5G與超高清影像技術(shù)對演藝呈現(xiàn)方式的改變

于路

【摘要】闡述超高清節(jié)目制作領(lǐng)域當(dāng)前的情況、特點以及需要注意的問題，探討5G技術(shù)對于超高清視頻制作與傳播會帶來怎樣的影響，新技術(shù)為演藝節(jié)目現(xiàn)場直播和呈現(xiàn)會帶來的新思路。

【關(guān)鍵詞】超高清影像技術(shù);高動態(tài)范圍;5G技術(shù);演藝呈現(xiàn)

文章編號：10.3969/j.issn.1674-8239.2019.08.009

2019年年初，工業(yè)和信息化部、國家廣播電視總局、中央廣播電視總臺聯(lián)合發(fā)布《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2019-2022年）》，針對超高清視頻采集、制作、傳輸、呈現(xiàn)、應(yīng)用各個環(huán)節(jié)，特別在豐富超高清電視節(jié)目供給、加快行業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用方面，提出了推進措施和著力方向。

隨著中央廣播電視總臺和廣東電視臺先后開播了4K頻道，大量高質(zhì)量的超高清視頻內(nèi)容相繼推出。在互聯(lián)網(wǎng)端、三大運營商和IPTV等都大力推進超高清內(nèi)容的覆蓋，加上第五代移動通信技術(shù)（以下簡稱“5G”）技術(shù)在中國的快速推進，5G大帶寬的優(yōu)勢與超高清高碼率視頻內(nèi)容的結(jié)合，對于4K應(yīng)用普及起到了至關(guān)重要的作用。

筆者分別就超高清節(jié)目制作領(lǐng)域當(dāng)前的情況、特點以及需要注意的問題，5G技術(shù)對于超高清視頻制作與傳播會帶來怎樣的影響，新技術(shù)為演藝節(jié)目現(xiàn)場直播和呈現(xiàn)會帶來哪些新思路，進行闡述與探討。

1超高清影像技術(shù)的核心是高動態(tài)范圍（HDR）

超高清影像技術(shù)是伴隨著觀眾觀看屏幕的尺寸越來越大并要求更加清晰的視覺感受而衍生出來的一系列相關(guān)技術(shù)和標準。

其中比較主要的幾項標準包括：

（1）超高清分辨率，4K和8K

（2）高幀率，50P（區(qū)別于高清的50i和25P）

（3）高動態(tài)范圍（HDR），執(zhí)行標準為ITU-RBT.2100

（4）寬色域（WCG），現(xiàn)行標準為ITU-R BT.2020

以上這些標準，都有利于觀眾清晰度感受方面的提升。如果進一步劃分，還可以用客觀清晰度和主觀清晰度來說明。

客觀清晰度，人眼對于清晰的感知要求是每一度視角需要至少60個像素點。原有高清在觀看標準距離設(shè)計時，是按照30°水平視角考慮的，水平方向不能少于1800個像素點，故最終設(shè)計為水平方向1920個像素點。而隨著觀看電視的屏幕增大，4K沒計的最佳觀看視角為水平60°，所以現(xiàn)有4K標準將水平方向設(shè)計為3840個像素點數(shù)量。另外，隨著屏幕尺寸的增大，原有畫面中的內(nèi)容將以等比例的方式被放大，觀眾的注意力和沉浸感也會隨之加強，畫面中因運動而模糊的現(xiàn)象需要盡可能減弱，所以需要幀率也隨之提升。

研究表明，人眼對于清晰的主觀感受，分辨率只在其中占不大的比重，而更重要的是影像對比度的表現(xiàn)。這就像在霧霾天拍攝，畫面對比度很低，無論再好的設(shè)備也不可能拍到理想、清晰的畫面，其道理相同。

近百年來，雖然視頻技術(shù)從模擬到數(shù)字，分辨率從標清到今天4K快速發(fā)展，但顯示設(shè)備卻始終保持在相比人眼動態(tài)范圍差距極大的標準動態(tài)范圍（SDR）水平。通常人眼可以觀看到超過1000000：1的高對比度，而顯示端卻只能達到1000：1的對比度水平，這也極大地限制了前期拍攝對于大光比下兼顧高光和暗部的呈現(xiàn)。而隨著HDR技術(shù)的應(yīng)用，顯示端的屏幕技術(shù)大幅提升，可以重現(xiàn)出高亮度的高光細節(jié)和色彩，同時還能夠表現(xiàn)極暗的細節(jié)層次。由此認為，HDR才是真正意義上的革命性改變。再加上前面說到，對比度對于人眼的清晰感知比分辨率更為重要這一因素，可以說，超高清技術(shù)的核心就是HDR。

