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中央广播电视总台4K超高清电视节目制播系列技术规范关键技术介绍

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2024年4月11日发(作者:弓可可)

标准与测量

STANDARD & TEST

Advanced Television Engineering

中央广播电视总台4K超高清电视

节目制播系列技术规范关键技术介绍

作者

 中央广播电视总台 李岩 潘波

至2020年期间先后发布“4K超高清电视节目制播系

摘要

列技术规范”用于指导总台4K超高清制播体系建设

和节目生产。

中央广播电视总台自组建以来,紧紧围绕着

“5G+4K/8K+AI”的战略目标,以高质量发

展为核心,力争将总台打造成为国际一流的新

型主流媒体旗舰。本文主要介绍了2018年至

2020年期间总台先后发布的4K超高清电视

节目制播系列技术规范,以适配全面推进4K

超高清电视的“采、编、播、存、传”全链路

技术系统建设。

二 内容介绍

“中央广播电视总台4K超高清电视节目制播系

列技术规范”共4个规范,包括《中央广播电视总台

4K超高清电视节目制播技术规范(暂行)》《中央

广播电视总台4K超高清、高清电视节目同播技术规

范(暂行)》《中央广播电视总台HDR视频制作白

皮书》和《中央广播电视总台4K超高清电视视音频

编解码及传输技术规范》。

关键词

4K超高清电视节目制播

4K超高清

高清电视节目同播

HDR视频制作

《总台4K超高清电视节目制播技术规范》主要

包括七个方面内容:4K超高清视音频基本技术参数、

4K超高清播出系统技术规范、4K超高清总控系统技

术规范、基于IP网络的4K超高清节目分发技术要求、

4K超高清视频制作技术规范、4K超高清音频制作技

术规范和4K超高清节目生产流程技术规范。《总台

4K超高清、高清电视节目同播技术规范》主要包括

八个方面内容:4K超高清、高清电视节目同播流程;

同播播出系统技术规范;同播总控系统技术规范;同

一 背景介绍

2018年中央广播电视总台(以下简称总台)围

绕国家超高清电视发展的总体战略要求,践行习总书

记重要讲话精神,制定了《中央广播电视总台4K超

高清电视技术体系总体规划》。针对总台4K超高清

制播体系的构建与发展,技术局全面、系统性地梳理

了4K HDR节目制播流程中关键要素和节目生产流

程,学习和研究了国际ITU、EBU、SMPTE等标准

组织超高清、高动态范围、宽色域等标准以及国内相

关标准,结合总台实际情况,对4K超高清制播流程

中关键环节、关键参数开展研究与测试,在2018年

播视频制作技术规范;同播音频制作技术规范;同播

节目生产管理技术规范;4K超高清频道紧急/应急

播出技术规范和关键设备参数设置。《HDR视频制

作白皮书》主要包括四个方面内容:HDR参考白亮

度和信号电平、常见拍摄对象的亮度和信号电平、监

视器参数及主观评价环境要求、4K超高清图像测试

序列示意图。《4K超高清电视视音频编解码及传输

技术规范》主要包括两个方面内容:面向全国各有线

前端进行节目传输技术要求,含视音频编码标准及码

率、与播出系统接口、编码压缩系统技术规范、节目

流加密要求、传输系统技术要求;总台IPTV网络节

目传输技术要求。

129

STANDARD & TEST

标准与测量

三 关键技术介绍

1. 《总台4K超高清电视节目制播技术规范》

◆4K制播域采用统一的4K、HDR/HLG、

BT.2020、XAVC-300、500Mbps等视音频基本参数

标准要求,域间文件交互必须遵守视音频基本技术参

数要求,不符合这一标准的节目文件,在节目上载或

素材使用前需进行上变换处理;

◆总控系统负责为台域各4K超高清制播系统(4K

超高清直播演播室、4K超高清外场转播系统、4K超

高清播出系统和4K超高清收录系统)提供符合统一

参数标准的4K超高清信号;

◆总控系统与台域内各4K超高清制播系统间跨

域的信号交换,以TICO浅压缩格式方式进行信号交

接和传输;

◆4K超高清播出系统采用IP链路、SDI链路混

合架构,IP链路4K超高清信号主要以SMPTE-2110

标准作为封装调度的参考依据,SDI链路主要以4路

3G信号的传输为基础架构,同步基准采用PTP及

BB黑场同步校准方式;

◆媒资系统提供给4K HDR播出系统节目文件

备播以及节目文件的归一化转码,应用基于全局亮度

均衡分析的动态色调映射技术实现动态4K HDR至

HD SDR文件转码;

