电视台超高清电视播出面临的问题及系统建设分析

孙建军

超高清电视已经成为我国广播电视的又一次技术进展以及转型升级，不仅对播出内容提出了较高的要求，也使得整个电视系统面临着严峻的挑战，尤其是超高清电视的播出属于复杂的系统工程，涉及到了诸多环节，更是给4K 超高清电视产业的前行与发展造成了一定阻碍[1]。

1 超高清电视总体发展趋势

1.1 超高清电视频道将会呈现出小幅增加态势

尽管广电总局已经下发了超高清电视的技术应用实施指南，但目前我国的4K 超高清技术尚未彻底完善，部分内容仍然有待于进一步制定。故各个地方电视台在超高清电视播放上持谨慎态度，当前仅有中央电视台、北京台、广东台等开展了超高清电视播出的摸索工作并取得了一定的成效。随着技术的进步，国内超高清电视频道的数量将会呈现出小幅增加态势，频道数量将会拓展至体育频道、综艺频道、纪录片频道等且逐渐将新闻频道、电视剧频道、少儿频道纳入其中。

1.2 多种形式破解超高清电视内容供给难题

超高清电视内容的供给已经成为制约整个产业发展的关键性问题，由于目前超高清电视技术尚未成熟，使其缺乏稳定的、常态化的节目制播能力以及机构[2]。为此，诸多地方电视台纷纷展开了探索，例如广东省给予广东省电视台强有力的扶持，已经构建了一条完整的超高清电视内容供给链，广东省每年能够生产制作出1 万多小时的播放内容。同时该省还与珠影影视制作有限公司、8KRAW 签订了《内容制作战略合作框架协议》，进一步拓展了超高清电视播放内容来源，使其一举成为了目前我国最大的4K 内容和版权的集散平台。多元化探索必将使得超高清电视内容供给呈现出多样化特征，供给难题也将得到妥善解决。

1.3 传输渠道多元化

随着互联网技术的快速发展，网络传输成为了超高清电视走向千家万户的重要渠道。在我国各个电视台纷纷探索超高清电视内容制播的大背景下播出已经不再是困扰整个产业的重要问题。此外，有线电视、交互式网络电视（Internet Protocol Television，IPTV）等纷纷开展的传输系统升级改造也给超高清电视的传输提供了强大的便利。中央电视台预计在2020 年年末将会在20 个以上省份有线电视网络开通超高清电视频道，于卫星直播平台、全部IPTV 平台相继开通超高清电视制播频道。传输渠道的多元化将会成为推动4K 超高清电视产业发展的重要助力。

2 电视台超高清电视播出面临的问题

2.1 超高清电视传输问题

目前已经具备超高清电视播出能力的电视台普遍使用电缆线作为传输的首选手段，尽管在标清串行数字接口信号传输中能够取得良好的应用效果，传输速度可以达到每秒270MB 以上，但其传输距离被严格限制在了300m 以内。当高清清串行数字接口信号传输时速度可以达到每秒1.48GB，但传输距离骤然压缩至70m 左右[3]。超高清电视需要使用超高清串行数字接口，传输速度最低以需要在每秒6GB以上，由此可知随着播放画质的提高，电缆线传输面临着的要求随之增加，在使用相同材质的电缆线时超高清电视的传输距离无疑会被进一步降低。因此，当前我国各个地方电视台所使用的电缆线均无法有效满足超高清电视信号的传输需求，仅仅单纯对播放系统进行升级并不能够从本质上解决传输问题，而全面革新传输方式又需要高昂的资金投入，在未来收益难以预测的情况下绝大多数电视台并不愿意投入巨大的人力物力进行此方面的革新。