而寬色域的最大優(yōu)勢在于，色彩空間內(nèi)相比過去窄色域更大程度地呈現(xiàn)出高亮度的色彩，特別是在現(xiàn)實場景中，很多高亮度的自發(fā)光光源，如霓虹燈、LED光源等，過去拍攝經(jīng)常出現(xiàn)失真、色彩溢出等情況，而寬色域技術(shù)下將得以解決。寬色域能夠展現(xiàn)更高對比度的色彩反差，與HDR相同，都可以給觀眾帶來更高對比度的視覺體驗。

因此，HDRN寬色域成為主觀清晰度因素。

2超高清分辨率與HDR技術(shù)對于制作帶來的改變和挑戰(zhàn)

目前，4K迅猛發(fā)展推進。在中國，隨著5G的需求、產(chǎn)業(yè)的需求，超高清發(fā)展速度在全世界范圍內(nèi)顯得尤為突出。

如果說觀看高清視頻就如同人眼看世界一樣清晰的話，那么，看超高清則有一些感覺要超越人眼所感知的細節(jié)了，而隨著屏幕的進一步增大，家用電視多選擇60英寸、70英寸屏幕時，這種視覺沖擊力，隨著屏幕變大、分辨率提升，會更為明顯（見圖1）。

在超高清視頻的呈現(xiàn)中，由于攝像機可以通過變焦來放大局部，就如同放在放大鏡之下，拍攝物體的細節(jié)信息都能夠一覽無余，包括舞臺的舞美、燈光、道具、服裝、化妝的細節(jié)呈現(xiàn)，都能分毫畢現(xiàn)。所有的優(yōu)點放大，同樣所有的缺點也會被放大。因此，對舞臺的舞美、燈光、道具、服裝、化妝等的要求都會有相應(yīng)的提升。

對于現(xiàn)場的舞美、服化道團隊，如果面對一場4K拍攝，需要仔細檢查所有的細節(jié)，小到一個道具的質(zhì)感，特別是有可能被鏡頭放大表現(xiàn)的物件;演員衣服上是否有線頭，粉底是否均勻，胸麥是否藏好等。尤其要注意場景中的亮部區(qū)域和暗部區(qū)域，相比于主體可能現(xiàn)場觀眾會忽視，創(chuàng)作人員可能也會忽略，但是在超高清特別是HDR影像中很可能暴露無遺。所以，一般在超高清制作時，會在現(xiàn)場通過一臺足夠大的4KN視器來仔細檢驗每一個細節(jié)的呈現(xiàn)效果（見圖2）。

相比較而言，HDR帶來的一些改變，是過去從未經(jīng)歷的，對于制作領(lǐng)域很多環(huán)節(jié)的改變，甚至可能是顛覆性的。比如，強光源會成為第一視覺重心。

人的視覺感知在中高光區(qū)域更為敏銳，所以一般會將畫面主體，如演員的面部，放在偏亮區(qū)域而非陰影中（除非劇情需要）。在SDR（標準動態(tài)范圍）影像中的高光區(qū)域，如太陽、月亮、燈具、反光點（如高光下的鼻尖，金屬器皿等）高光源，由于攝影機或者顯示屏幕的動態(tài)范圍有限，一般會呈現(xiàn)為高光溢出（疵光，一片白色但沒有細節(jié)），且由于SDR屏幕的亮度不高，僅僅以白色沒有細節(jié)紋理的方式呈現(xiàn)在觀眾眼前，不會太影響觀眾的注意力。因此，在拍攝中往往還會考慮到SDR的動態(tài)范圍特性，盡可能避免高光過分溢出的情況。

但在HDR的影像中，這些高光不僅顏色和層次都可能被呈現(xiàn)，且高光的亮度也能夠更加展現(xiàn)，呈現(xiàn)出遠遠比主體更亮的視覺表現(xiàn)。這時候觀眾的注意力很可能被這些耀眼的亮度吸引，而忽略相對偏暗的主體（見圖3）。這就造成了喧賓奪主的效果，這是在過去不曾遇到的情況。

在HDR的影像中，一些舞臺光線造型帶來驚艷的效果，有些初做HDR的制作人可能會覺得這些炫目的高光恰恰是HDR最吸引人的地方。這就像最初很多人看3D立體影像，著迷于物體出屏帶來的視覺沖擊力，但長時間觀看又會感覺過強的立體感影響對于正常劇情的獲取。因此，在HDR的制作中，高光處可以有但是不宜多，否則就可能適得其反。少量的強光和大量的暗部細節(jié)表現(xiàn)，會帶來平衡的畫面效果。

