4K超高清節目制播質量的控制策略

【摘要】發展4K超高清視頻產業是新時期電視臺制作電視節目的主要趨勢，是促進廣播電視臺創新發展的關鍵。但電視臺在推進4K超高清節目制播工作時，還需合理應用4K技術，保障4K超高清節目的制播質量，提升電視臺的市場競爭力。因此，文章結合4K超高清節目的技術規范，分析了當前4K超高清節目制播中存在的問題，提出了4K超高清節目制播質量的控制策略，從而保障廣播電視臺4K超高清節目的整體質量?！娟P鍵詞】4K；超高清；節目制播；控制策略

中圖分類號：TN92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.01.012

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

1. 4K超高清節目制播技術規范

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

4K超高清節目制播技術體系中，電視臺在規范節目播出流程的基礎上，還應合理設置各制播環節的關鍵參數，堅持以下制播原則：①廣播電視節目制播期間，外來信號包括高清、4K超高清時，電視臺應優先預約使用4K超高清信號。②錄播節目播出前，還應組織技術人員查驗4K超高清節目轉換前后的視覺效果。③電視臺內4K超高清節目制作系統、委托臺外制作系統、其他技術資源支持下的電視節目需要執行統一的技術標準[1]。④4K超高清電視節目制播時，需要嚴格遵循《規范》中的相關要求，設置4K超高清音視頻基本參數。如表1所示。

2. 4K超高清節目制播中存在的問題

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

以某廣播電視節目為例。該節目為音樂藝術類的綜合節目，采用4K技術制作為超高清電視節目。但在節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，沒有體現出4K超高清強調的層次感、畫面細節。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”參數過高，高出標準參數的90%HLG，亮度達到了500 nit，人物膚色電平同樣較高，約為79%HLG，亮度約為400 nit。下轉換為高清后，畫面上的明暗細節不突出，白色服裝、白色沙發的白限幅現象較為明顯，且人物膚色還原效果不佳，色度信號有溢出情況。

3. 4K超高清節目制播問題的解決方案

4K超高清節目制播過程中，造成“白限幅”、色調不一致、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的本質是電視播出系統的動態范圍，會直接影響電視節目的拍攝、存儲、編輯、傳輸、終端顯示等環節。電視系統為SDR的觀眾可體現到SDR標準動態范圍內的節目內容，HDR則是將電視系統動態范圍的數量級擴大，以此提升電視節目的清晰度[2]。近年來，少數電視系統為HDR的觀眾已經可觀看4K超高清電視節目，但大多數觀眾的電視系統為SDR。因此，電視臺在打造4K超高清節目時，還應做好HDR、SDR的兼容工作。避免超高清4K HDR和高清SDR節目在相互轉換過程中損壞電視節目的細節、色彩，確保電視節目播出后的圖像質量。

（1）電視臺應控制好監視器的參數值。HLG是NHK/BBC主導的一種HDR log曲線，在廣播電視制播中具有順利播放4K HDR內容，同時對高清SDR設備向前兼容的作用。廣播電視臺可應用HLG信號的兼容性，控制監視器參數值，協調4K超高清節目、SDR高清電視系統的關系，使節目調色、采調、幀率符合4K超高清節目播出的技術要求。在此過程中，HLG顯示參數會依據人眼視覺系統的變化，根據4K超高清節目制播后的不同峰值亮度調整顯示伽馬值，使其符合HDR、SDR兼容的要求，如表2所示。

（2）合理調整4K超高清的下轉換參數。廣播電視節目4K超高清制播過程中，下轉換后的高清SDR信號是電視節目調光、監看的基準，其本質是對4K超高清畫面顯示效果的妥協。因此，需要通過白電平、轉換增益差等下轉換參數的設置，合理控制4K超高清節目電平資源的分配比例，以及節目高光部分的電平幅度。經測試，將白電平、轉換增益差統一調整為79%/260 nit、-7dB后，4K超高清電視節目的畫面效果較好，并且在下轉換為SDR高清電視后，電平超白區域可繼續配合使用，提升SDR高清同播輸出效果。

4. 4K超高清節目制播質量的控制策略

廣播電視臺應基于《規范》中的相關要求，把控4K超高清節目各個制播環節的工作質量，強化超高清電視節目質量控制力度。

4.1 視頻拍攝

視頻拍攝是電視臺制作4K超高清節目的基礎環節，為保障4K超高清電視節目播出效果，需要加強視頻拍攝過程中的技術管理。①攝錄期間應用4K超高清一體化拍攝技術，該技術能夠設置3種拍攝參數，包括線性伽瑪、數字伽瑪、寬色域拍攝圖像，從而滿足4K HDR超高清節目制播的要求。②拍攝、錄制節目畫面時，為確保畫面清晰度，可應用4K技術中的線性伽瑪Linear色域BT2020技術，靈活調控拍攝過程中的視頻記錄編碼，使編碼參數不低于RAW12 bit。③對于僅需常態處理高清電視節目，視頻拍攝時可采用LOFG、PQ，S-Gamut、BT2020等數字伽馬技術，錄制電視節目。④攝影過程中靈活運用紅線、方格幫助畫面聚焦，預防畫面中出現焦點不實的情況，確保4K超高清電視節目視頻影像的清晰度、曝光程度，增強整個節目畫面的層次性[3]。⑤為做好4K超高清電視節目制播質量控制，應用HDR監視器時，還應基于數字伽馬技術，直接在顯示屏內加載LUT，從而還原超高清視頻中的人物、背景等，使其真實色彩符合實際情況。

