超高清制作島設計方案與應用

羅新艷

【摘 要】 闡述基于工作組模式的超高清制作島系統框架及非編系統，探討規范化的制作流程及融合媒體的播出方式。

【關鍵詞】 超高清制作島；制作流程；系統框架；超高清非編系統；融合媒體；播出方式

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2017.12.010

超高清電視（超高清晰度電視的簡稱，UHDTV，UltraHigh Definition Television）是廣播電視未來重要的發展方向。2017年11月9日，國家新聞出版廣電總局批準發布了廣電行業首個超高清電視行業標準GY/T 307-2017《超高清晰度電視系統節目制作和交換參數值》，屏幕的物理分辨率達到7 680×4 320（8K）、3 840×2 160（4K），其中，4K為超高清電視定義的標準之一。

目前，中央電視臺建設實施的超高清電視制播系統主要是面向4K的超高清標準。為了提高現有超高清制作系統的效率，實現超高清節目的規模化生產，于2017年初建成更輕盈、便捷化的超高清制作島，主要是通過拍攝設備的小型化、流程高效化，總體提升制作效率，促進精品節目制作，為未來超高清頻道的開播積累節目量。

1 節目制作流程

超高清節目制作初期類似于高清初期的發展模式，為適配不同的節目類型、節目質量需求，形成了無壓縮編輯、壓縮編輯及套片流程。超高清制作系統的建設，主要為了大幅增加超高清節目的儲備量，采用壓縮編輯流程，選用了XAVC、ProRes 422及DNxHR三種編碼格式作為系統內工作站的主編輯格式。XAVC為攝像機專用格式，可以被大部分非編軟件支持，系統內的工作站全部采用Apple Final Cut Pro X軟件，ProRes為原生編輯格式，系統將ProRes作為主編輯格式，實現高效的節目制作。

超高清制作島系統是以超高清拍攝、超高清剪輯、超高清成片送審播的模式進行生產，如圖1所示，制作、管理系統具備與生產管理系統及相關業務系統對接的能力，實現任務接收、審片、入庫備播全業務的流程，同時也應具備超高清素材歸檔、媒資素材回遷下載、與其他制作島及網關交互等業務功能，成為一條超高清節目生產快捷線，迅速實現4K成片產出。

2 基于工作組模式的超高清制作島系統框架

超高清制作島系統選用的三種主編輯格式，與原有的高清編碼相比，碼率有大幅的提高。傳統高清制作網絡采用單條1 Gb/s網絡實現多軌高清視頻的編輯，媒體素材采用共享存儲模式，從存儲性能、網絡結構和編輯效率不能滿足超高清的編輯需求。超高清的實際生產過程中，同欄目內需要共享素材，并與上游相關管理系統互聯互通，實現任務的接收及成品的送審送播。因此，超高清制作島采用單機的工作方式，管理系統通過網絡互聯，在各站點之間進行系統管理、控制數據的傳輸及工作站之間較小數據量的媒體文件交互，而不采用各工作站連接核心存儲在線的工作方式。

管理系統按照系統現狀，對任務采用工作組模式進行分配，實現少量的共享需求，工作站本地配備大容量高性能存儲，適配超高清編輯的需求。在單機工作的基礎上，利用管理系統對所有工作站點、制作任務、制作人員進行動態管理，在單機上或少量站點間建立工作組的方式，來實現同節目、不同制作人員的存儲空間的共享，大大縮短由于拷貝、拖拽素材等所導致的文件交互問題。并且通過對工作組權限進行節目目錄、存儲空間的隔離，從而實現在同一臺工作站下不同節目之間的安全性；而跨主機的工作站之間，通過定義的工作組素材實現少量共享素材的調用。同時，對后臺處理服務器群工作模式進行整體設計，將集中訪問共享存儲的工作模式變更為多點訪問方式，各工作站注冊本地存儲資源信息到后臺服務器，通過管理端按需在工作站創建用戶、工作組，為用戶分配工作組工作空間；遷移服務器根據任務發起方的信息，自動連接站點的工作組目錄，提取工作站本地成品文件進行相應轉換，或將外來媒體文件推送到工作站的工作組目錄，達到軟件適配離散式的工作站編輯模式。

超高清制作島通過單機或少量工作站協同生產模式，脫離集中存儲，實現智能地管理及控制用戶、空間、權限，后臺服務器匹配工作組生產模式，架起業務與島間流程的橋梁（見圖2）。

3 超高清非編系統及生產流程

3.1 超高清非編系統

非編設備的主要模塊包括：高性能工作站硬件、I/O板卡、非編軟件、存儲及相關連接設備、視、音頻監看設備。

高清編輯系統經過多年的發展，相關硬件成本下降，使得整套編輯系統成本可控。

超高清節目畫幅比高清有大幅度的提升，對于工作站軟、硬件性能、存儲性能及容量提出了更高的要求，導致整體設備成本大幅度提升。超高清生產的經濟化首先體現在編輯設備成本上，工作站及存儲是硬指標，I/O板卡及監看設備是降低成本的主要目標。

隨著IT介質的更新換代，工作站配備的I/O板卡逐漸轉向了監看單一功能并輔以高清監視器、高清示波器等監看設備，目前，超高清監視器、超高清示波器的成本居高不下，可選的品牌及型號相對較少，而電視屏幕已經完成了CRT向LCD/LED的過渡，并逐漸向OLED電視過渡，用戶的收看習慣已不局限在客廳，逐步轉移到Pad、手機等設備。

同時，電視節目從傳統電視播出向融合媒體播出轉型，單一版本的非編系統支持傳統電視收視、數字電視點播、移動端收看/點播的融合媒體的新制作模式，保證日常節目在高質量播出的前提下，還可高效率多屏互動。

