超高清數字電視IP化的技術應用研究

吳清曉

（海南廣播電視總臺，海南 海口 570100）

0 引 言

隨著IP技術在我國電視制播方面應用的不斷深化和完善，打造以IP化為標簽的超高清數字電視，逐漸成為廣播電視系統重點關注的“十四五”發展課題。例如，中央廣播電視總臺就在“十四五”技術發展規劃中明確建立超高清視音頻制播呈現的目標。隨著超高清數字電視的不斷推廣應用，從技術方面打造滿足4K、8K超高分辨率視頻信號制作與播出要求的電視系統，成為領域內普遍關注的發展方向和趨勢。考慮到超高清數字電視是在原有數字電視系統的基礎上進行的提升，其更多地需要考慮和遵循數字電視系統的基礎狀況。因此，有必要借助數字電視IP化技術來推動超高清數字電視的過渡與實現，而這就需要對數字電視IP化技術的應用進行研究。

1 超高清數字電視IP化技術應用概述

超高清數字電視IP化是在傳統電視行業通用的SDI技術架構難以適應超高清數字電視發展要求的基礎上提出和應用的一種技術。傳統以SDI為基礎的技術方式雖然具有無損性、實時性、易用性的優勢，但在超高清數字電視逐步推廣的情況下，該方式暴露出了無法實現長距離傳輸和超高清電視信號傳輸的要求，這就成為超高清數字電視發展的瓶頸，而超高清數字電視IP化技術的應用正是為了解決SDI技術架構的這一缺陷。

1.1 超高清數字電視IP化技術應用的重點

中央廣播電視總臺“十四五”技術發展規劃中明確的規劃框架如圖1所示。從圖1可以看出，超高清數字電視IP化技術應用的重點主要在播出安全保障方面，即關注的是通過打造全IP架構的超高清制播系統，構建超高清內容生產管理群，實現融合內容的生產目的[1]。換而言之，超高清數字電視IP化技術的應用重點關注的是超高清電視節目內容的制作和播出，使技術在電視內容超清化、移動化、智能化等方面發揮自身的優勢。

圖1 中央廣播電視總臺“十四五”技術規劃框架

1.2 超高清數字電視IP化技術的應用優勢

我國電視技術的發展主要經歷了傳統標清電視、高清電視及4K超高清電視3個階段。不同歷史階段電視傳輸系統的相關參數如表1所示。從表1可以看出，4K超高清電視以其更高標準的傳輸系統和帶寬而顯著地提高了電視畫面的分辨率，滿足了高動態圖像和3D全景音頻播放的效果要求。但是，4K超高清電視目前的發展面臨傳輸距離有限的短板。應用超高清數字電視IP化技術，可以減少超高清數字電視應用中的電纜數量和布線數量，有效解決4K超高清電視傳輸距離的問題[2]。相較于傳統SDI架構而言，IP化的網絡架構相對比較簡單，網絡的配置也比較靈活，布線的難度低，易于維護，這種優勢更便于IP化技術的廣泛推廣。

表1 不同歷史階段電視傳輸系統的參數

2 超高清數字電視IP化的實施方案

雖然以往的以SDI技術架構為載體的數字電視信號傳輸為超高清數字電視IP化的應用提供了相應的參考，但由于是技術架構方面的調整，原有的模式和方法很難完全滿足IP化的需要，因此，需要結合超高清數字電視IP化的具體應用需求和要求，探索明確相應的實施方案。本文嘗試從IP化的目的、思路和實施策略三個方面對相關的實施方案進行明確。

2.1 超高清數字電視IP化的目的

超高清數字電視IP化的目的主要包括超高清數字電視技術系統的優化和增加數字電視網絡系統的擴展性兩個方面。其中，超高清數字電視技術系統的優化是在現有的4K超高清電視技術系統的基礎上進行全面優化，通過使用高分辨率的虛擬化、大數據及云計算等數字IP技術優化數字電視系統的結構，實現資源的共享和擴展交互式多屏功能業務發展；增加網絡系統的擴展性是借助IP技術構建IP網絡技術架構，形成架構簡單、易于配置以及管理維護高效便捷的數字電視網絡系統，實現超高清電視信號的混合調配和超遠距離傳輸[3]。

2.2 超高清數字電視IP化的思路

超高清數字電視IP化的重點在于電視制播系統的IP化，而電視制播系統的IP化包括電視節目制作、傳輸及播出等環節的IP化[4]。超高清數字電視節目的制作和播出過程主要借助IP技術構建包含文件域和信號域的場景，進而為演播室和播出系統等制作和播出系統提供IP化的文件域和信號域空間，實現基于IP技術的超高清數字電視系統。在超高清數字電視節目傳輸的IP化方面，主要是利用IP網絡技術和光纖的特性來實現SDI信號和IP分組數據（SDI-over-IP）信號的有效轉化，進而保證電視節目在網絡中的傳輸速度。同時，目前關于音視頻數據的IP化封裝，相關技術已經成熟，能夠滿足各種格式音視頻流和文件的IP化封裝、傳輸、監測需求，并且，可以實現多路音視頻流和辦公業務流的混合傳輸，互不影響。

2.3 超高清數字電視IP化的實施策略

結合當前4K超高清電視的發展情況以及IP技術應用的目標和思路，可以將超高清數字電視IP化技術的應用分為業務平臺IP化、總控IP化以及無壓縮視音頻IP化等若干個不同的階段，只有分階段完成這些IP化目標，才能夠最終實現超高清數字電視的IP化。同時，不同階段和不同業務版塊內容的IP化的實現又會出現相應的不同層次的重點，這就需要以技術目標或者以問題為導向進行IP技術應用的探討[5]。例如，在實現無壓縮視音頻IP化處理過程中，要采取相應的IP技術促使超高清數字電視網絡的帶寬能夠真正超出傳輸視音頻所用的碼率，以保證電視視音頻傳輸的質量和傳輸的效果，使用戶擁有更好的收視聽體驗。

除了分步驟、分模塊開展IP化技術應用以外，還要充分考慮到超高清數字電視IP化技術應用過程中面臨的網絡安全、數字安全及同步傳輸等問題，因為數據是超高清數字電視IP化功能實現的基礎條件，而大量數據的存在和數字電視網絡的開放性增加了存儲于系統中的數據的安全風險[6]。因此，在實際的IP化技術應用過程中，要通過安裝防火墻和防病毒網絡、采用私有協議以及建立健全網絡安全管理平臺等措施，來保證IP化技術應用的安全性。

3 結 語

超高清數字電視IP化是在4K超高清電視的基礎上進行的性能優化和功能提升，其在實現數字電視超清化、移動化及智能化等方面具有明顯的優勢。IP技術的應用更多的是在原有4K超高清電視的基礎上進行的IP化優化、改造及提升，這需要廣播電視系統在現有的電視網絡基礎上進行IP化技術的研發、應用及優化，以提高超高清數字電視內容制播和傳輸的質量和效率，最大程度滿足用戶的電視節目內容需求。