35G技術(shù)與超高清的結(jié)合

5G和超高清是視頻技術(shù)發(fā)展的新方向。兩者看起來似乎沒有必然的聯(lián)系，但現(xiàn)在非常緊密地結(jié)合在一起了。為什么}首先要清楚5G的發(fā)展方向和應(yīng)用場景。

5G作為跨國界、跨行業(yè)的通信技術(shù)標準，為全球通信行業(yè)乃至相關(guān)垂直領(lǐng)域提供通用的語言。其目標是實現(xiàn)高達20Gb/s的增強型移動寬帶（eMBB）、每平方公里100萬臺機器的大規(guī)模機器類通信（mMTC）、1ms的超可靠低時延通信（uRLLC）。5G標準隨著通信技術(shù)發(fā)展，會涉及更多功能、場景出現(xiàn)，衍生出更多技術(shù)標準，助力實現(xiàn)更多的科技夢想，猶如一個不斷進化的有機生物，最終實現(xiàn)真正意義的人工智能和萬物互聯(lián)。

目前處于5G技術(shù)和應(yīng)用推廣的起步階段，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、電力部署、車聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療等領(lǐng)域與5G融合，可能對于現(xiàn)有的商業(yè)模式、應(yīng)用場景產(chǎn)生巨變，并且涉及到利益的重新劃分等很多非技術(shù)問題尚需要逐步、合理解決。而借助于增強型移動寬帶技術(shù)可以提供的大帶寬優(yōu)勢，對于正處于快速發(fā)展的超高清產(chǎn)業(yè)正可謂一拍即合。

超高清視頻目前受限于網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，無論有線或無線，除專線模式，都無法滿足超高清高達30Mb/s以上碼率的播放要求，目前觀眾看到的僅僅是2Mb/s～3Mb/s的高清視頻，而這樣的體驗效果還不如有線電視網(wǎng)絡(luò)的高清帶寬要求。在當(dāng)前4K前端制作已經(jīng)相對成熟的情況下，觀眾卻無法順利接收到高質(zhì)量的4K內(nèi)容，使整個生態(tài)鏈發(fā)展受阻。

同理，5G同樣需要在發(fā)展初期擁有一個相對成熟的應(yīng)用場景來支撐業(yè)務(wù)發(fā)展，超高清視頻直接面向c端用戶，有助于快速的鋪開市場，吸引用戶的關(guān)注，拉動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。和其他領(lǐng)域相比，超高清行業(yè)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，直接通過5G平臺進行傳輸和分發(fā)，并且雙方在基礎(chǔ)架構(gòu)層面并沒有干涉和直接影響。這對于兩方來說都是很好的相互推動機會。

伴隨著5G無線通信網(wǎng)絡(luò)開始逐步在城市內(nèi)進行信號覆蓋，目前在很多主要場所已經(jīng)擁有了5G基站，提供高帶寬、低延時傳輸網(wǎng)絡(luò)，促使誕生了一些新的商業(yè)模式。

國家大劇院從2015年開始就啟動了4K超高清歌劇電影的制作計劃，將更多的經(jīng)典高雅藝術(shù)演出，利用4K技術(shù)進行拍攝錄制，制作成精良的4K歌劇電影，并通過院線進行播放，彌補很多觀眾沒有機會親臨現(xiàn)場體驗的遺憾。這些作品無疑有極高的藝術(shù)價值，對于推動民眾的藝術(shù)和審美水平都有很大幫助，但是電影的制作周期比較漫長，每年的產(chǎn)能畢竟有限，加上國內(nèi)缺少藝術(shù)類專業(yè)院線，對于期望中的價值體現(xiàn)有限。而伴隨著5G技術(shù)的到來，越來越多公共場合被優(yōu)先覆蓋5G網(wǎng)絡(luò)，于是就提供了一種新的渠道，可以將更多的現(xiàn)場演出通過電影院的銀幕或網(wǎng)絡(luò)端進行高質(zhì)量的直播呈現(xiàn)，這也就孕育出一種新的商業(yè)模式，對于高雅藝術(shù)推廣也極有幫助。

