè)計為3840×2160/50p、HLG/1000 nit，錄制過程中的畫面色域?yàn)锽T.2020。采用直播形式播出4K超高清節(jié)目時，視頻系統(tǒng)還應(yīng)在電視節(jié)目制播過程中直接傳送信號，同時按照演播室要求，分析外來信號格式，將信號統(tǒng)一調(diào)整為HDR格式。由于視頻系統(tǒng)中的4K超高清攝像機(jī)具有輸出高清信號的功能，所以在超高清錄制、直播電視節(jié)目時，視頻信號格式可設(shè)計為1920×1808/50i或者3840×2160/50p，直播期間利用現(xiàn)場直播信號總控制系統(tǒng)輸入、輸出播出信號，播出電視節(jié)目。

（2）4K超高清節(jié)目直播時，電視臺的音頻服務(wù)系統(tǒng)需要詳細(xì)、完整的記錄伽瑪HLG、PQ、SDR、LOG等視頻文件。視頻文件的壓縮編碼、封裝格式應(yīng)統(tǒng)一管理，如表3所示。

4.3 后期制作

后期制作是4K超高清電視節(jié)目的制播重點(diǎn)，關(guān)系著超高清電視節(jié)目播出后的實(shí)際效果。因此，還應(yīng)掌握4K超高清電視節(jié)目后期制作技術(shù)。

（1）采用超高清壓縮文件制作電視節(jié)目，文件套片應(yīng)為4KRAW格式。處理各類電視節(jié)目時，可直接采用演播廳收錄4K超高清節(jié)目，合成4K超高清電視節(jié)目的虛擬編碼，使節(jié)目信號虛擬合成為4KPGM格式后，分別將畫面分辨率調(diào)整為3840×2160/50p、1920×1080。

（2）節(jié)目素材導(dǎo)入后期制作系統(tǒng)后，按照4K超高清節(jié)目的視覺要求，對節(jié)目視頻進(jìn)行調(diào)色和合成，審核修改后保存超高清節(jié)目成品[4]。對于后期制作要求較高的4K超高清電視節(jié)目，還應(yīng)通過代理文件編輯的方式制作成品節(jié)目，最后按照要求制作、輸出超高清成品。前期處理節(jié)目音視頻、其他素材時，還需利用雙碼率記錄相關(guān)文件，并將RAW文件下轉(zhuǎn)換成低碼率代理文件。

（3）完整編輯處理4K超高清視頻后，通過XML、AAF等方式傳輸視頻文件，同時設(shè)置文件名稱編碼，確保最終文件信息完整保存。

（4）4K超高清電視節(jié)目后期調(diào)色時，還應(yīng)先明確節(jié)目錄播時的色彩空間，并按照超高清畫面的層次感、色彩的控制要求，調(diào)試節(jié)目色彩，確保色彩能夠真實(shí)還原，避免4K超高清節(jié)目播出后出現(xiàn)畫面色調(diào)不一致、色彩未還原的情況，提升4K超高清電視節(jié)目的整體質(zhì)量，給予觀眾高質(zhì)量的觀看感受。

4.4 音頻制作

處理4K超高清電視節(jié)目的音頻文件時，可運(yùn)用5.1環(huán)繞聲的播出技術(shù)，同時科學(xué)地管理分配音頻文件的技術(shù)參數(shù)，包括節(jié)目制播時的電平響度、監(jiān)聽分布數(shù)據(jù)、音頻源數(shù)據(jù)，確保4K超高清節(jié)目播出后的音頻效果。具體運(yùn)用5.1環(huán)繞聲播出技術(shù)時，還應(yīng)根據(jù)電視節(jié)目錄音文件中的音頻源數(shù)據(jù)，實(shí)施多聲道格式音頻輸出模式。廣播電視制播過程中，音頻源數(shù)據(jù)包括電視節(jié)目錄音的聲道配置、動態(tài)范圍控制、下混參數(shù)，電視節(jié)目制播時需要按照觀眾的家庭終端機(jī)頂盒，逐一解析。4K超高清節(jié)目制播中，節(jié)目音頻素材采集的源頭數(shù)據(jù)，應(yīng)使4K超高清節(jié)目音頻制作符合SDR、HDR動態(tài)范圍的兼容要求。因此，制播人員應(yīng)利用4K超高清電視節(jié)目制播系統(tǒng)，提前統(tǒng)一音頻文件編碼，同時結(jié)合音頻特征建立動態(tài)音頻源數(shù)據(jù)，確保4K超高清節(jié)目播出后的音質(zhì)。