超高清制作島需要像高清節目生產一樣的效率生產超高清節目，目前面向常態節目生產為主，少量面向紀錄片類精品節目，以擴大超高清節目入庫。普通節目采用短平快方式生產，最大限度地保持節目質量，去除傳統的I/O板卡，不再依賴傳統的硬件監視器、示波器作為最終輸出畫面的監看手段，通過非編軟件提供示波器作為技術監看、測量的工具，工作站通過HDMI接口輸出信號到超高清電視，直接匹配終端用戶的監看模式，省掉了專業的超高清視頻輸入輸出接口及專業的監視器和示波器，如圖3所示。編輯過程中直接把控節目質量，使4K生產的成本得以降低，生產更為經濟。endprint

雙顯示器加超高清電視機的工作模式，也就是兩臺工作站共用一個超高清電視機的模式，首先是將高清監視器取締，雙顯示器一個作為編輯軟件菜單的顯示，另一個作為預監畫面的顯示，顯示器選用超高清分辨率，這樣可以點對點地觀看效果，導演則可以通過超高清電視機同時監看。從圖3可以看到： MAC版工作站一個雷電接口接菜單顯示器，一個HDMI接一個一分二的分配器，分出兩路，一個接超高清顯示器當監視器用，一個接4K電視機，給導演監看。該系統大幅度減少I/O板卡的成本 。

3.2 節目生產流程

（1）常態節目的生產流程

前期直接拍成50P的XAVC的壓縮格式，經FCP或FLAME剪輯、特技、調色等制作，最終輸出DNxHD185的高清文件，如圖4所示。

（2）復雜節目生產流程

考慮節目制作過程中部分節目需要精細制作，部署2套有I/O板卡的工作站，將超高清監視器和超高清示波器同時連接，保證個別精品節目的需求。

在前期拍攝過程中，采用雙碼率拍攝，同時記錄XDCAM和RAW兩個碼率的素材，用FCP粗剪XDCAM的高清素材代理編輯，輸出MXL后用FLAME套片回RAW格式，經過特技、調色等制作，最終輸出DNxHD185的高清文件入媒資系統，如圖5所示。

4 超高清普適性節目規模化生產

UHD 25P格式在超高清初級階段有著明顯的優勢，UHD 25P拍攝時素材容量是UHD 50P的1/2，單張介質記錄時長多一倍；其次每天拍攝的素材時長固定，介質備份到磁盤的文件尺寸變小，備份時間減少一半。25P格式在編輯時由于數據量較小，編輯實時性和支持的軌數據增加，可以實時進行更豐富的特效處理。

有人會認為UHD 25P的某些運動鏡頭畫面看起來不太流暢，有卡頓現象。其實卡頓感來自于幀之間運動物體是跳變，關鍵是這種跳變能不能讓觀眾覺得可以忽略這種必然現象。如果要完全解決跳變，顯然要用盡可能高的幀率讓這些離散的點變連續，理論值是正無窮；但那樣顯然需要很大的帶寬， 而且在提升到一定程度時效果非常微小。

超高清采用50P/100P格式，可保障畫面的流暢性，為用戶帶來更好的視覺體驗。

業內出現部分電視劇采用超高清25P格式拍攝，如《月傳》，無論是超高清版本還是在電視臺下變換高清播出的版本，畫面質量高于普通高清節目，運動鏡頭的畫面流暢度滿足播出需求。對于電視臺體育類和演播室類綜藝節目，一定要提前明確畫面主體，保證它有最合適的跳變和動態模糊后，盡可能弱化客體。善于利用動態模糊與創作意圖、制作成本進行權衡，并多在與觀看環境相符的狀態下感受不同的視覺效果。通過ENG拍攝模式的調整及后期軟件的配合，進行合理改善。

總之，需要總結出一套適合電視節目場景的超高清演播室拍攝和后期制作流程，充分利用攝像機本身參數設定與非編軟件的Pulldown、運動補償等功能，保障UHD 25P格式下電視節目運動畫面不再卡頓、具備足夠的流暢度，滿足節目播出要求，為節目的規模化生產提供技術基礎，使現階段簡單超高清升級得以實現，后端相關播出系統、傳輸系統、接收端僅需進行小范圍的改動。

5 超高清節目面向融合媒體播出方式的展望

目前只有廣東電視臺開播了超高清頻道，其他各大臺預計在2020年左右有可能開播超高清頻道，目前屬于節目儲備階段。融合媒體的呼聲略高于傳統電視，應該走兩條線，既有互聯網的寬，也有電視內容的高質量，這樣才能留住觀眾。超高清的高晰度、高幀率、高動態范圍，確實能夠更好地體現電視特點。

現在，后期制作島可以將超高清成品節目轉碼成H.265的MP4文件經融合媒體生產平臺和全臺集成分發平臺，送專區以點播的形式入戶播出，如圖6所示。

6 結束語

探索超高清新技術，提出超高清分期分階段建設及實現的思路，提出4K新標準、新規范，使系統后續建設具備超高清全功能制播流程適配能力，實現像高清制作一樣便捷的超高清制作能力和良好的下游系統兼容能力。

隨著超高清節目的逐步普及、標準完善及終端成熟，終將實現全功能的超高清制播流程。特別是最新的超高清HDR標準，通過更高幀速率、更大的色彩空間、更高的動態范圍，為終端用戶提供更佳的用戶體驗，電視臺系統也將為最終目標進行相應的系統建設，并分階段執行。

（編輯 杜 青）endprint