4K超高清节目制播质量的控制策略

【摘要】发展4K超高清视频产业是新时期电视台制作电视节目的主要趋势，是促进广播电视台创新发展的关键。但电视台在推进4K超高清节目制播工作时，还需合理应用4K技术，保障4K超高清节目的制播质量，提升电视台的市场竞争力。因此，文章结合4K超高清节目的技术规范，分析了当前4K超高清节目制播中存在的问题，提出了4K超高清节目制播质量的控制策略，从而保障广播电视台4K超高清节目的整体质量。【关键词】4K；超高清；节目制播；控制策略

中图分类号：TN92                            文献标识码：A                            DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.01.012

近年来，我国电视播出技术不断成熟，电视节目制作经历了标清、高清、超高清等阶段，节目画质、清晰度都得到明显改善。4K技术兴起后，广播电视台积极创新电视节目制播方法，从音视频的分辨率、色域等方面入手，打造4K超高清广播电视节目，为观众提供高质量的观看体验。但在制作4K超高清电视节目时，制播活动涉及的技术较为复杂，需要通过节目制播时的质量控制，提升电视台4K超高清节目的制播技术水平。因此，本文对4K超高清电视节目制播中存在的技术问题及其解决方案展开研究，明确了应用4K超高清技术时超高清节目的制播要点。

1. 4K超高清节目制播技术规范

4K超高清节目是基于4K技术制作和播出的广播电视节目，使节目画面、音视频的帧率和清晰度均符合观众的需求。但是为确保4K超高清节目的制播效果，还应基于《中央广播电视总台4K超高清电视节目制播技术规范》，明确4K超高清、高清电视节目同播、录播、直播流程。4K超高清电视节目的制播流程如图1所示。

4K超高清节目制播技术体系中，电视台在规范节目播出流程的基础上，还应合理设置各制播环节的关键参数，坚持以下制播原则：①广播电视节目制播期间，外来信号包括高清、4K超高清时，电视台应优先预约使用4K超高清信号。②录播节目播出前，还应组织技术人员查验4K超高清节目转换前后的视觉效果。③电视台内4K超高清节目制作系统、委托台外制作系统、其他技术资源支持下的电视节目需要执行统一的技术标准[1]。④4K超高清电视节目制播时，需要严格遵循《规范》中的相关要求，设置4K超高清音视频基本参数。如表1所示。

2. 4K超高清节目制播中存在的问题

国家新闻出版广电总局发布的《关于规范和促进4K超高清电视发展的通知》，为规范和促进4K超高清电视健康有序发展提供了政策指导。但各大广播电视台在制播4K超高清节目时仍面临着较多问题：①4K电视节目频道播出后，节目来源不同，节目效果的差异明显，比如，节目亮度、画面参数的一致性较差。②录播4K超高清节目后，将其下转换为高清节目后会出现“白限幅”的情况。③高清节目转换为4K超高清节目時，节目播出后存在清晰度差、画面抖动、色彩不一致的情况。④4K超高清节目制播时SDR、HDR转换存在问题，容易引起色失真问题。

以某广播电视节目为例。该节目为音乐艺术类的综合节目，采用4K技术制作为超高清电视节目。但在节目播出后却存在诸多问题，例如，画面中人脸、服装、背景的对比度不足，没有体现出4K超高清强调的层次感、画面细节。通过分析示波器上的画面可知，造成该问题的原因是“亮度电平”参数过高，高出标准参数的90%HLG，亮度达到了500 nit，人物肤色电平同样较高，约为79%HLG，亮度约为400 nit。下转换为高清后，画面上的明暗细节不突出，白色服装、白色沙发的白限幅现象较为明显，且人物肤色还原效果不佳，色度信号有溢出情况。

3. 4K超高清节目制播问题的解决方案

4K超高清节目制播过程中，造成“白限幅”、色调不一致、画面层次性差等问题的主要原因是4K超高清制播中HDR、SDR的兼容问题。HDR、SDR的本质是电视播出系统的动态范围，会直接影响电视节目的拍摄、存储、编辑、传输、终端显示等环节。电视系统为SDR的观众可体现到SDR标准动态范围内的节目内容，HDR则是将电视系统动态范围的数量级扩大，以此提升电视节目的清晰度[2]。近年来，少数电视系统为HDR的观众已经可观看4K超高清电视节目，但大多数观众的电视系统为SDR。因此，电视台在打造4K超高清节目时，还应做好HDR、SDR的兼容工作。避免超高清4K HDR和高清SDR节目在相互转换过程中损坏电视节目的细节、色彩，确保电视节目播出后的图像质量。