2019年5月11日，在國家大劇院、中國移動咪咕、北京電影學(xué)院、首都電影院、4K花園、華為等多家公司通力合作下，成功將國家大劇院原創(chuàng)民族舞劇《天路》的現(xiàn)場演出采用5G+4K的方式向首都電影院直播。直播過程中，利用4K超高清轉(zhuǎn)播車進行現(xiàn)場拍攝和制作，然后通過中國移動的5G網(wǎng)絡(luò)通道傳送到影院，以50Mb/s的高碼率對院線觀眾進行超高清播放。4K技術(shù)將現(xiàn)場表演的每一處細節(jié)都忠實記錄并還原，將演員的情感有效傳遞到了電影院觀眾面前，甚至通過鏡頭可以看到演員清晰的神態(tài)和眼神表演，可以說比劇院現(xiàn)場體驗還能帶來沉浸感。觀眾獲得了身臨其境的視聽感受，直播結(jié)束后，全場觀眾鼓掌大呼過癮。

未來隨著更多大型表演場所及放映渠道被5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，或許，這種新型業(yè)務(wù)將變成新的藝術(shù)傳播方式，并且比過往任何一種方式都能帶來更優(yōu)質(zhì)體驗。而今后5G對于移動端的覆蓋，這樣的體驗方式會越來越多。

45G為未來現(xiàn)場的轉(zhuǎn)播形態(tài)帶來新的思路

事實上現(xiàn)有超高清內(nèi)容通過5G傳輸，只是未來現(xiàn)場內(nèi)容轉(zhuǎn)播形態(tài)實驗的第一步，而5G的優(yōu)勢能帶來更多的可能，需要通過不斷思考去發(fā)掘新的應(yīng)用場景。

需要思考的是，第四次工業(yè)革命的到來，給這個時代普通民眾帶來的根本性改變是：擁有更自由的選擇空間，基于個人的喜好可以對所有身邊的東西進行定制化，無論是產(chǎn)品還是服務(wù)。所以過去一成不變的轉(zhuǎn)播形態(tài)，單純的將制作好的統(tǒng)一成品送到用戶端，而忽略了用戶的參與度和個人興趣，逐漸被用戶摒棄。很多觀眾從大屏移向小屏，不僅僅是因為方便，還因為移動端擁有更好的交互式體驗。

事實上，近一年來，從移動客戶端的很多現(xiàn)場轉(zhuǎn)播，看到了創(chuàng)新形式，包括體育賽事、綜藝演出等。越來越多的轉(zhuǎn)播開始嘗試多機位多屏設(shè)計，帶給觀眾的不再是單一的導(dǎo)播視角，觀眾可以根據(jù)個人的喜好進行更多選擇（見圖4），比如挑選自己喜歡的球員，或者只關(guān)注最近的視角等;而在比賽過程中，觀眾也可以隨時以畫中畫形式去調(diào)取前面的精彩片段，而不會中斷當(dāng)前的實時畫面。充分利用移動端觸摸屏的優(yōu)勢更多引入實時數(shù)據(jù)，觀眾可以方便地點選自己想要看到的球員數(shù)據(jù)信息，甚至更多其他場次的實時比賽畫面;更不要說，現(xiàn)在已經(jīng)被很多人所接受的，實時彈幕、小游戲、轉(zhuǎn)播中插入的抽獎環(huán)節(jié)或其他信息植入。這些都很大程度地將互動這一模式引入到了現(xiàn)場轉(zhuǎn)播中，增加了觀眾的投入感和興趣度，避免了觀眾原來一邊看著大屏，一邊玩兒著小屏的情況出現(xiàn)。

在以前，如真人秀節(jié)目，有的觀眾想看藝人表演，有的觀眾想看嘉賓評審的反應(yīng)，很多綜藝節(jié)目后期，為了插入更多內(nèi)容，把原有一場精彩的表演剪輯得支離破碎。目前，在綜藝現(xiàn)場等節(jié)目中，可同時提供更多的畫面和內(nèi)容，解決現(xiàn)在很多節(jié)目希望向觀眾提供更大信息量的難題。提供了多種呈現(xiàn)的選擇。當(dāng)然，如何以最合理、觀眾最喜歡的方式去表現(xiàn)，獲得觀眾真正的認可，還需要更多的思考和嘗試，尋找最佳途徑。

5結(jié)語

無論是5G還是超高清技術(shù)，必須承載有效的內(nèi)容，傳遞給觀眾，才能被接納。技術(shù)的提升勢必會帶來改變，只有多嘗試，掌握運用好新技術(shù)，才能成為有效的武器。技術(shù)為本，應(yīng)用為王，用好新技術(shù)，不斷創(chuàng)新，尋求新發(fā)展。

（編輯：杜青）