超高清制作岛设计方案与应用

超高清电视（超高清晰度电视的简称，UHDTV，UltraHigh Definition Television）是广播电视未来重要的发展方向。2017年11月9日，国家新闻出版广电总局批准发布了广电行业首个超高清电视行业标准GY/T 307-2017《超高清晰度电视系统节目制作和交换参数值》，屏幕的物理分辨率达到7 680×4320（8K）、3840×2 160（4K），其中，4K为超高清电视定义的标准之一。

目前，中央电视台建设实施的超高清电视制播系统主要是面向4K的超高清标准。为了提高现有超高清制作系统的效率，实现超高清节目的规模化生产，于2017年初建成更轻盈、便捷化的超高清制作岛，主要是通过拍摄设备的小型化、流程高效化，总体提升制作效率，促进精品节目制作，为未来超高清频道的开播积累节目量。

1 节目制作流程

超高清节目制作初期类似于高清初期的发展模式，为适配不同的节目类型、节目质量需求，形成了无压缩编辑、压缩编辑及套片流程。超高清制作系统的建设，主要为了大幅增加超高清节目的储备量，采用压缩编辑流程，选用了XAVC、ProRes 422及DNxHR三种编码格式作为系统内工作站的主编辑格式。XAVC为摄像机专用格式，可以被大部分非编软件支持，系统内的工作站全部采用Apple Final Cut Pro X软件，ProRes为原生编辑格式，系统将ProRes作为主编辑格式，实现高效的节目制作。

超高清制作岛系统是以超高清拍摄、超高清剪辑、超高清成片送审播的模式进行生产，如图1所示，制作、管理系统具备与生产管理系统及相关业务系统对接的能力，实现任务接收、审片、入库备播全业务的流程，同时也应具备超高清素材归档、媒资素材回迁下载、与其他制作岛及网关交互等业务功能，成为一条超高清节目生产快捷线，迅速实现4K成片产出。

2 基于工作组模式的超高清制作岛系统框架

超高清制作岛系统选用的三种主编辑格式，与原有的高清编码相比，码率有大幅的提高。传统高清制作网络采用单条1 Gb/s网络实现多轨高清视频的编辑，媒体素材采用共享存储模式，从存储性能、网络结构和编辑效率不能满足超高清的编辑需求。超高清的实际生产过程中，同栏目内需要共享素材，并与上游相关管理系统互联互通，实现任务的接收及成品的送审送播。

因此，超高清制作岛采用单机的工作方式，管理系统通过网络互联，在各站点之间进行系统管理、控制数据的传输及工作站之间较小数据量的媒体文件交互，而不采用各工作站连接核心存储在线的工作方式。

管理系统按照系统现状，对任务采用工作组模式进行分配，实现少量的共享需求，工作站本地配备大容量高性能存储，适配超高清编辑的需求。在单机工作的基础上，利用管理系统对所有工作站点、制作任务、制作人员进行动态管理，在单机上或少量站点间建立工作组的方式，来实现同节目、不同制作人员的存储空间的共享，大大缩短由于拷贝、拖拽素材等所导致的文件交互问题。并且通过对工作组权限进行节目目录、存储空间的隔离，从而实现在同一台工作站下不同节目之间的安全性；而跨主机的工作站之间，通过定义的工作组素材实现少量共享素材的调用。同时，对后台处理服务器群工作模式进行整体设计，将集中访问共享存储的工作模式变更为多点访问方式，各工作站注册本地存储资源信息到后台服务器，通过管理端按需在工作站创建用户、工作组，为用户分配工作组工作空间；迁移服务器根据任务发起方的信息，自动连接站点的工作组目录，提取工作站本地成品文件进行相应转换，或将外来媒体文件推送到工作站的工作组目录，达到软件适配离散式的工作站编辑模式。

超高清制作岛通过单机或少量工作站协同生产模式，脱离集中存储，实现智能地管理及控制用户、空间、权限，后台服务器匹配工作组生产模式，架起业务与岛间流程的桥梁（见图2）。

3 超高清非编系统及生产流程

3.1

超高清非编系统

非编设备的主要模块包括：高性能工作站硬件、I/O板卡、非编软件、存储及相关连接设备、视、音频监看设备。

高清编辑系统经过多年的发展，相关硬件成本下降，使得整套编辑系统成本可控。

超高清节目画幅比高清有大幅度的提升，对于工作站软、硬件性能、存储性能及容量提出了更高的要求，导致整体设备成本大幅度提升。超高清生产的经济化首先体现在编辑设备成本上，工作站及存储是硬指标，I/O板卡及监看设备是降低成本的主要目标。

随着IT介质的更新换代，工作站配备的I/O板卡逐渐转向了监看单一功能并辅以高清监视器、高清示波器等监看设备，目前，超高清监视器、超高清示波器的成本居高不下，可选的品牌及型号相对较少，而电视屏幕已经完成了CRT向LCD/LED的过渡，并逐渐向OLED电视过渡，用户的收看习惯已不局限在客厅，逐步转移到Pad、手机等设备。

同时，电视节目从传统电视播出向融合媒体播出转型，单一版本的非编系统支持传统电视收视、数字电视点播、移动端收看/点播的融合媒体的新制作模式，保证日常节目在高质量播出的前提下，还可高效率多屏互动。