（1）电视台应控制好监视器的参数值。HLG是NHK/BBC主导的一种HDR log曲线，在广播电视制播中具有顺利播放4K HDR内容，同时对高清SDR设备向前兼容的作用。广播电视台可应用HLG信号的兼容性，控制监视器参数值，协调4K超高清节目、SDR高清电视系统的关系，使节目调色、采调、帧率符合4K超高清节目播出的技术要求。在此过程中，HLG显示参数会依据人眼视觉系统的变化，根据4K超高清节目制播后的不同峰值亮度调整显示伽马值，使其符合HDR、SDR兼容的要求，如表2所示。

（2）合理调整4K超高清的下转换参数。广播电视节目4K超高清制播过程中，下转换后的高清SDR信号是电视节目调光、监看的基准，其本质是对4K超高清画面显示效果的妥协。因此，需要通过白电平、转换增益差等下转换参数的设置，合理控制4K超高清节目电平资源的分配比例，以及节目高光部分的电平幅度。经测试，将白电平、转换增益差统一调整为79%/260 nit、-7dB后，4K超高清电视节目的画面效果较好，并且在下转换为SDR高清电视后，电平超白区域可继续配合使用，提升SDR高清同播输出效果。

4. 4K超高清节目制播质量的控制策略

广播电视台应基于《规范》中的相关要求，把控4K超高清节目各个制播环节的工作质量，强化超高清电视节目质量控制力度。

4.1 视频拍摄

视频拍摄是电视台制作4K超高清节目的基础环节，为保障4K超高清电视节目播出效果，需要加强视频拍摄过程中的技术管理。①摄录期间应用4K超高清一体化拍摄技术，该技术能够设置3种拍摄参数，包括线性伽玛、数字伽玛、宽色域拍摄图像，从而满足4K HDR超高清节目制播的要求。②拍摄、录制节目画面时，为确保画面清晰度，可应用4K技术中的线性伽玛Linear色域BT2020技术，灵活调控拍摄过程中的视频记录编码，使编码参数不低于RAW12 bit。③对于仅需常态处理高清电视节目，视频拍摄时可采用LOFG、PQ，S-Gamut、BT2020等数字伽马技术，录制电视节目。④摄影过程中灵活运用红线、方格帮助画面聚焦，预防画面中出现焦点不实的情况，确保4K超高清电视节目视频影像的清晰度、曝光程度，增强整个节目画面的层次性[3]。⑤为做好4K超高清电视节目制播质量控制，应用HDR监视器时，还应基于数字伽马技术，直接在显示屏内加载LUT，从而还原超高清视频中的人物、背景等，使其真实色彩符合实际情况。

4.2 现场制作

现场制作4K超高清电视节目时，视频系统功能结构、节目视频记录格式应以4K超高清电视节目技术要求为准。

（1）制作节目相关音频、视频时，视频系统可采用4KHDR直播录制模式，视频录制格式设计为3840×2160/50p、HLG/1000 nit，录制过程中的画面色域为BT.2020。采用直播形式播出4K超高清节目时，视频系统还应在电视节目制播过程中直接传送信号，同时按照演播室要求，分析外来信号格式，将信号统一调整为HDR格式。由于视频系统中的4K超高清摄像机具有输出高清信号的功能，所以在超高清录制、直播电视节目时，视频信号格式可设计为1920×1808/50i或者3840×2160/50p，直播期间利用现场直播信号总控制系统输入、输出播出信号，播出电视节目。

（2）4K超高清节目直播时，电视台的音频服务系统需要详细、完整的记录伽玛HLG、PQ、SDR、LOG等视频文件。视频文件的压缩编码、封装格式应统一管理，如表3所示。

4.3 后期制作

后期制作是4K超高清电视节目的制播重点，关系着超高清电视节目播出后的实际效果。因此，还应掌握4K超高清电视节目后期制作技术。

（1）采用超高清压缩文件制作电视节目，文件套片应为4KRAW格式。处理各类电视节目时，可直接采用演播厅收录4K超高清节目，合成4K超高清电视节目的虚拟编码，使节目信号虚拟合成为4KPGM格式后，分别将画面分辨率调整为3840×2160/50p、1920×1080。

