2024年3月6日发(作者：钭灵秋)

中心技术 中央电视台张 娟摘 要对于国内各电视台，打通全台4K制播全流程是当前迫播，2018年冬奥会韩国实现了4K超高清转播。切需要的，是互联互通落地实现的重要一步，同时可以推根据我国《新闻出版广播影视“十三五”发展规划》进4K符合国情的技术标准制定、4K节目内容生产与引进，中的主要任务要求，适时开播4K超高清电视试验频道，推以及融合媒体运营的探索。本文结合超高清及相关最新的动构建高清、4K超高清电视混合播出系统是媒体发展的必技术，针对4K超高清播出系统的框架、业务流程和关键技然趋势。术进行探讨。二 4K超高清播出系统框架关键点关键词1. 建设理念播出系统 4K超高清 SDI over IP SDR与HDR（1）提升电视质量4K超高清播出系统设计结合超高清的新技术新工艺，一 4K超高清电视广播发展情况实现电视节目在分辨率、数字量化、色彩空间、动态范围以及三维声音频等方面的质量提高。4K超高清播出系统延随着受众对电视清晰度要求的不断提高，4K超高清电续采用多通道硬盘自动播出结构，满足各种形态的播出要视和视频业务受到了热宠。超高清电视带来更高清晰度、求，自动或手动实现规定顺序的节目播出，主要播出形态更广视角和三维包络式的音响环境，为观众营造临场感和为硬盘或介质的节目录制文件播出，以及来自总控的外来沉浸式体验。直播信号播出，同时，在播出系统完成图文字幕的混合叠2014年是超高清发展非常重要的一年，电视机生产厂加，可根据需要进行节目播出进程调整。商纷纷调整战略加大4K技术投入，Netflix、三星、索尼、（2）新技术新工艺亚马逊等公司都开始推广4K视频服务。电视机价格的趋降4K超高清播出系统在业务流程上增加4K编排和4K和内容资源不断丰富，4K超高清进入快速增长通道。文件管理，引入服务器虚拟化IT基础架构，增加基础资源对于传统的电视媒体而言，由于电视台和地面、有线、能力，提升4K文件传输的带宽和4K文件的转码、质检运卫星的分发渠道在4K演进方面需要庞大的投资，用传统广算能力。引入监控大数据处理、人工智能故障分析诊断等播分发4K内容进程会比较缓慢。因此在超高清发展的早期技术，达到优化资源配置、敏捷资源整合、应急自动切换、阶段，传统媒体转向4K的措施主要集中在上游制作领域，故障智能诊断、低空间低功耗的目标。4K超高清播出系统一些最新的4K内容一开始或许是通过OTT渠道分发的。在视音频基础架构方面引入基带信号IP封装传输方式，使全球范围的，2015~2016年付费电视广播运营商和许多用通用IT交换机和物理链路提升4K无压缩码流的传输带一级广播公司推出4K内容商业服务。4K超高清电视和视宽，提供更便捷灵活的监听监看方式，引入视音频处理软频业务未来将成为广电和网络运营商的基础业务，全球性件化运算，达到视音频处理模块微服务式的灵活伸缩目标。重大赛事或事件是推动超高清电视产业发展壮大的契机，（3）实现敏捷应用2016年巴西奥运会实现了全球首次8K超高清现场实况转播出业务管理和监测采用模型化设计，应用可动态伸现代电视技术2018.668

中心技术缩。播出控制依附于业务管理和系统监测给出的健康度，实现闭环自动控制。延续传统播出采用节目单驱动播出业务运行的方式，增加对播出业务整个生命周期的各个环节（计划、备播、播出、播后）全流程的自动化闭环控制。播出系统采用通用平台架构，在IT通用资源、信息安全平台、软件能力模块等方面可以与各类现用系统有机融合，2并实现新业务的灵活扩展。4K播出系统根据新技术发展和播后四个阶段。播出计划阶段完成播出串联单的制作和发业务融合，在软件架构设计上引入管、监、控三维模型体布，由总编室及各频道编辑部根据节目播出计划、直播通系，业务软件的开发模块化，并支持服务器虚拟化和桌面知及修改通知制作播出串联单，通过节目生产系统发布播虚拟化，探索容器化架构和微服务，可实现灵活的纵横扩出节目单。播出备播阶段完成节目播出的各项准备工作，展与收缩。播出系统先进行节目单整备，再按照节目单完成节目文件的整备，并进行直播资源的调度。播出阶段，播出系统按2. 体系架构照节目时间表完成节目播出。播后阶段，播出系统完成播4K超高清播出系统接入全台原有制播网络体系架构，后数据处理及节目文件归档。播出系统与台内各生产系统相互连接，从接口类型来说，包括节目播出信息交换接口、节目播出文件交换接口、视1. 节目单据管理音频信号接口。从系统的定位来说，包括上游的节目生产4K超高清播出单据管理需要在原有高清的基础上增系统、广告管理系统、制作系统、媒资系统、广告系统、加相应的4K标识。格式标识需要增加超高清4K 25P，演播室系统或主控系统，下游的传输系统和新媒体平台等。超高清4K 50P，超高清4K 100P等。声道信息需要增加4K超高清播出系统分为视音频切换系统和播出控制、5.1+4H三维声等。需要增加色域标识，区分Rec.709色域管理、监控系统两部分。视音频切换系统处理实时播出的和Rec.2020色域。需要增加动态范围标识，区分SD/HD 2.4、视音频信号，控管监系统实现播出业务的管理（如图1）。UHD HLG、UHD PQ等。