4.5 視頻轉(zhuǎn)播及后期制作

視頻轉(zhuǎn)播、后期制作是新時期制播4K超高清電視節(jié)目的核心工作，但在應(yīng)用4K技術(shù)時，為確保超高清電視節(jié)目效果，還應(yīng)遵循4K超高清電視節(jié)目制播技術(shù)要求。

（1）制作4K超高清節(jié)目時，若是廣播電視臺的播出設(shè)備、電視字幕系統(tǒng)、節(jié)目包裝系統(tǒng)、慢動作系統(tǒng)無法直接提供符合4K超高清要求的播出信號，或是提供的4K超高清信號不符合規(guī)定時，需利用4K超高清節(jié)目的專用轉(zhuǎn)播車轉(zhuǎn)換節(jié)目信號，調(diào)整節(jié)目信號指標(biāo)，使其滿足4K超高清電視節(jié)目制播技術(shù)要求。對于需要插播其他素材、廣告的電視節(jié)目，需提前統(tǒng)一轉(zhuǎn)播車的文件接收格式，確保轉(zhuǎn)播文件為統(tǒng)一格式下的XAVC Class300編碼的MXF OP-1a超高清文件[5]。

（2）后期制作系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有上、下游系統(tǒng)的交互接口，能夠根據(jù)電視臺超高清節(jié)目的生產(chǎn)管理方案，有序管理系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備、制作電視節(jié)目，在制播系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)下制作4K HDR半成品、成品節(jié)目。對于錄播、制播、直播、特別節(jié)目、季播節(jié)目等4K超高清節(jié)目，后期制作時都需沿用4K HDR標(biāo)準(zhǔn)。播出時采用4K超高清一站式輸出配置。

存儲高清歷史節(jié)目素材時，需通過在環(huán)節(jié)上轉(zhuǎn)換后高清文件，轉(zhuǎn)換方法為“時間線實(shí)時轉(zhuǎn)換”“素材統(tǒng)一轉(zhuǎn)碼”等方式。對比4K超高清、普通高清電視節(jié)目視覺質(zhì)量時，可采用“固定參數(shù)轉(zhuǎn)換”方式，將4K超高清電視節(jié)目下轉(zhuǎn)換為高清信號，并利用高清圖像監(jiān)看設(shè)備，分析下轉(zhuǎn)換后節(jié)目的視覺質(zhì)量，從而根據(jù)實(shí)際電視影像信號的視覺效果，判斷4K超高清電視節(jié)目的整體制播質(zhì)量，保證節(jié)目播出后的畫面效果。

5. 結(jié)束語

電視臺在應(yīng)用4K超高清播出技術(shù)時，還應(yīng)結(jié)合4K超高清電視節(jié)目制播技術(shù)規(guī)范，明確各個制播環(huán)節(jié)中的技術(shù)要求，在提升節(jié)目生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上，保障4K超高清節(jié)目的制播質(zhì)量。與此同時，電視臺應(yīng)發(fā)揮4K技術(shù)的優(yōu)勢，結(jié)合新時期的電視節(jié)目創(chuàng)作需求，持續(xù)優(yōu)化節(jié)目播出設(shè)計，把控好電視節(jié)目制播的生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)，為觀眾提供高質(zhì)量的超高清電視節(jié)目，豐富觀眾的觀看體驗(yàn)，促進(jìn)廣播電視臺的可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介：魏佳（1988—），男，江蘇鹽城人，本科，助理工程師。研究方向：電視播出、電視技術(shù)。