◆4K超高清节目后期制作,不论采用压缩视频

文件格式还是无压缩文件格式,都需要增加调色这一

环节,不论是整体调整还是局部微调,确保节目色调

统一,确保画面、镜头间切换有良好的彩色一致性,

确保明暗部分细节丰富且不出现过曝现象;

◆5.1环绕声音频文件,制作域MXF文件封装

采用MXF OP-Atom格式,播出采用MXF OP-1a格

式。5.1环绕声节目声道采用16路声道记录方式,以

预留下一阶段三维声制作的需要。

用转换器,以固定参数下转换的方式产生高清播出信

号,转换器的下转换参数遵照规范附件中规定的固定

下转换参数值设置;

◆总控系统接收4K超高清外来信号后,需采用

归一化方式进行信号转换处理,将其转换为符合台内

规范的4K HDR信号后送总台4K超高清制播单元;

◆确定4K超高清、高清电视节目同播采用在同一

演播室制作系统播出,依据“就高”原则,即同播演

播室采用全4K超高清演播室系统完成节目整体制作;

◆4K超高清演播室,将4K超高清PGM信号下

转换为高清信号送高清图像监看设备,下转换参数设

置参照本规范附件中规定的固定下转换参数值,由节

目部门相关人员对4K超高清信号下转换高清后的图

像视觉效果进行查验;

◆4K超高清制作中,特种设备、字幕系统、包

装系统、慢动作系统等如不能提供4K超高清信号的,

或是提供的4K超高清信号不符合《中央广播电视总

台4K超高清电视节目制作规范(暂行)》中技术参

数要求的,需在转播车进行转换,使指标符合4K超

高清制作要求;

◆4K超高清制作中,如需进行广告及其他素材

插播,转播车只接收格式为XAVC Class300编码的

MXF OP-1a超高清文件,原则上不接收其他格式的

文件及高清文件;

◆如节目需要使用历史高清素材文件时,由后期

制作系统负责将其上转换为4K超高清文件,可通过

时间线实时转换或素材统一转码方式进行;

◆后期制作系统配备转换器,采用固定参数下转

换方式将4K超高清节目下转换为高清信号送高清图

像监看设备,编导可以在编辑制作中确认同播节目的

下转换信号图像视觉质量;

◆确定直播演播室声音制作采用5.1环绕声格式,

应符合《中央广播电视总台高清电视节目录制技术规

范》中对于环绕声音频文件的相关技术要求,不在直

2. 《总台4K超高清、高清电视节目同播技术

规范》

◆确定了4K超高清、高清电视节目同播所遵守

的三项原则以及4K超高清、高清电视节目的录播流

程和直播流程;

◆高清频道的播出信号由4K超高清播出系统采

130

播窗口内转换节目声音格式属性;

◆当节目未能在关门时间之前入库媒资,可采用

文件(介质)直送的紧急/应急播出方式,送4K超

高清播出系统播出;

◆确定转换器、技术监视器等关键设备参数的

设置。

Advanced Television Engineering

3. 《总台HDR视频制作白皮书》

◆4K超高清节目制作过程中需要满足参考白电

平等相关指标的技术要求;

◆显示系统对HLG制作的节目进行显示时,显

示伽玛值要符合规范要求;

◆在标准主观评价环境下,不同额定峰值的显示

系统显示HLG参考白信号的亮度值要符合规范要求;

◆对于较亮的观看环境,伽玛值要相应降低,特

别暗的制作环境,伽玛值要升高,以确保节目亮度一

致性。典型的节目制作环境要符合规范要求;

◆4K超高清图像测试序列示意图。

(2)总台IPTV网络节目传输技术

◆总台内IPTV网络内4K视频采用H.265标准

单节目组播,视频编码码率维持信源码率不做压缩,

入网不低于36Mbps,音频采用信源透传;

◆直播组播传输遵循UDP协议,时移、回看单

播传输遵循HLS协议。组播中的节目应采用透明传

输,利用用户分组来鉴权管理;

◆节目信源组播应建主备路,应通过10G的LC

接口接入核心汇聚交换机,核心汇聚交换机应做设备

堆叠,节目播出从核心汇聚交换机通过10G的LC接

口接入基础资源部网络;

◆4K接收终端解码芯片需支持H.265及以上,

4. 《总台4K超高清电视视音频编解码及传输

技术规范》

(1)面向全国各有线前端进行节目传输

◆视音频编码标准及码率:视频编码时采用

AVS2标准,视频编码码率不低于36Mbps;音频采用

Dolby AC-3 5.1环绕声编码,编码码率为384Kbps或

448Kbps;