三 4K

超高清播出系统业务关键点2. 节目文件管理4K超高清节目文件管理需要在原有高清的基础上增加4K超高清节目播出业务流程分为计划、备播、播出、4K超高清文件的管理。总体的，文件迁移效率、存储空间、14K超高清播出系统框架图69Advanced Television

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中心技术备播效率需要按照4K超高清码率区别于高清进行设计，并表3 SD、HD、UHD电视参数对比给出播出备播的关门时间。转码和文件质检方面，需要增标清SDTV高清HDTV超高清UHDTV（4K/8K）技术加4K文件的编码转换、封装转换、色域转换、曲线转换，标准ITU-R BT.601ITU-R BT.709ITU-R BT.2020需要增加4K文件的质检。分辨率720×576/720×4801280×720/1920×10803840×2160/7680×4320像素表1 4K单据新增标识表宽高比非方形像素方形像素项目内容画幅4:3/16:916:09标清宽高比高清2D取样高清3D结构4:4:4, 4:2:2, 4:2:0格式标识超高清4K 25P（新增）量化8/10 bit10/12 bit超高清4K 50P（新增）色域EBU/SMPTE-CITU-R BT.709ITU-R BT.2020超高清4K 100P（新增）基准白D65超高清8K（新增）伽玛0.45…扫描隔行扫描隔行/逐行扫描逐行扫描单声道立体声刷新环绕声5.1频率50/60Hz24/25/30/50/60Hz24/25/30/50/60/100/120Hz声道信息三维声5.1+4H（新增）…清电视，包含了业界所称的4K和8K，区别于全高清和高清电视。色域（新增）Rec.2020Rec.709…超高清4K电视的图像分辨率从高清的2K（1920×1080）SD/HD 2.4UHD HLG提升至4K（3840×2160）。量化深度在空间上展现图像的动态范围（新增）UHD PQ不同灰阶，高清电视采用8bit量化，超高清4K电视采用…10bit或12bit，HDR的实现至少需要10bit。高清电视采用隔行扫描，每秒25帧，超高清4K电视提升至逐行扫描，3. 播出控制管理每秒50帧。高清电视使用Rec.709色域，超高清4K提升4K超高清的播出控制需要增加对50P帧率文件的解至Rec.2020色域，综合量化灰阶的增加，整个色彩空间扩码控制，增加对基带IP封装的切换控制，增加对SDR和大了。HDR混播的元数据管理和控制，增加5.1立体声和5.1+4H三维声混播的元数据管理和控制等。2. 信号传输基础架构表2 几种4K文件编码格式表4 基带封装方式对比序号编码格式码率音频 (48kHz，24bit)1SDI over CableSDI over IP2XA500Mb/s接口BNC 3G×4 / 6G / 12G /24GEthernet 10G / 25G / 40G / 100G3XAVC I-Frame Class300 4:2:2/10bit 25P500Mb/s环绕声/三维声标准SMPTE 2081 / 2082 / 2083SMPTE 2022/ 21104XAVC I-Frame Class300 4:2:2/10bit 50P800Mb/s环绕声特点继承电视台现有的信号传输体系使用通用的IT资源5Apple ProRes 422 LT 50PVC I-Frame Class480 4:2:2/10bit 50P684Mb/s环绕声//三维声（1）SDI over Cable6Apple ProRes 422 50P7Apple ProRes 422 HQ 50P1475Mb/s983Mb/s环绕声环绕声/三维声三维声1389Mb/s环绕声//三维声三维声沿袭传统广电应用形态，最开始，超高清传输采用SDI

8Avid DNxHR HQX9Avid DNxHR HQAvid DNxHR SQ1389Mb/s环绕声918Mb/s环绕声/三维声over Cable，采用4根3G同轴来传输12G的4K超高清信100Mb/s环绕声//三维声三维声号，有SQD和2SI两种模式。在这种传输方式下，四路信10XAVC Long-GOP 4:2:0/8bit 50P150Mb/s环绕声/三维声号分离传输，画面同步对齐、线缆众多等问题都给系统建11XAVC Long-GOP 4:2:2/10bit 50P140Mb/s200Mb/s环绕声/三维声设、调试和播出带来很大的困难（如图3）。SMPTE也陆续发布了一根同轴传输6G、12G、24G四