4.2 現場制作

現場制作4K超高清電視節目時，視頻系統功能結構、節目視頻記錄格式應以4K超高清電視節目技術要求為準。

（1）制作節目相關音頻、視頻時，視頻系統可采用4KHDR直播錄制模式，視頻錄制格式設計為3840×2160/50p、HLG/1000 nit，錄制過程中的畫面色域為BT.2020。采用直播形式播出4K超高清節目時，視頻系統還應在電視節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，將信號統一調整為HDR格式。由于視頻系統中的4K超高清攝像機具有輸出高清信號的功能，所以在超高清錄制、直播電視節目時，視頻信號格式可設計為1920×1808/50i或者3840×2160/50p，直播期間利用現場直播信號總控制系統輸入、輸出播出信號，播出電視節目。

（2）4K超高清節目直播時，電視臺的音頻服務系統需要詳細、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、封裝格式應統一管理，如表3所示。

4.3 后期制作

后期制作是4K超高清電視節目的制播重點，關系著超高清電視節目播出后的實際效果。因此，還應掌握4K超高清電視節目后期制作技術。

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

（2）節目素材導入后期制作系統后，按照4K超高清節目的視覺要求，對節目視頻進行調色和合成，審核修改后保存超高清節目成品[4]。對于后期制作要求較高的4K超高清電視節目，還應通過代理文件編輯的方式制作成品節目，最后按照要求制作、輸出超高清成品。前期處理節目音視頻、其他素材時，還需利用雙碼率記錄相關文件，并將RAW文件下轉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超高清電視節目后期調色時，還應先明確節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，調試節目色彩，確保色彩能夠真實還原，避免4K超高清節目播出后出現畫面色調不一致、色彩未還原的情況，提升4K超高清電視節目的整體質量，給予觀眾高質量的觀看感受。

4.4 音頻制作

處理4K超高清電視節目的音頻文件時，可運用5.1環繞聲的播出技術，同時科學地管理分配音頻文件的技術參數，包括節目制播時的電平響度、監聽分布數據、音頻源數據，確保4K超高清節目播出后的音頻效果。具體運用5.1環繞聲播出技術時，還應根據電視節目錄音文件中的音頻源數據，實施多聲道格式音頻輸出模式。廣播電視制播過程中，音頻源數據包括電視節目錄音的聲道配置、動態范圍控制、下混參數，電視節目制播時需要按照觀眾的家庭終端機頂盒，逐一解析。4K超高清節目制播中，節目音頻素材采集的源頭數據，應使4K超高清節目音頻制作符合SDR、HDR動態范圍的兼容要求。因此，制播人員應利用4K超高清電視節目制播系統，提前統一音頻文件編碼，同時結合音頻特征建立動態音頻源數據，確保4K超高清節目播出后的音質。

4.5 視頻轉播及后期制作

視頻轉播、后期制作是新時期制播4K超高清電視節目的核心工作，但在應用4K技術時，為確保超高清電視節目效果，還應遵循4K超高清電視節目制播技術要求。

（1）制作4K超高清節目時，若是廣播電視臺的播出設備、電視字幕系統、節目包裝系統、慢動作系統無法直接提供符合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定時，需利用4K超高清節目的專用轉播車轉換節目信號，調整節目信號指標，使其滿足4K超高清電視節目制播技術要求。對于需要插播其他素材、廣告的電視節目，需提前統一轉播車的文件接收格式，確保轉播文件為統一格式下的XAVC Class300編碼的MXF OP-1a超高清文件[5]。

（2）后期制作系統應設有上、下游系統的交互接口，能夠根據電視臺超高清節目的生產管理方案，有序管理系統內部設備、制作電視節目，在制播系統的相互協調下制作4K HDR半成品、成品節目。對于錄播、制播、直播、特別節目、季播節目等4K超高清節目，后期制作時都需沿用4K HDR標準。播出時采用4K超高清一站式輸出配置。

存儲高清歷史節目素材時，需通過在環節上轉換后高清文件，轉換方法為“時間線實時轉換”“素材統一轉碼”等方式。對比4K超高清、普通高清電視節目視覺質量時，可采用“固定參數轉換”方式，將4K超高清電視節目下轉換為高清信號，并利用高清圖像監看設備，分析下轉換后節目的視覺質量，從而根據實際電視影像信號的視覺效果，判斷4K超高清電視節目的整體制播質量，保證節目播出后的畫面效果。

5. 結束語

電視臺在應用4K超高清播出技術時，還應結合4K超高清電視節目制播技術規范，明確各個制播環節中的技術要求，在提升節目生產效率的基礎上，保障4K超高清節目的制播質量。與此同時，電視臺應發揮4K技術的優勢，結合新時期的電視節目創作需求，持續優化節目播出設計，把控好電視節目制播的生產節點，為觀眾提供高質量的超高清電視節目，豐富觀眾的觀看體驗，促進廣播電視臺的可持續發展。

參考文獻：

[1]張于兵，崔權毅，徐宏燕.廣播電視新聞節目制播系統應用[J].電視技術，2023，47（03）：65-67.

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[3]畢江，張寧.4K超高清電視節目制播系統建設與應用[J].現代電視技術，2021（08）：56-60.

[4]袁暢，黃倩.節目生產管理系統4K超高清制播分析[J].西部廣播電視，2021，42（13）：203-205.

[5]李巖，潘波.中央廣播電視總臺4K超高清電視節目制播系列技術規范關鍵技術介紹[J].現代電視技術，2021（04）：129-131.

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。