2.2 服务器读写速度以及存储问题

服务器文件化播出是当前绝大多数电视频道采取的常用手段，在播放标清或者是普清电视剧时信号传输码率可以达到每秒12MB 左右，以每天24h连续不停的播出为例，单个电视频道播出标清电视剧时产生的文件大小约为126.5GB 左右，而普清电视剧则更小，而超高清电视剧播出时码率一般会在每秒50MB 左右，24h 播放后形成的文件大小可高达527GB[4]。横向对比之下不难发现超高清电视文件化播出时形成的码率较标清及普清更高，占用的硬盘容量也越大，如此一来就对服务器的性能提出了更高的要求，当前情况下各个电视台使用的服务器鲜少能够满足此方面要求。

2.3 主干系统扩容升级问题

随着网络技术的快速发展，网络化送播已经成为一种十分常用的播出方式，在此过程中电视节目均会于主干平台上传输。一般情况下高清素材的平均传输速度在每秒15MB 至每秒40MB 之间，而传输超高清文件时由于分辨率、清晰度的提高使得文件更大，而为了能够保证正常的画面播放就需要提高传输速度，导致主干平台面临的压力随之升高，一旦高负荷或者是超负荷运行就会导致主干平台面临的系统崩溃风险大幅增加。若不提高传输速度则超高清电视在播出时就会形成“卡顿”，画面的连续性遭到严重破坏，延时情形十分明显，严重者将会导致整个节目无法顺利播出。因此，为了满足超高清电视的播出，电视台就需要对现用的主干平台进行系统升级，以满足此方面的要求。

3 电视台超高清电视播出的系统建设

3.1 超高清电视播出的整体架构建设

由于超高清电视3840×2160 像素分辨率以及画质增强引擎技术、高动态范围图像（High Dynamic Range，HDR）技术的使用，使得画质色彩空间、拓展画质亮度范围均得到了显著的拓展，画面更为逼真，但亦对电视台原有播放系统提出了更高的要求，而当下无论是传输还是播出均无法满足超高清电视播出所需，故对整体架构进行重新设计和建设尤为重要。

重新建设的超高清电视播出的整体架构由制作系统、媒资系统、制作系统、播出系统、技审平台等构成。制作系统、媒资系统经由整个电视台的互联交互平台实现超高清电视资源的交互共享，根据素材内容制作成为超高清电视节目。在超高清电视内容制作完毕后经由专用的传输通道实现门户上传目的。制作系统依据总控系统网络之间互连的协议对超高清电视节目信号进行统一调度，以便于形成能够被播放的电视资源。技审平台对超高清电视播放内容进行审核，在确认没有问题之后下发至播出系统。播出系统涵盖现有技术条件下的所有播放渠道，包括超高清频道、高清频道、手机频道、网络频道等等，以便于不同受众群体随时接受到超高清电视信号[5]。

3.2 革新传输方式

超高清电视信号传输已经成为限制整个产业发展的关键性问题之一，绝大多数电视台使用的电缆传输速度不足每秒3GB，距离超高清电视的每秒12GB 有着极大的差距。此种情况下就需要革新方式，当前已有两种解决方案以供选择：一是对目前电视台系统内使用的4K 信号传输通道进行拆分，将其分为4 路高清串行数字接口以在系统内部进行数据传输，于编码输出端之前重新将其整合成为4K 信号，此举虽然能够提高超高清电视信号传输速度，但占用系统空间巨大且属于对已有系统的扩容，投入到资金量相对较大。二是利用SDI Over IP 传输。当前交换机的传输速度已经达到了每秒10GB 以上，能够满足一般的超高清电视节目传输需求。即便是电视台使用的交换机传输速度为千兆，亦可以利用端口汇聚技术将传输速度提高至每秒10GB 以上[6]。

4 结语

在我国地方政府大力扶持之下超高清电视产业方兴未艾，尤其是近些年来内容建设、技术支持、措施保障等方面取得了长足的进步，使得超高清电视与百姓之间的距离逐渐拉近。但是，目前超高清电视播出时不可避免的面临着传输问题、服务器读写速度以及存储问题、主干系统扩容升级问题。以上问题的存在使得超高清电视距离走进千家万户尚有一步之遥。故本文从超高清电视播出的整体架构建设、革新传输方式提出了改进对策，希望能够为我国超高清电视产业打通“最后一公里”，更好地服务于百姓。