4K超高清播出系统视音频处理关键点的标准来应对这些问题，目前也有支持12G的设备落地，Cable的传输距离是瓶颈。（2）SDI over IP1. 超高清电视系统参数IP化的演进从2007年开始，SMPTE发布压缩视频的2012年8月，国际电信联盟（ITU）发布了“超高清IP化标准SMPTE 2022-1、2022-2/3/4，2012年发布高清非电视UHDTV（Ultra High-Definition TV）”标准的建议，将压缩视频的IP化标准SMPTE2022-5/6/7，2015年AES发屏幕物理分辨率达到3840×2160及以上的电视称之为超高布了音频的IP化标准AES67、SMPTE发布了网络时钟标现代电视技术2018.670

中心技术设备加入或离开的组播地址来实现信号调度。实测案例（SAM厂商）如图4所示。UHD 4K输入信源是4路3G SDI封装的基带信号，接入IP转换网关卡1，IP转换网关卡1将每路3G信号用2022-6标准封装为4个IP组播流，通过25G网络接口输出接入通用交换机。IP转换网关卡2接入通用交换机，调度系统通过控制IP转换网3SQD和2SI两种格式示意图关卡2接收的4个组播地址切准SMPTE2059-1、VSF组织建议了视音频和辅助数据分离换来实现信号路由，IP转换网关卡2将接收的输出IP组播传输的草案TR03/04，2017年SMPTE发布了无压缩的标准流解封装通过4路3G SDI输出，信号送达监听监看单元。ST 2110-10/20/21/30。b. 基于私有的IP交换机矩阵的调度信号IP化以后，各厂商分别用不同的方式实现了路由这种方式下，调度系统对信号的切换调度主要是通过调度，具体给出三个实测案例。广电厂商自主研发的私有专用交换机矩阵实现的。a.基于IGMP的终端切换实测案例（Evertz厂商）如图5所示。UHD 4K输入信基于IGMP（Internet Group Management Protocol）这种源是4路3G SDI封装的基带信号，接入IP转换网关卡，方式下，调度系统对信号的切换调度主要是通过控制终端IP转换网关卡将输入的每路3G信号用2022-6标准封装为资料索引号：OF00971Advanced Television

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中心技术4基于IGMP的调度系统示意4个IP组播流，通过三个10G网络接口输出接入专用的IP交换机矩阵。调度系统通过控制IP交换机矩阵内部的矩阵交叉点切换来实现信号路由，IP转换网关卡将输出的IP组播流解封装通过4路3G SDI输出，信号送达监听监看单元。c. 基于OpenFlow实现SDN的信号调度这种方式下，在OpenFlow交换机上实现数据转发，在控制器上实现数据的转发控制，实现数据转发层和控制层的分离。实测案例（GV和正奇厂5基于私有交换机的调度系统示意商）如图6所示。UHD 4K输入6基于Openflow的调度系统示意现代电视技术2018.672

中心技术7混合结构的播出视音频系统示意信源是4路3G SDI封装的基带信号，接入IP转换网关卡，最高亮度为100nit。HDR的目标是在电视上再现人眼瞳孔IP转换网关卡将输入的每四路3G信号（1个UHD信号）无调节时的动态范围特性。与SDR相比，HDR改变了100用TICO浅压缩并封装为1个IP组播流，通过一个10G网尼特以上的峰值亮度，大部分高亮度区域的灰度层次和彩络接口输出接入OpenFlow的交换机。调度系统通过控制色都能再现。HDR再现的人物或主体亮度与SDR相同，仍OpenFlow交换机的数据层路由来实现IP流的路由，IP转然是几十尼特，100尼特以下的图像与现有的高清SDR相近。换网关卡2将输出的IP封装的TICO压缩流解封装解码通2016年7月，ITU-R发布BT.2100-0标准，定义了两过4路3G SDI输出，信号送达监听监看单元。条HDR曲线。三种IP的调度方式都可以实现路由的调度，基于IGMP的终端切换通过在终端设备上加入待切换的组播流，对原有的组播流和新加入的组播流双流解封装后实现静净切换，此方案能更好地实现IP设备和信号的互联互通。基于私有IP交换机矩阵则是通过私有协议在矩阵内部实现信号的切8HLG和PQ曲线换。基于Openflow的调度，通过控制IP流表的路由地址来PQ感知量化器曲线的特性完全模拟人眼灵敏度，采用调度IP流，解封装及其相应的信号处理仍然由终端设备来“绝对亮度”体系，每个数字编码值（信号电平）与显示实现。