◆规定了4K超高清节目编码压缩复用平台可以

采取1个4K超高清频道或2个4K超高清频道压缩

复用的方式。编码压缩复用系统技术规范,系统和设

备配置应符合国家广电总局《广播电视安全播出管理

规定》安全播出一级的有关要求;

◆规定了节目传输系统与下游系统应具备主备传

输通路,节目流应使用ASI接口或TS/IP接口;卫星

调制方式应为DVB-S2/8PSK;光缆传输系统应满足

一个节目流38Mbps或76Mbps的带宽需求。

接入端口应采用RG45接口,100M/1000M自适应,

输出HDMI需支持2.0及以上。

四 规范应用成果

4K超高清电视节目制播系列技术规范涵盖了总

台台内、台外的视音频前后期制作、传输与调度、播

出与下转换、编码压缩与传送全链路,有效保障了总

台4K超高清制播体系的建设。依据该系列规范建设

的4K超高清制播系统,完成了1万多小时4K超高

清电视节目制作播出。在2019年国庆70周年庆典活

动直播中首次尝试采用4K超高清、高清电视节目同

播的方式,即4K HDR信号和下转换的高清SDR信

号同时直播,这是国际上首例在大型庆典活动中采用

4K超高清、高清同时直播的成功案例。

(上接159页)

需要100寸甚至要110寸以上的

电视才能真正看到8K效果,但厂

家生产的85寸、甚至75寸、65

寸的8K电视,也无疑会驱动家庭

放摆放8K电视看8K内容。中国

家庭对先进电视的消费意愿还是

很强烈的。这个市场具有非常光

明的前景。

索尼公司为明年北京冬奥会

的顺利进行提供了大力支持。包括

为各个转播车提供最好的技术服

务。索尼公司直接参与或与合作伙

伴共同搭建了大量的超高清转播系

统。中央广播电视总台也采用了索

尼公司的8K、4K的设备和系统。

这些高质量系统将会参与冬奥会的

转播和报道。另外索尼公司也为客

户提供生产支持,包括冬奥会前的

物流服务以及索尼公司技术团队在

现场提供服务保障。

“超高清杯”已经经历了八年

的历史,见证了中国广电行业的

繁荣发展。杯赛与行业互相促进,

成为了业界技术交流的良好平台。

4K、8K等技术的普及和国内整体

产业水平的提升必将使中国成为

世界超高清产业的先锋。

131

2024年4月11日发(作者:弓可可)

标准与测量

STANDARD & TEST

Advanced Television Engineering

中央广播电视总台4K超高清电视

节目制播系列技术规范关键技术介绍

作者

 中央广播电视总台 李岩 潘波

至2020年期间先后发布“4K超高清电视节目制播系

摘要

列技术规范”用于指导总台4K超高清制播体系建设

和节目生产。

中央广播电视总台自组建以来,紧紧围绕着

“5G+4K/8K+AI”的战略目标,以高质量发

展为核心,力争将总台打造成为国际一流的新

型主流媒体旗舰。本文主要介绍了2018年至

2020年期间总台先后发布的4K超高清电视

节目制播系列技术规范,以适配全面推进4K

超高清电视的“采、编、播、存、传”全链路

技术系统建设。

二 内容介绍

“中央广播电视总台4K超高清电视节目制播系

列技术规范”共4个规范,包括《中央广播电视总台

4K超高清电视节目制播技术规范(暂行)》《中央

广播电视总台4K超高清、高清电视节目同播技术规

范(暂行)》《中央广播电视总台HDR视频制作白

皮书》和《中央广播电视总台4K超高清电视视音频

编解码及传输技术规范》。

关键词

4K超高清电视节目制播

4K超高清

高清电视节目同播

HDR视频制作

《总台4K超高清电视节目制播技术规范》主要

包括七个方面内容:4K超高清视音频基本技术参数、

4K超高清播出系统技术规范、4K超高清总控系统技

术规范、基于IP网络的4K超高清节目分发技术要求、

4K超高清视频制作技术规范、4K超高清音频制作技

术规范和4K超高清节目生产流程技术规范。《总台

4K超高清、高清电视节目同播技术规范》主要包括

八个方面内容:4K超高清、高清电视节目同播流程;

