超高清论坛(UHD Forum)技术指南V2.0

本文为媒矿工厂编译的技术文章

原文：Ultra-HD-Forum-Guidelines-v2.0

链接：https://ultrahdforum.org/guidelines/

翻译整理：徐宇澄

本文将对UHD-Forum Guidelines v2.0的主要内容做一个综述，在文末会附上文档的目录，具体的文件细节，可以参见上方的链接。

引言

这份指南发布的目的是对超高清内容的创建和向消费者的内容传输提供一种一致的方法。 本文提供的“超高清”指南的范围包括互联网、卫星、地面广播和有线传输方法。而不包括通过存储媒体(如蓝光®光盘、硬盘驱动器、SCSA设备等)对内容进行编码和传输，也不包括对数字电影内容进行编码和传输。

UHD Forum的最终目标是在整个行业中创建一致性，以确行业间的互用性和为消费者提供高质量的体验。虽然本文档提供了有关内容创建的信息，但本文档的主要目的是定义指导方针，以便通过线性(实时)服务将超高清内容从studio producer或live event正确地交付给消费者。

本文档建议在分布链中的每个元素的传输都使用概要文件和规范文件，以最大化端到端互用性，并尽可能提供支持这些建议的参考资料。然而，在许多情况下，工业规范比现有文档发展得更快。在技术正在开发和/或标准化的情况下，这些指南还尽可能提供相关的时间线期望。所有建议均代表“UHD Forum”的共识，这些建议是基于这些参考资料、成员的专业知识和经验，以及/或“Ultra HD Forum Interop”活动的结果。

UHD Forum希望本文成为一份“实时文件”，并计划在获得更多数据、在部署过程中积累更多经验、进行更多的内部操作和试验的同时，发布新的修订版本，同时保持文件的适用范围不变。

就本文件而言，UHD Forum正考虑下列超高清内容及服务类别，它们均有不同的工作流程特点:

内容种类

实时内容— 在制作过程中实时分发给消费者的内容，如体育、新闻、颁奖节目、真人秀、才艺秀、辩论等。现场制作流程不包括后期制作步骤。创做意图由控制室确定。请注意，以这种方式生成的内容也可以被获取存储，以便随后重新广播。

预录内容— 在分发给消费者之前完全制作好的内容，如情景喜剧、戏剧、广告、纪录片等。预先录制的制作流程包括后期制作步骤，并在后期制作过程中设定创作意图。

服务种类

实时节目服务— 由线性的、预先安排好的内容流组成的服务，这些内容流被实时地组装起来分发给消费者，如广播电视频道、有线电视网等。实时节目服务由实时和/或预先录制的内容组成，还可能包括图形叠加，如电台标识、紧急文本抓取等。

按需服务— 虽然Hulu、Netflix和MVPD VOD等提供的服务在很大程度上超出了本文档的既定范围，但如果这些平台上提供的内容最初是实时的，并记录下来供以后分发，那么这些指导方针可能是相关的。

UHD Forum的主要焦点是实时程序服务，因为它们可能是超高清端到端工作流中最具挑战性的。按需服务在很大程度上超出了这个范围。然而,这份指南中包括的实时内容制作规范对按需服务提供商也有一定的价值，因为有些提供商可能会使用实时内容进行重新处理，例如视频点播服务，然后进行发布。

技术层级

指南中推荐的技术主要分为两大层级：基础核心技术（例如广色域WCG技术）与高阶增强技术（例如HDR动态元数据）。下面我们对这两类技术的推荐标准做一个简要的总结。

图1：UHD技术层级示意图

基础核心技术标准

• 分辨率：大于等于1080P，小于等于2160P
• 色域：广色域，宽于BT.709标准色域
• HDR：大于等于从动态范围的13级动态范围
• 位深：10bits
• 帧速率：达到60fps (更推荐整数帧速率优先;注意，电影内容可能选择使用较低的帧率，例如，请参阅DCI规范)
• 音频：5.1声道环绕声或基于声道的沉浸式音频(2.0立体声也可以接受，但是更推荐前述两种标准)
• 字幕：CTA 708/608, ETSI 300 743, ETSI 300 472, SCTE-27, IMSC1