亮度都有一一对应的关系。例如：50%电平对应100尼特，（3）信号调度的播出实现70%对应600尼特，75%对应1000尼特，83%对应2000播出系统相对独立，信号处理采用无压缩，所以播出尼特，100%对应10000尼特。用1000尼特监视器制作的系统的建设可以独立选用SDI over Cable或SDI over IP两PQ HDR图像称为PQ1000。在PQ绝对亮度体系中母版亮种方式。在IP化发展初期，考虑设备落地、技术成熟度等，度电平与显示亮度是部分映射关系，低亮度电视机不能显可以考虑两者的混合模式，建立主路、备路或第二备路采示母版中高于电视机亮度的内容。峰值亮度600、1000、用不同的架构。在接口边界增加信号归一化处理模块，通2000尼特HDR电视机显示PQ4000的图像时，能够显示的过IP网关等设备实现信号与其他系统的接口、封装协议的峰值亮度分别为电视机的最大值，峰值亮度以下的图像亮转换，如图7所示。度相同。HLG混合对数伽玛曲线的低亮度部分（50%以下电平）3. 图像动态范围与现有的电视伽玛类似，高亮度部分（50%以上电平）为（1） SDR与HDR对数伽玛，即两种伽玛的混合。HLG相对亮度体系与现有标清/高清采用SDR标准动态范围，对比度1000:1，电视系统一样，亮度电平与显示亮度为全部映射关系，（下转第77页）73Advanced Television

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中心技术判断文字内容的参数是否为空值，如果参数不为空的情况播出的前提。下，程序执行Then中的正常播出语句，如果为空值则执行依据频道包装系统的安全防范机制，我们在原有的测试Else，使得包装效果不上屏。完整性、功能性的前提下，也增加了模板的安全性测试，如图9所示，对安全保障机制中的时长错误、文字缺失、素材缺失等问题进行针对性测试，在模板上线播出前将各种功能及应急机制验证完毕，各项测试都通过后方可将模板上线播出。8文字内容判断程序三 防范机制的应用1. 软件与模板的升级根据所设计的问题防范机制，频道包装系统对包装项9频道包装系统模板测试项目制作软件、包装项迁移软件分别进行了功能优化升级；同

时对各频道的包装播出模板程序也按照问题防范机制的实四 结论现方式进行了重新编写。目前系统内各种问题防范机制的应用，已经多次成功防范了重大播出事故的发生，在系统综上所述，通过在制作环节的播出时间校验机制、迁中起到了对播出事故防患于未然的作用。移环节的素材文件比对机制以及在播出环节的内容安全判断机制，在包装的制作和播出各环节对包装效果的播出时2. 模板测试流程的完善间、素材、文件、模板等各方面可能出现的问题因素都按包装模板的测试工作，是包装效果上线播出前必要的照设计目标和设计原则建立了防范的机制，保证了播出安过程，模板测试工作的完善，是保证包装与资讯内容安全全的万无一失。

（上接第73页）HLG信号的最高电平对应显示设备的最高亮度。与现有电统一播出HDR格式，对于文件在播前进行非实时转视系统不同的是，HLG的系统伽玛不是固定值，而是依据换，使用后期制作或转码软件把SDR转换成HDR格式。显示屏的亮度可变，显示屏亮度为333尼特~5200尼特时对于信号，用硬件服务器实时将SDR信号转换成HDR信对应的系统伽玛值为1.0~1.5。HLG的可变伽玛无需元数号。但要注意，即使把SDR节目转换成了HDR格式，实据，自动适应，虽然没有绝对亮度体系那么精确，但简单际画质仍然是SDR。有效。SDR和HDR混合播出，将SDR和HDR节目存储在（2）元数据管理同一个视频服务器内进行播出，不做转换，这需要有统一由于多种色域、伽玛共存，需要用元数据来传递相应的规范嵌入SDR、HDR标记，同时需要对PQ曲线的HDR标识，HDR元数据标识图像的色域、色温（白色坐标）、伽玛，动态元数据进行传递，使得终端用户接收能正确地还原。以确保接收设备正确地还原色域和伽玛曲线。元数据需要嵌入在实时的SDI/IP流和视频文件中。元数据在制作端通五 总结过摄像机自动生成或后期制作系统生成，通过统一的标准嵌入在信号的辅助数据区或视频文件的元数据区内，进行高质量的内容是广播影视的核心竞争力，在新媒体、传输或交换。融媒体的大环境下，超高清再次突显大屏优势，给观众提（3）动态范围的播出实现供身临其境的视听享受，在带动家庭终端消费和影片内容在SDR和HDR混合的时代，可以采用统一转换后只消费上提升效益。超高清4K的发展引入了很多新技术和新播出HDR格式，也可以采用SDR和HDR混合播出。理念，还需在系统建设的过程中继续探索、积累经验。

