《国乐大典》第三季的4K制作

严 星

（广东广播电视台，广东 广州 510000）

1 节目简介

历经了前两季的沉淀与打磨，《国乐大典》第三季携着“国乐正青春”的口号阔步而来。经过精心策划，新一季节目实现了全线升级。在保留往季节目优点的同时，推陈出新，从舞美服饰到赛制规则都引入了全新的理念。本季共13期，最高一期收视率达到0.623%，在全国同时段节目中排名第4。

2 4K制作

《国乐大典》第三季的录制地点在广东广播电视台1 600 m2的演播室。该演播室的视频系统是全国最早一批达到SMPTE ST 2110标准的4K IP系统。《国乐大典》第三季的录制共有18个讯道，包含14讯SONY 4300（系统讯道机）、2讯SONY P50（用于轨道）、1讯SONY z580（用于斯坦尼康）以及1讯SONY P1（用于飞猫）。其中，14讯SONY 4300、2讯SONY P50及1讯SONY z580都是4K摄像机；1讯SONY P1为高清信号，通过SONY HDRC 4000变换为4K HDR信号进入系统。导控室如图1所示。

图1 导控室

2.1 视频系统框架

系统采用SMPTE ST 2110标准全IP无压缩架构，配备两套核心交换机作为系统路由。两套核心交换机互为备份，并有两张切换台作为系统的主备切换，另有一套基带系统作为IP系统的备份。

核心交换机路由系统由主备两套交换机群组成。每套交换机群包括1台华为CE8850-64CQ脊交换机和3台华为CE6865-48S8CQ叶交换机。在SMPTE ST 2022-7的无缝切换保护机制下，所有信号源同时有两路信号经两套核心交换机到达目的设备。任何一个路由通道出现故障，都可以无缝自动切换到相应的备份路由通道。

IP视频系统采用与传统基带系统相似的“一主二备”的架构，即主切换台（XVS-8000）、备切换台（XVS-7000）和交换机（传统为矩阵）。当两张切换台出现故障时，可以用SONY LSM控制面板调度交换机信号，实现简单的信号制作。

整个IP视频系统的核心架构为全IP无压缩4K系统。所有基带信号都需要通过IMAGIN的SNP或SONY的IPG进入系统并参与制作。所有外来非4K信号需要经HDRC 4000变换后经过SNP转化为IP信号进入系统。视频系统框架如图2所示。

图2 视频系统框架图

2.2 调 光

参考2020年广电总局发布的《4K超高清电视节目制作技术实施指南》［1］和ITU发布的BT.2408标准，本次录制过程中，HDC 4300摄像机采用HLG-Live曲线，增益差设为-6 dB，采用观看高清SDR信号调光。

HDR参考白基准信号电平与显示亮度的关系为［2］：信号电平幅度为75% HLG时，监视器上显示的白色亮度为203 nit。当选择HLG-Live曲线、增益差为-5.2 dB时，75% HLG电平映射为SDR电平700 mV。增益差选择-6 dB（即77% HLG映射SDR 700 mV）的原因是，SDR调光制作HDR时，-5.2 dB时HDR效果略为保守，-6 dB时HDR艺术效果更好。此时，采用SDR调光，信号电平幅度为75% HLG时，监视器上显示的亮度为203 nit，相当于SDR信号电平幅度的90%，即630 mV。

SDR制作时，峰值白电平100%既有操作层面的意义又有校准层面的意义。在波形监视器上，100%既是最高电平也是曝光基准，对应拍摄画面内能显示的最高亮度的景物。因此，峰值白电平既可以为调光工程师的曝光控制提供参考，也可以用于系统校准。

HDR制作时，参考白电平适用于系统一致性校准，但不便于主观操作。在波形监视器上，75%HLG是定光点但不是最高电平，并不对应拍摄画面内最高亮度的景物。因此，调光工程师无法判断75%电平对应哪些景物，也找不到定光点，无法为调光工程师的曝光控制提供参考。

另外，采用SDR调像还有以下优点。

（1）提高调光精度。在调光圈时，同样的曝光量变化在SDR监视器上亮度变化很大，在HDR监视器上亮度变化很小，因此SDR调光往往更精准。

（2）保证质量。用SDR调光可在确保高清SDR图像质量的情况下，同时保证4K HDR的图像质量。

（3）减少视觉疲劳。HDR监视器的峰值亮度比SDR高很多，因此调光工程师长时间观看HDR监视器会导致视觉疲劳而影响判断力，而SDR监视器不存在这个问题。

（4）精准控制肤色电平。肤色电平都在SDR范围内，因此用SDR调光能够精准控制SDR和HDR的肤色电平。

（5）沿用传统经验和习惯。SDR可以使调光工程师的操作习惯和长期积累的操作经验得以保留。

全景机位画面如图3所示。

图3 全景机位画面

2.3 黑电平

调光时观看的是高清SDR信号。RCP上控制的黑电平是高清信号的黑电平，可以通过Black Compress和Black Offset两种方式调整4K黑电平。Black Compress功能可以自动匹配4K黑电平；Black Offset即黑电平补偿，可以通过调整此参数调整4K黑电平。本季录制只需要录制4K信号，因此需要在录制前把Black Compress功能开启，然后通过调整Black Offset参数数值来调整4K黑电平。