同播播出系统技术规范;同播总控系统技术规范;同

一 背景介绍

2018年中央广播电视总台(以下简称总台)围

绕国家超高清电视发展的总体战略要求,践行习总书

记重要讲话精神,制定了《中央广播电视总台4K超

高清电视技术体系总体规划》。针对总台4K超高清

制播体系的构建与发展,技术局全面、系统性地梳理

了4K HDR节目制播流程中关键要素和节目生产流

程,学习和研究了国际ITU、EBU、SMPTE等标准

组织超高清、高动态范围、宽色域等标准以及国内相

关标准,结合总台实际情况,对4K超高清制播流程

中关键环节、关键参数开展研究与测试,在2018年

播视频制作技术规范;同播音频制作技术规范;同播

节目生产管理技术规范;4K超高清频道紧急/应急

播出技术规范和关键设备参数设置。《HDR视频制

作白皮书》主要包括四个方面内容:HDR参考白亮

度和信号电平、常见拍摄对象的亮度和信号电平、监

视器参数及主观评价环境要求、4K超高清图像测试

序列示意图。《4K超高清电视视音频编解码及传输

技术规范》主要包括两个方面内容:面向全国各有线

前端进行节目传输技术要求,含视音频编码标准及码

率、与播出系统接口、编码压缩系统技术规范、节目

流加密要求、传输系统技术要求;总台IPTV网络节

目传输技术要求。

129

STANDARD & TEST

标准与测量

三 关键技术介绍

1. 《总台4K超高清电视节目制播技术规范》

◆4K制播域采用统一的4K、HDR/HLG、

BT.2020、XAVC-300、500Mbps等视音频基本参数

标准要求,域间文件交互必须遵守视音频基本技术参

数要求,不符合这一标准的节目文件,在节目上载或

素材使用前需进行上变换处理;

◆总控系统负责为台域各4K超高清制播系统(4K

超高清直播演播室、4K超高清外场转播系统、4K超

高清播出系统和4K超高清收录系统)提供符合统一

参数标准的4K超高清信号;

◆总控系统与台域内各4K超高清制播系统间跨

域的信号交换,以TICO浅压缩格式方式进行信号交

接和传输;

◆4K超高清播出系统采用IP链路、SDI链路混

合架构,IP链路4K超高清信号主要以SMPTE-2110

标准作为封装调度的参考依据,SDI链路主要以4路

3G信号的传输为基础架构,同步基准采用PTP及

BB黑场同步校准方式;

◆媒资系统提供给4K HDR播出系统节目文件

备播以及节目文件的归一化转码,应用基于全局亮度

均衡分析的动态色调映射技术实现动态4K HDR至

HD SDR文件转码;

◆4K超高清节目后期制作,不论采用压缩视频

文件格式还是无压缩文件格式,都需要增加调色这一

环节,不论是整体调整还是局部微调,确保节目色调

统一,确保画面、镜头间切换有良好的彩色一致性,

确保明暗部分细节丰富且不出现过曝现象;

◆5.1环绕声音频文件,制作域MXF文件封装

采用MXF OP-Atom格式,播出采用MXF OP-1a格

式。5.1环绕声节目声道采用16路声道记录方式,以

预留下一阶段三维声制作的需要。

用转换器,以固定参数下转换的方式产生高清播出信

号,转换器的下转换参数遵照规范附件中规定的固定

下转换参数值设置;

◆总控系统接收4K超高清外来信号后,需采用

归一化方式进行信号转换处理,将其转换为符合台内

规范的4K HDR信号后送总台4K超高清制播单元;

◆确定4K超高清、高清电视节目同播采用在同一

演播室制作系统播出,依据“就高”原则,即同播演

播室采用全4K超高清演播室系统完成节目整体制作;

◆4K超高清演播室,将4K超高清PGM信号下

转换为高清信号送高清图像监看设备,下转换参数设

置参照本规范附件中规定的固定下转换参数值,由节

目部门相关人员对4K超高清信号下转换高清后的图

像视觉效果进行查验;

◆4K超高清制作中,特种设备、字幕系统、包

装系统、慢动作系统等如不能提供4K超高清信号的,

或是提供的4K超高清信号不符合《中央广播电视总

台4K超高清电视节目制作规范(暂行)》中技术参

数要求的,需在转播车进行转换,使指标符合4K超

高清制作要求;

◆4K超高清制作中,如需进行广告及其他素材

插播,转播车只接收格式为XAVC Class300编码的

MXF OP-1a超高清文件,原则上不接收其他格式的

文件及高清文件;

◆如节目需要使用历史高清素材文件时,由后期

制作系统负责将其上转换为4K超高清文件,可通过

时间线实时转换或素材统一转码方式进行;

◆后期制作系统配备转换器,采用固定参数下转

换方式将4K超高清节目下转换为高清信号送高清图

像监看设备,编导可以在编辑制作中确认同播节目的

下转换信号图像视觉质量;