77Advanced Television

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2024年3月6日发(作者：钭灵秋)

中心技术 中央电视台张 娟摘 要对于国内各电视台，打通全台4K制播全流程是当前迫播，2018年冬奥会韩国实现了4K超高清转播。切需要的，是互联互通落地实现的重要一步，同时可以推根据我国《新闻出版广播影视“十三五”发展规划》进4K符合国情的技术标准制定、4K节目内容生产与引进，中的主要任务要求，适时开播4K超高清电视试验频道，推以及融合媒体运营的探索。本文结合超高清及相关最新的动构建高清、4K超高清电视混合播出系统是媒体发展的必技术，针对4K超高清播出系统的框架、业务流程和关键技然趋势。术进行探讨。二 4K超高清播出系统框架关键点关键词1. 建设理念播出系统 4K超高清 SDI over IP SDR与HDR（1）提升电视质量4K超高清播出系统设计结合超高清的新技术新工艺，一 4K超高清电视广播发展情况实现电视节目在分辨率、数字量化、色彩空间、动态范围以及三维声音频等方面的质量提高。4K超高清播出系统延随着受众对电视清晰度要求的不断提高，4K超高清电续采用多通道硬盘自动播出结构，满足各种形态的播出要视和视频业务受到了热宠。超高清电视带来更高清晰度、求，自动或手动实现规定顺序的节目播出，主要播出形态更广视角和三维包络式的音响环境，为观众营造临场感和为硬盘或介质的节目录制文件播出，以及来自总控的外来沉浸式体验。直播信号播出，同时，在播出系统完成图文字幕的混合叠2014年是超高清发展非常重要的一年，电视机生产厂加，可根据需要进行节目播出进程调整。商纷纷调整战略加大4K技术投入，Netflix、三星、索尼、（2）新技术新工艺亚马逊等公司都开始推广4K视频服务。电视机价格的趋降4K超高清播出系统在业务流程上增加4K编排和4K和内容资源不断丰富，4K超高清进入快速增长通道。文件管理，引入服务器虚拟化IT基础架构，增加基础资源对于传统的电视媒体而言，由于电视台和地面、有线、能力，提升4K文件传输的带宽和4K文件的转码、质检运卫星的分发渠道在4K演进方面需要庞大的投资，用传统广算能力。引入监控大数据处理、人工智能故障分析诊断等播分发4K内容进程会比较缓慢。因此在超高清发展的早期技术，达到优化资源配置、敏捷资源整合、应急自动切换、阶段，传统媒体转向4K的措施主要集中在上游制作领域，故障智能诊断、低空间低功耗的目标。4K超高清播出系统一些最新的4K内容一开始或许是通过OTT渠道分发的。在视音频基础架构方面引入基带信号IP封装传输方式，使全球范围的，2015~2016年付费电视广播运营商和许多用通用IT交换机和物理链路提升4K无压缩码流的传输带一级广播公司推出4K内容商业服务。4K超高清电视和视宽，提供更便捷灵活的监听监看方式，引入视音频处理软频业务未来将成为广电和网络运营商的基础业务，全球性件化运算，达到视音频处理模块微服务式的灵活伸缩目标。重大赛事或事件是推动超高清电视产业发展壮大的契机，（3）实现敏捷应用2016年巴西奥运会实现了全球首次8K超高清现场实况转播出业务管理和监测采用模型化设计，应用可动态伸现代电视技术2018.668

中心技术缩。播出控制依附于业务管理和系统监测给出的健康度，实现闭环自动控制。延续传统播出采用节目单驱动播出业务运行的方式，增加对播出业务整个生命周期的各个环节（计划、备播、播出、播后）全流程的自动化闭环控制。播出系统采用通用平台架构，在IT通用资源、信息安全平台、软件能力模块等方面可以与各类现用系统有机融合，2并实现新业务的灵活扩展。4K播出系统根据新技术发展和播后四个阶段。播出计划阶段完成播出串联单的制作和发业务融合，在软件架构设计上引入管、监、控三维模型体布，由总编室及各频道编辑部根据节目播出计划、直播通系，业务软件的开发模块化，并支持服务器虚拟化和桌面知及修改通知制作播出串联单，通过节目生产系统发布播虚拟化，探索容器化架构和微服务，可实现灵活的纵横扩出节目单。播出备播阶段完成节目播出的各项准备工作，展与收缩。播出系统先进行节目单整备，再按照节目单完成节目文件的整备，并进行直播资源的调度。播出阶段，播出系统按2. 体系架构照节目时间表完成节目播出。播后阶段，播出系统完成播4K超高清播出系统接入全台原有制播网络体系架构，后数据处理及节目文件归档。播出系统与台内各生产系统相互连接，从接口类型来说，包括节目播出信息交换接口、节目播出文件交换接口、视1. 节目单据管理音频信号接口。从系统的定位来说，包括上游的节目生产4K超高清播出单据管理需要在原有高清的基础上增系统、广告管理系统、制作系统、媒资系统、广告系统、加相应的4K标识。格式标识需要增加超高清4K 25P，演播室系统或主控系统，下游的传输系统和新媒体平台等。超高清4K 50P，超高清4K 100P等。声道信息需要增加4K超高清播出系统分为视音频切换系统和播出控制、5.1+4H三维声等。需要增加色域标识，区分Rec.709色域管理、监控系统两部分。视音频切换系统处理实时播出的和Rec.2020色域。需要增加动态范围标识，区分SD/HD 2.4、视音频信号，控管监系统实现播出业务的管理（如图1）。UHD HLG、UHD PQ等。