表1：基础UHD工作流参数

表2：基础UHD内容参数

高阶增强技术标准

指南中提出，高阶的增强技术，应当能够“分层叠加”在基础的UHD技术之上，达到增强的目的。例如若要支持7.1+4环绕环绕声，则可以在基于5.1环绕声的基础上，提供7.1+4的服务，若要使用HDR动态元数据，则可以在PQ10的基础上，用动态元数据替换静态元数据。原指南的第12章到附录E详细给出了这类增强技术的实现标准与指南。

生产与后期制作

UHD Forum关注同时为实时节目服务和最按需内容服务建立可行的工作流。实时节目服务经常使用预先录制的材料，流程涉及内容生产和后期制作。

下图概述了实时内容服务的内容生产和分发工作流，并可能保留实时内容，以便后续的按需服务中使用。

图2：内容制作与分发流程

HDR/WCG

HDR与WCG是UHD标准中非常重要的两项。在指南中，对HDR的支持标准做了规范，同时也对不同标准中使用的元数据进行了规范。

UHD支持的HDR标准包括：

• PQ/PQ10
• HLG/HLG10
• HDR10

预录内容的制作标准

在实时服务中，也存在着一些预录的内容。这些预录内容的创建和分发也是UHD流程中重要的环节。预录内容的整个制作流程包括拍摄，以CGI渲染并通过特定的文件格式交付给服务提供商。实时节目服务可以通过MVPD(卫星、有线或IPTV)、OTT和DTT提供。

下图描述了预录内容创建过程中的接口和主要功能。

图3：预录内容制作流程与接口

指南中，对预录内容的拍摄过程中的主要流程都进行了标准规范，其中包括：

• 摄像机
• 监视器
• On-Set / Near-Set Monitoring
• 颜色分级
• 沉浸式音频后处理
• 增强技术附加

实时内容制作标准

指南中，对实时内容的制作流程也做了标准规范，其中包括：

• 实时内容处理规范
• 使用非PQ和HLG编码的生产规范
• 沉浸式音频处理
• 增强技术附加

安全

现代视频内容面临的最大安全问题是非法传播与非法复制，UHD推荐的安全技术主要针对的是图像内容的保护。主要的推荐技术包括：

• 内容加密技术
• 水印技术-包括一系列流程与规范

分发

UHD内容的分发过程涉及多个环节，在整个分发流程中有一些关键的节点与分发路径，并且各自有不同的接口。

图4：分发节点与接口

表3：分发节点与接口简述

有些工作流可能更简单，只有三个节点(生产、服务提供和使用)，而另一些工作流可能更复杂，链中有超过4个节点。包含四个节点工作流的概念在很大程度上可以应用于更简单和更复杂的场景。工作流将能够携带元数据，除非另有说明。工作流适用于实时服务和最初作为实时内容提供的按需服务。

流程中的主要内容包括，视频生成与提供，基于广播的处理与传播，最终分配。这些都在指南中有具体的说明。

解码与渲染

UHD流程中在传输后的下一个环节是在消费者的显示设备上进行播放。在消费类播放器设备中实现解码功能、消费类显示设备的图像处理功能以及消费类播放器设备和消费类显示设备之间的接口等标准，是这一环节最重要的部分。在消费者家中，解码和显示有两种可能的架构:1)连接到显示器的STB解码器，2)集成的解码器/显示器。

消费者解码器或显示器能够在SDR/BT. 709 ，PQ10/HLG10的内容或PQ10和HLG10之间的无缝切换的拓展功能目前还没有得到能够实现的证实，也没有任何标准对此进行指定。建议服务提供者提供的特定产品中的内容、中间材料和图形覆盖要么完全是SDR/BT.709，要么全部是PQ10或全部是HLG10，然后根据特定的需求进行转换，而不要进行混用。

原指南第10章完整提供了解码与渲染部分的相关标准与流程

格式互用

当考虑到广播公司或服务提供商同时使用基础超高清和HD(甚至SD)内容时，对格式互用性就有了有许多要求。其中一个例子就是向后兼容性。提供将基础超高清服务提供给传统消费设备的方法，能够使其在SDR/BT上以某种可接受的质量水平被查看。

在向后兼容的设备上完整传达原始基础超高清内容的全部创造性和艺术意图是不可能实现的。UHD给制片人、摄像师、导演、编辑、制作设计师等更多的创作机会。由于传统屏幕将无法显示原始产品的完整分辨率、动态范围和色域，一些原始的创作意图将会丢失。

指南第11章提供了内容，格式与技术的相关兼容指南。

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