超高清制作岛需要像高清节目生产一样的效率生产超高清节目，目前面向常态节目生产为主，少量面向纪录片类精品节目，以扩大超高清节目入库。普通节目采用短平快方式生产，最大限度地保持节目质量，去除传统的I/O板卡，不再依赖传统的硬件监视器、示波器作为最终输出画面的监看手段，通过非编软件提供示波器作为技术监看、测量的工具，工作站通过HDMI接口输出信号到超高清电视，直接匹配终端用户的监看模式，省掉了专业的超高清视频输入输出接口及专业的监视器和示波器，如图3所示。编辑过程中直接把控节目质量，使4K生产的成本得以降低，生产更为经济。

双显示器加超高清电视机的工作模式，也就是两台工作站共用一个超高清电视机的模式，首先是将高清监视器取缔，双显示器一个作为编辑软件菜单的显示，另一个作为预监画面的显示，显示器选用超高清分辨率，这样可以点对点地观看效果，导演则可以通过超高清电视机同时监看。从图3可以看到： MAC版工作站一个雷电接口接菜单显示器，一个HDMI接一个一分二的分配器，分出两路，一个接超高清显示器当监视器用，一个接4K电视机，给导演监看。该系统大幅度减少I/O板卡的成本 。

3.2

节目生产流程

常态节目的生产流程前期直接拍成50P的XAVC的压缩格式，经FCP或FLAME剪辑、特技、调色等制作，最终输出DNxHD185的高清文件，如图4所示。

复杂节目生产流程考虑节目制作过程中部分节目需要精细制作，部署2套有I/O板卡的工作站，将超高清监视器和超高清示波器同时连接，保证个别精品节目的需求。

在前期拍摄过程中，采用双码率拍摄，同时记录XDCAM和RAW两个码率的素材，用FCP粗剪XDCAM的高清素材代理编辑，输出MXL后用FLAME套片回RAW格式，经过特技、调色等制作，最终输出DNxHD185的高清文件入媒资系统，如图5所示。

4 超高清普适性节目规模化生产

UHD 25P格式在超高清初级阶段有着明显的优势，UHD 25P拍摄时素材容量是UHD 50P的1/2，单张介质记录时长多一倍；其次每天拍摄的素材时长固定，介质备份到磁盘的文件尺寸变小，备份时间减少一半。25P格式在编辑时由于数据量较小，编辑实时性和支持的轨数据增加，可以实时进行更丰富的特效处理。

有人会认为UHD 25P的某些运动镜头画面看起来不太流畅，有卡顿现象。其实卡顿感来自于帧之间运动物体是跳变，关键是这种跳变能不能让观众觉得可以忽略这种必然现象。如果要完全解决跳变，显然要用尽可能高的帧率让这些离散的点变连续，理论值是正无穷；但那样显然需要很大的带宽， 而且在提升到一定程度时效果非常微小。

超高清采用50P/100P格式，可保障画面的流畅性，为用户带来更好的视觉体验。

业内出现部分电视剧采用超高清2 5 P格式拍摄，如《月传》，无论是超高清版本还是在电视台下变换高清播出的版本，画面质量高于普通高清节目，运动镜头的画面流畅度满足播出需求。

对于电视台体育类和演播室类综艺节目，一定要提前明确画面主体，保证它有最合适的跳变和动态模糊后，尽可能弱化客体。善于利用动态模糊与创作意图、制作成本进行权衡，并多在与观看环境相符的状态下感受不同的视觉效果。通过ENG拍摄模式的调整及后期软件的配合，进行合理改善。

总之，需要总结出一套适合电视节目场景的超高清演播室拍摄和后期制作流程，充分利用摄像机本身参数设定与非编软件的Pulldown、运动补偿等功能，保障UHD 25P格式下电视节目运动画面不再卡顿、具备足够的流畅度，满足节目播出要求，为节目的规模化生产提供技术基础，使现阶段简单超高清升级得以实现，后端相关播出系统、传输系统、接收端仅需进行小范围的改动。

5 超高清节目面向融合媒体播出方式的展望

目前只有广东电视台开播了超高清频道，其他各大台预计在2020年左右有可能开播超高清频道，目前属于节目储备阶段。融合媒体的呼声略高于传统电视，应该走两条线，既有互联网的宽，也有电视内容的高质量，这样才能留住观众。超高清的高晰度、高帧率、高动态范围，确实能够更好地体现电视特点。

现在，后期制作岛可以将超高清成品节目转码成H.265的MP4文件经融合媒体生产平台和全台集成分发平台，送专区以点播的形式入户播出，如图6所示。

6 结束语

探索超高清新技术，提出超高清分期分阶段建设及实现的思路，提出4K新标准、新规范，使系统后续建设具备超高清全功能制播流程适配能力，实现像高清制作一样便捷的超高清制作能力和良好的下游系统兼容能力。

随着超高清节目的逐步普及、标准完善及终端成熟，终将实现全功能的超高清制播流程。特别是最新的超高清HDR标准，通过更高帧速率、更大的色彩空间、更高的动态范围，为终端用户提供更佳的用户体验，电视台系统也将为最终目标进行相应的系统建设，并分阶段执行。

选自《演艺科技》2017年第12期 罗新艳《超高清制作岛设计方案与应用》，转载请标注：演艺科技传媒。更多详细内容请参阅《演艺科技》。