三 4K

超高清播出系统业务关键点2. 节目文件管理4K超高清节目文件管理需要在原有高清的基础上增加4K超高清节目播出业务流程分为计划、备播、播出、4K超高清文件的管理。总体的，文件迁移效率、存储空间、14K超高清播出系统框架图69Advanced Television

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中心技术备播效率需要按照4K超高清码率区别于高清进行设计，并表3 SD、HD、UHD电视参数对比给出播出备播的关门时间。转码和文件质检方面，需要增标清SDTV高清HDTV超高清UHDTV（4K/8K）技术加4K文件的编码转换、封装转换、色域转换、曲线转换，标准ITU-R BT.601ITU-R BT.709ITU-R BT.2020需要增加4K文件的质检。分辨率720×576/720×4801280×720/1920×10803840×2160/7680×4320像素表1 4K单据新增标识表宽高比非方形像素方形像素项目内容画幅4:3/16:916:09标清宽高比高清2D取样高清3D结构4:4:4, 4:2:2, 4:2:0格式标识超高清4K 25P（新增）量化8/10 bit10/12 bit超高清4K 50P（新增）色域EBU/SMPTE-CITU-R BT.709ITU-R BT.2020超高清4K 100P（新增）基准白D65超高清8K（新增）伽玛0.45…扫描隔行扫描隔行/逐行扫描逐行扫描单声道立体声刷新环绕声5.1频率50/60Hz24/25/30/50/60Hz24/25/30/50/60/100/120Hz声道信息三维声5.1+4H（新增）…清电视，包含了业界所称的4K和8K，区别于全高清和高清电视。色域（新增）Rec.2020Rec.709…超高清4K电视的图像分辨率从高清的2K（1920×1080）SD/HD 2.4UHD HLG提升至4K（3840×2160）。量化深度在空间上展现图像的动态范围（新增）UHD PQ不同灰阶，高清电视采用8bit量化，超高清4K电视采用…10bit或12bit，HDR的实现至少需要10bit。高清电视采用隔行扫描，每秒25帧，超高清4K电视提升至逐行扫描，3. 播出控制管理每秒50帧。高清电视使用Rec.709色域，超高清4K提升4K超高清的播出控制需要增加对50P帧率文件的解至Rec.2020色域，综合量化灰阶的增加，整个色彩空间扩码控制，增加对基带IP封装的切换控制，增加对SDR和大了。HDR混播的元数据管理和控制，增加5.1立体声和5.1+4H三维声混播的元数据管理和控制等。2. 信号传输基础架构表2 几种4K文件编码格式表4 基带封装方式对比序号编码格式码率音频 (48kHz，24bit)1SDI over CableSDI over IP2XA500Mb/s接口BNC 3G×4 / 6G / 12G /24GEthernet 10G / 25G / 40G / 100G3XAVC I-Frame Class300 4:2:2/10bit 25P500Mb/s环绕声/三维声标准SMPTE 2081 / 2082 / 2083SMPTE 2022/ 21104XAVC I-Frame Class300 4:2:2/10bit 50P800Mb/s环绕声特点继承电视台现有的信号传输体系使用通用的IT资源5Apple ProRes 422 LT 50PVC I-Frame Class480 4:2:2/10bit 50P684Mb/s环绕声//三维声（1）SDI over Cable6Apple ProRes 422 50P7Apple ProRes 422 HQ 50P1475Mb/s983Mb/s环绕声环绕声/三维声三维声1389Mb/s环绕声//三维声三维声沿袭传统广电应用形态，最开始，超高清传输采用SDI

8Avid DNxHR HQX9Avid DNxHR HQAvid DNxHR SQ1389Mb/s环绕声918Mb/s环绕声/三维声over Cable，采用4根3G同轴来传输12G的4K超高清信100Mb/s环绕声//三维声三维声号，有SQD和2SI两种模式。在这种传输方式下，四路信10XAVC Long-GOP 4:2:0/8bit 50P150Mb/s环绕声/三维声号分离传输，画面同步对齐、线缆众多等问题都给系统建11XAVC Long-GOP 4:2:2/10bit 50P140Mb/s200Mb/s环绕声/三维声设、调试和播出带来很大的困难（如图3）。SMPTE也陆续发布了一根同轴传输6G、12G、24G四