同样地，HDRC 4000在进行下变换（4K→HD）时也要考虑黑电平补偿。特别是4K和HD信号都要录制时，需要调节每台摄像机的高清黑电平、HDRC 4000下变换的Black Offset以及每台摄像机Black Offset这3个参数。通过调节这3个参数，可以使每台摄像机的4K和HD信号的黑电平符合标准，且每台摄像机的HD信号与HDRC 4000下变换后的HD PGM信号的黑电平一致。

2.4 HD SDR上变换4K HDR

飞猫采用高清摄像机SONY P1，其色彩与HDC 4300存在差异，因此在录制前需要调整SONY P1的色彩匹配和一致性。

HDC 4300为参考摄像机，SONY P1为调整目标摄像机。测试需要的设备如表1所示［3］，色度卡如图4所示，肤色卡如图5所示。

表1 测试设备

图4 色度卡

图5 肤色卡

测试现场如图6所示，调整步骤如下。

（1）关闭参考摄像机和目标摄像机的Knee/Auto Knee、White Clip以及DTL（H/V Detail）功能。

（2）拍摄灰度卡，执行ABB、AWB，调整光圈使最高电平为700 mV。

（3）拍摄DSC色卡，观察矢量图，对比参考摄像机和目标摄像机的相位点，然后调整矩阵矢量的参数，使SONY P1和HDC 4300的相位点大概一致。

（4）拍摄肤色卡，使用切换台划像功能对比参考摄像机和目标摄像机的肤色。

两台摄像机本身存在差异，因此无法调整至完全一样。对比调整后的HDC 4300和SONY P1的矩阵矢量图，如图7所示，发现已经尽可能调到接近。通过对比同一景别图像（如图8所示）可以发现，色彩已经较为相似，相比调整之前有了很大改善。

图6 测试现场

图7 矢量图

图8 色彩对比

2.5 降 噪

由于HDC 4300摄像机感光元件的限制，暗部画面会出现一些明显的噪点，可以通过调整CCU MasterGain和NoiseSuppression这两个参数来实现降噪。其中，NoiseSuppression参数对噪波抑制有很强的作用，一般调整为80。

2.6 HDRC 4000

HDRC 4000主要负责信号的转换，可以实现4K 12G信号和4×3G信号的相互转换、4K信号和HD信号的相互转换以及4K信号的OETF转换。

当SONY 4300摄像机选择的光电转换OETF为HLG-Live时，它的灵敏度将比HLG提升5 dB。此时，HDRC 4000处理上下变化时，需要将AIR MACHNING设置为ON，将HDRC 4000的OETF设置为HLG（var1.2），以保证增益差与摄像机CCU的增益差一致。在选择场景映射时，应选择SR映射。此时，高清信号上变换4K信号后再下变换为高清信号时（往返转换），高清图像效果具有一致性［4］。映射关系如表2所示。

表2 映射关系

2.7 360°圆形轨道

本季《国乐大典》录制设置了360°圆形轨道机位，可以对舞台进行360°无死角运动拍摄，如图9所示。圆轨上安装SONY P50 4K摄像机，摄像机机头输出12G 4K BNC信号，通过无线传输进入HDRC 4000，由SNP转为IP信号。

图9 圆形轨道

2.8 轨道机器人

除了圆轨外，录制现场还配置了一个电动直轨机器人，用来拍摄舞台表演和观众，如图10所示。机器人安装了SONY P50 4K摄像机，机头输出12G 4K BNC信号，通过光纤传输进入HDRC 4000，再由SNP转为IP信号。轨道机器人可以在滑动过程中360°旋转，配合节目内容拍出具有特色的镜头画面。

2.9 富士107倍自动聚焦长焦箱式镜头

富士107倍自动聚焦长焦箱式镜头可以采用全自动、半自动及手动跟焦方式，并可以设置跟焦区域，如图11所示。4K镜头的跟焦难度高于高清镜头，因此此功能有助于提高摄像师的跟焦效率。此外，该镜头具有RBF远程调整镜头后焦功能，可以直接在SONY RCP上调整后焦，不需要到节目现场根据寻像器调整后焦，既方便又精准。

图10 轨道机器人

图11 富士107倍镜头

2.10 录 像

本季《国乐大典》录像使用4台SONY PWS-4500录制，每台能录4路4K信号，共16路4K信号。全IP输入，编码格式为XAVC Class300，具体配置如图12所示。每期录像的素材量超过30 TB。SONY PWS-4500在录制的同时通过光纤向后期机房实时推送。

图12 SONY PWS-4500录制格式

2.11 真人秀部分

本季《国乐大典》录制除了主舞台部分，还有4个空间作为真人秀录制现场，共有24台SONY PXW-Z90摄录一体机和4台SONY PXW-Z280数码摄像机进行拍摄，如图13所示。

图13真人秀录制使用的摄像机

3 结 语

在《超高清视频产业发展行动计划（2019—2022年）》［5］中，工信部给国内的超高清视频产业规划了方向并提出了要求，即按照“4K先行、兼顾8K”的总体技术路线，大力推进超高清视频产业发展和相关领域应用。本季《国乐大典》的录制在摄像机使用方面有新的突破，图像质量较以往也有了进步。随着4K超高清技术的不断发展和推广应用，越来越多的电视节目使用4K技术制作。更高的分辨率、更高的帧频以及更沉浸式的体验，使得电视观众能直接享受电视技术发展的成果。