（2）节目素材导入后期制作系统后，按照4K超高清节目的视觉要求，对节目视频进行调色和合成，审核修改后保存超高清节目成品[4]。对于后期制作要求较高的4K超高清电视节目，还应通过代理文件编辑的方式制作成品节目，最后按照要求制作、输出超高清成品。前期处理节目音视频、其他素材时，还需利用双码率记录相关文件，并将RAW文件下转换成低码率代理文件。

（3）完整编辑处理4K超高清视频后，通过XML、AAF等方式传输视频文件，同时设置文件名称编码，确保最终文件信息完整保存。

（4）4K超高清电视节目后期调色时，还应先明确节目录播时的色彩空间，并按照超高清画面的层次感、色彩的控制要求，调试节目色彩，确保色彩能够真实还原，避免4K超高清节目播出后出现画面色调不一致、色彩未还原的情况，提升4K超高清电视节目的整体质量，给予观众高质量的观看感受。

4.4 音频制作

处理4K超高清电视节目的音频文件时，可运用5.1环绕声的播出技术，同时科学地管理分配音频文件的技术参数，包括节目制播时的电平响度、监听分布数据、音频源数据，确保4K超高清节目播出后的音频效果。具体运用5.1环绕声播出技术时，还应根据电视节目录音文件中的音頻源数据，实施多声道格式音频输出模式。广播电视制播过程中，音频源数据包括电视节目录音的声道配置、动态范围控制、下混参数，电视节目制播时需要按照观众的家庭终端机顶盒，逐一解析。4K超高清节目制播中，节目音频素材采集的源头数据，应使4K超高清节目音频制作符合SDR、HDR动态范围的兼容要求。因此，制播人员应利用4K超高清电视节目制播系统，提前统一音频文件编码，同时结合音频特征建立动态音频源数据，确保4K超高清节目播出后的音质。

4.5 视频转播及后期制作

视频转播、后期制作是新时期制播4K超高清电视节目的核心工作，但在应用4K技术时，为确保超高清电视节目效果，还应遵循4K超高清电视节目制播技术要求。

（1）制作4K超高清节目时，若是广播电视台的播出设备、电视字幕系统、节目包装系统、慢动作系统无法直接提供符合4K超高清要求的播出信号，或是提供的4K超高清信号不符合规定时，需利用4K超高清节目的专用转播车转换节目信号，调整节目信号指标，使其满足4K超高清电视节目制播技术要求。对于需要插播其他素材、广告的电视节目，需提前统一转播车的文件接收格式，确保转播文件为统一格式下的XAVC Class300编码的MXF OP-1a超高清文件[5]。

（2）后期制作系统应设有上、下游系统的交互接口，能够根据电视台超高清节目的生产管理方案，有序管理系统内部设备、制作电视节目，在制播系统的相互协调下制作4K HDR半成品、成品节目。对于录播、制播、直播、特别节目、季播节目等4K超高清节目，后期制作时都需沿用4K HDR标准。播出时采用4K超高清一站式输出配置。

存储高清历史节目素材时，需通过在环节上转换后高清文件，转换方法为“时间线实时转换”“素材统一转码”等方式。对比4K超高清、普通高清电视节目视觉质量时，可采用“固定参数转换”方式，将4K超高清电视节目下转换为高清信号，并利用高清图像监看设备，分析下转换后节目的视觉质量，从而根据实际电视影像信号的视觉效果，判断4K超高清电视节目的整体制播质量，保证节目播出后的画面效果。

5. 结束语

电视台在应用4K超高清播出技术时，还应结合4K超高清电视节目制播技术规范，明确各个制播环节中的技术要求，在提升节目生产效率的基础上，保障4K超高清节目的制播质量。与此同时，电视台应发挥4K技术的优势，结合新时期的电视节目创作需求，持续优化节目播出设计，把控好电视节目制播的生产节点，为观众提供高质量的超高清电视节目，丰富观众的观看体验，促进广播电视台的可持续发展。

参考文献：

[1]张于兵，崔权毅，徐宏燕.广播电视新闻节目制播系统应用[J].电视技术，2023，47（03）：65-67.

[2]陈宇.面向超高清节目制播的IP分布式存储测试方法[J].广播电视信息，2022，29（11）：52-56.

[3]毕江，张宁.4K超高清电视节目制播系统建设与应用[J].现代电视技术，2021（08）：56-60.

[4]袁畅，黄倩.节目生产管理系统4K超高清制播分析[J].西部广播电视，2021，42（13）：203-205.

[5]李岩，潘波.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[J].现代电视技术，2021（04）：129-131.

作者简介：魏佳（1988—），男，江苏盐城人，本科，助理工程师。研究方向：电视播出、电视技术。