4K超高清播出系统视音频处理关键点的标准来应对这些问题，目前也有支持12G的设备落地，Cable的传输距离是瓶颈。（2）SDI over IP1. 超高清电视系统参数IP化的演进从2007年开始，SMPTE发布压缩视频的2012年8月，国际电信联盟（ITU）发布了“超高清IP化标准SMPTE 2022-1、2022-2/3/4，2012年发布高清非电视UHDTV（Ultra High-Definition TV）”标准的建议，将压缩视频的IP化标准SMPTE2022-5/6/7，2015年AES发屏幕物理分辨率达到3840×2160及以上的电视称之为超高布了音频的IP化标准AES67、SMPTE发布了网络时钟标现代电视技术2018.670

中心技术设备加入或离开的组播地址来实现信号调度。实测案例（SAM厂商）如图4所示。UHD 4K输入信源是4路3G SDI封装的基带信号，接入IP转换网关卡1，IP转换网关卡1将每路3G信号用2022-6标准封装为4个IP组播流，通过25G网络接口输出接入通用交换机。IP转换网关卡2接入通用交换机，调度系统通过控制IP转换网3SQD和2SI两种格式示意图关卡2接收的4个组播地址切准SMPTE2059-1、VSF组织建议了视音频和辅助数据分离换来实现信号路由，IP转换网关卡2将接收的输出IP组播传输的草案TR03/04，2017年SMPTE发布了无压缩的标准流解封装通过4路3G SDI输出，信号送达监听监看单元。ST 2110-10/20/21/30。b. 基于私有的IP交换机矩阵的调度信号IP化以后，各厂商分别用不同的方式实现了路由这种方式下，调度系统对信号的切换调度主要是通过调度，具体给出三个实测案例。广电厂商自主研发的私有专用交换机矩阵实现的。a.基于IGMP的终端切换实测案例（Evertz厂商）如图5所示。UHD 4K输入信基于IGMP（Internet Group Management Protocol）这种源是4路3G SDI封装的基带信号，接入IP转换网关卡，方式下，调度系统对信号的切换调度主要是通过控制终端IP转换网关卡将输入的每路3G信号用2022-6标准封装为资料索引号：OF00971Advanced Television

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中心技术4基于IGMP的调度系统示意4个IP组播流，通过三个10G网络接口输出接入专用的IP交换机矩阵。调度系统通过控制IP交换机矩阵内部的矩阵交叉点切换来实现信号路由，IP转换网关卡将输出的IP组播流解封装通过4路3G SDI输出，信号送达监听监看单元。c. 基于OpenFlow实现SDN的信号调度这种方式下，在OpenFlow交换机上实现数据转发，在控制器上实现数据的转发控制，实现数据转发层和控制层的分离。实测案例（GV和正奇厂5基于私有交换机的调度系统示意商）如图6所示。UHD 4K输入6基于Openflow的调度系统示意现代电视技术2018.672

中心技术7混合结构的播出视音频系统示意信源是4路3G SDI封装的基带信号，接入IP转换网关卡，最高亮度为100nit。HDR的目标是在电视上再现人眼瞳孔IP转换网关卡将输入的每四路3G信号（1个UHD信号）无调节时的动态范围特性。与SDR相比，HDR改变了100用TICO浅压缩并封装为1个IP组播流，通过一个10G网尼特以上的峰值亮度，大部分高亮度区域的灰度层次和彩络接口输出接入OpenFlow的交换机。调度系统通过控制色都能再现。HDR再现的人物或主体亮度与SDR相同，仍OpenFlow交换机的数据层路由来实现IP流的路由，IP转然是几十尼特，100尼特以下的图像与现有的高清SDR相近。换网关卡2将输出的IP封装的TICO压缩流解封装解码通2016年7月，ITU-R发布BT.2100-0标准，定义了两过4路3G SDI输出，信号送达监听监看单元。条HDR曲线。三种IP的调度方式都可以实现路由的调度，基于IGMP的终端切换通过在终端设备上加入待切换的组播流，对原有的组播流和新加入的组播流双流解封装后实现静净切换，此方案能更好地实现IP设备和信号的互联互通。基于私有IP交换机矩阵则是通过私有协议在矩阵内部实现信号的切8HLG和PQ曲线换。基于Openflow的调度，通过控制IP流表的路由地址来PQ感知量化器曲线的特性完全模拟人眼灵敏度，采用调度IP流，解封装及其相应的信号处理仍然由终端设备来“绝对亮度”体系，每个数字编码值（信号电平）与显示实现。