◆确定直播演播室声音制作采用5.1环绕声格式,

应符合《中央广播电视总台高清电视节目录制技术规

范》中对于环绕声音频文件的相关技术要求,不在直

2. 《总台4K超高清、高清电视节目同播技术

规范》

◆确定了4K超高清、高清电视节目同播所遵守

的三项原则以及4K超高清、高清电视节目的录播流

程和直播流程;

◆高清频道的播出信号由4K超高清播出系统采

130

播窗口内转换节目声音格式属性;

◆当节目未能在关门时间之前入库媒资,可采用

文件(介质)直送的紧急/应急播出方式,送4K超

高清播出系统播出;

◆确定转换器、技术监视器等关键设备参数的

设置。

Advanced Television Engineering

3. 《总台HDR视频制作白皮书》

◆4K超高清节目制作过程中需要满足参考白电

平等相关指标的技术要求;

◆显示系统对HLG制作的节目进行显示时,显

示伽玛值要符合规范要求;

◆在标准主观评价环境下,不同额定峰值的显示

系统显示HLG参考白信号的亮度值要符合规范要求;

◆对于较亮的观看环境,伽玛值要相应降低,特

别暗的制作环境,伽玛值要升高,以确保节目亮度一

致性。典型的节目制作环境要符合规范要求;

◆4K超高清图像测试序列示意图。

(2)总台IPTV网络节目传输技术

◆总台内IPTV网络内4K视频采用H.265标准

单节目组播,视频编码码率维持信源码率不做压缩,

入网不低于36Mbps,音频采用信源透传;

◆直播组播传输遵循UDP协议,时移、回看单

播传输遵循HLS协议。组播中的节目应采用透明传

输,利用用户分组来鉴权管理;

◆节目信源组播应建主备路,应通过10G的LC

接口接入核心汇聚交换机,核心汇聚交换机应做设备

堆叠,节目播出从核心汇聚交换机通过10G的LC接

口接入基础资源部网络;

◆4K接收终端解码芯片需支持H.265及以上,

4. 《总台4K超高清电视视音频编解码及传输

技术规范》

(1)面向全国各有线前端进行节目传输

◆视音频编码标准及码率:视频编码时采用

AVS2标准,视频编码码率不低于36Mbps;音频采用

Dolby AC-3 5.1环绕声编码,编码码率为384Kbps或

448Kbps;

◆规定了4K超高清节目编码压缩复用平台可以

采取1个4K超高清频道或2个4K超高清频道压缩

复用的方式。编码压缩复用系统技术规范,系统和设

备配置应符合国家广电总局《广播电视安全播出管理

规定》安全播出一级的有关要求;

◆规定了节目传输系统与下游系统应具备主备传

输通路,节目流应使用ASI接口或TS/IP接口;卫星

调制方式应为DVB-S2/8PSK;光缆传输系统应满足

一个节目流38Mbps或76Mbps的带宽需求。

接入端口应采用RG45接口,100M/1000M自适应,

输出HDMI需支持2.0及以上。

四 规范应用成果

4K超高清电视节目制播系列技术规范涵盖了总

台台内、台外的视音频前后期制作、传输与调度、播

出与下转换、编码压缩与传送全链路,有效保障了总

台4K超高清制播体系的建设。依据该系列规范建设

的4K超高清制播系统,完成了1万多小时4K超高

清电视节目制作播出。在2019年国庆70周年庆典活

动直播中首次尝试采用4K超高清、高清电视节目同

播的方式,即4K HDR信号和下转换的高清SDR信

号同时直播,这是国际上首例在大型庆典活动中采用

4K超高清、高清同时直播的成功案例。

(上接159页)

需要100寸甚至要110寸以上的

电视才能真正看到8K效果,但厂

家生产的85寸、甚至75寸、65

寸的8K电视,也无疑会驱动家庭

放摆放8K电视看8K内容。中国

家庭对先进电视的消费意愿还是

很强烈的。这个市场具有非常光

明的前景。

索尼公司为明年北京冬奥会

的顺利进行提供了大力支持。包括

为各个转播车提供最好的技术服

务。索尼公司直接参与或与合作伙

伴共同搭建了大量的超高清转播系

统。中央广播电视总台也采用了索

尼公司的8K、4K的设备和系统。

这些高质量系统将会参与冬奥会的

转播和报道。另外索尼公司也为客

户提供生产支持,包括冬奥会前的

物流服务以及索尼公司技术团队在

现场提供服务保障。

“超高清杯”已经经历了八年

的历史,见证了中国广电行业的

繁荣发展。杯赛与行业互相促进,

成为了业界技术交流的良好平台。

4K、8K等技术的普及和国内整体

产业水平的提升必将使中国成为

世界超高清产业的先锋。

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