亮度都有一一对应的关系。例如：50%电平对应100尼特，（3）信号调度的播出实现70%对应600尼特，75%对应1000尼特，83%对应2000播出系统相对独立，信号处理采用无压缩，所以播出尼特，100%对应10000尼特。用1000尼特监视器制作的系统的建设可以独立选用SDI over Cable或SDI over IP两PQ HDR图像称为PQ1000。在PQ绝对亮度体系中母版亮种方式。在IP化发展初期，考虑设备落地、技术成熟度等，度电平与显示亮度是部分映射关系，低亮度电视机不能显可以考虑两者的混合模式，建立主路、备路或第二备路采示母版中高于电视机亮度的内容。峰值亮度600、1000、用不同的架构。在接口边界增加信号归一化处理模块，通2000尼特HDR电视机显示PQ4000的图像时，能够显示的过IP网关等设备实现信号与其他系统的接口、封装协议的峰值亮度分别为电视机的最大值，峰值亮度以下的图像亮转换，如图7所示。度相同。HLG混合对数伽玛曲线的低亮度部分（50%以下电平）3. 图像动态范围与现有的电视伽玛类似，高亮度部分（50%以上电平）为（1） SDR与HDR对数伽玛，即两种伽玛的混合。HLG相对亮度体系与现有标清/高清采用SDR标准动态范围，对比度1000:1，电视系统一样，亮度电平与显示亮度为全部映射关系，（下转第77页）73Advanced Television

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中心技术判断文字内容的参数是否为空值，如果参数不为空的情况播出的前提。下，程序执行Then中的正常播出语句，如果为空值则执行依据频道包装系统的安全防范机制，我们在原有的测试Else，使得包装效果不上屏。完整性、功能性的前提下，也增加了模板的安全性测试，如图9所示，对安全保障机制中的时长错误、文字缺失、素材缺失等问题进行针对性测试，在模板上线播出前将各种功能及应急机制验证完毕，各项测试都通过后方可将模板上线播出。8文字内容判断程序三 防范机制的应用1. 软件与模板的升级根据所设计的问题防范机制，频道包装系统对包装项9频道包装系统模板测试项目制作软件、包装项迁移软件分别进行了功能优化升级；同

时对各频道的包装播出模板程序也按照问题防范机制的实四 结论现方式进行了重新编写。目前系统内各种问题防范机制的应用，已经多次成功防范了重大播出事故的发生，在系统综上所述，通过在制作环节的播出时间校验机制、迁中起到了对播出事故防患于未然的作用。移环节的素材文件比对机制以及在播出环节的内容安全判断机制，在包装的制作和播出各环节对包装效果的播出时2. 模板测试流程的完善间、素材、文件、模板等各方面可能出现的问题因素都按包装模板的测试工作，是包装效果上线播出前必要的照设计目标和设计原则建立了防范的机制，保证了播出安过程，模板测试工作的完善，是保证包装与资讯内容安全全的万无一失。

（上接第73页）HLG信号的最高电平对应显示设备的最高亮度。与现有电统一播出HDR格式，对于文件在播前进行非实时转视系统不同的是，HLG的系统伽玛不是固定值，而是依据换，使用后期制作或转码软件把SDR转换成HDR格式。显示屏的亮度可变，显示屏亮度为333尼特~5200尼特时对于信号，用硬件服务器实时将SDR信号转换成HDR信对应的系统伽玛值为1.0~1.5。HLG的可变伽玛无需元数号。但要注意，即使把SDR节目转换成了HDR格式，实据，自动适应，虽然没有绝对亮度体系那么精确，但简单际画质仍然是SDR。有效。SDR和HDR混合播出，将SDR和HDR节目存储在（2）元数据管理同一个视频服务器内进行播出，不做转换，这需要有统一由于多种色域、伽玛共存，需要用元数据来传递相应的规范嵌入SDR、HDR标记，同时需要对PQ曲线的HDR标识，HDR元数据标识图像的色域、色温（白色坐标）、伽玛，动态元数据进行传递，使得终端用户接收能正确地还原。以确保接收设备正确地还原色域和伽玛曲线。元数据需要嵌入在实时的SDI/IP流和视频文件中。元数据在制作端通五 总结过摄像机自动生成或后期制作系统生成，通过统一的标准嵌入在信号的辅助数据区或视频文件的元数据区内，进行高质量的内容是广播影视的核心竞争力，在新媒体、传输或交换。融媒体的大环境下，超高清再次突显大屏优势，给观众提（3）动态范围的播出实现供身临其境的视听享受，在带动家庭终端消费和影片内容在SDR和HDR混合的时代，可以采用统一转换后只消费上提升效益。超高清4K的发展引入了很多新技术和新播出HDR格式，也可以采用SDR和HDR混合播出。理念，还需在系统建设的过程中继续探索、积累经验。

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