本文以CCTV 4K 超高清频道播出系统为立足点，介绍了4K 直播节目的前方信号回传调度、信号在播出系统的切换处理，以及播出运行中的直播试线流程和应急方案。CCTV 4K 超高清播出系统采用主备链路异构的信号传输方式，4路3G SDI 和UHD SMPTE 2110协议IP 封装相互结合，是4K 超高清信号在播出系统中的全新应用。4K 直播 主备异构 TICO 解码 IP 网关 4选1切换随着科技水平的不断进步，我国电视技术的发展经历了从模拟到数字，从标清SD 到高清HD ，从高清HD 再到超高清UHD 的转变。为满足广大电视观众对节目质量和视听感观日益增长的需求，同时依赖于融媒体技术的不断发展，2018年10月1日中央广播电视总台开播了我国首个上星超高清电视频道，即CCTV 4K 超高清频道。CCTV 4K 超高清频道的开播，实现了电视画面高分 辨率、宽域、高帧率、高动态范围，大幅提高了图像画质、增加了有效信息量、同时还改善了音频效果，使得画
面更真实、彩更丰富、声效更立体。依据《中央广播电视总台4K 超高清电视节目制播技术规范（暂行）》，CCTV 4K 超高清频道播出系统的视音频基本技术参数为：4K 超高清信号符合3840×2160的分辨率、幅型比16:9、域BT.2020、彩取样4:2:2、帧率50P 、逐行扫描模式、像素宽高比1:1、量化精度10bit 、HLG 高动态范围、2SI 传输格式、MXF OP-1a 的文件封装格式、XAVC-I Intra Class 300视频编码格式、视频编码码率500Mbps 、支持16声道PCM 音频、音频采样频率48kHz 。电视节目有录播和直播两种，录播节目通常经过前期拍摄、后期制作，形成节目文件后编排送播，而直播节
目则是通过对直播现场的实时拍摄，将信号回传至台内制播单元进行播出。直播节目可以增强观众的互动参与性，具有强烈的现场感，同时可以满足受众迅速获得现场信息的需求。直播节目的播出比录播难度更高，4K 超高清又是新的技术，如何确保4K 直播的安全播出是我们系统建设和运行操作的重中之重。
目前CCTV 4K 超高清频道已经进行了各种体育赛事
春节联欢晚会、2019年中华龙舟大赛排位赛、2019年十三
届全国人大二次会议记者会、部长答记者问等，在播出内
容不同、现场应用场景不同、技术难度不同的情况下，CCTV 4K 超高清频道都成功地完成了现场直播。4K 超高清直播节目展现了全新的播出形式，为观众带来了身临其境的视听体验。接下来我们主要介绍4K 直播节目的前方信号回传调度、信号在播出系统的切换处理，以及播出运行中的直播试线流程和应急方案。
一 直播信号的回传与调度
一般来说，转播活动赛事直播信号，是由现场4K 超高清摄像机位通过4×3G-SDI 传输线缆传送至前方导播间或4K 转播车，将超高清信号进行转换，通过光纤或卫星网络传送回中央电视台4K 演播室做信
号处理。其后，信号送至新址（光华路办公区）总控，进行总控路由分配，再将分配好的主备路直播信号经全台骨干网送给现址（复兴路办公区）总控。此时直播信号由现址总控送达播出系统，经过TICO 解码、分配、调度后，最后从播出系统末级将4K 直播信号传送至现址编码压缩系统，进行地网和上星的传送。
4K 直播信号调度中选用了非常重要的TICO 编解码设备。现阶段，引用TICO 编解码，是为了能使现有的3G 矩
直播信号前端TICO 编码器将4×3G
格式的4K 信号浅压缩成1路符合3G-SDI
格式的TICO 编码流信号，充分利用现
有3G-SDI 基础设施实现4K 信号传输与
调度。TICO 编码卡输出的TICO 编码流
信号经过3G 信号处理的帧同步、视分板
卡、光传输设备和调度矩阵后，TICO 解
码板卡仍可对TICO 编码流信号进行正常
解码。4K 播出系统的TICO 解码器是将
符合SMPTE-425M-Level A 标准要求的
龙脑抑菌剂
TICO 编码流信号解码成4K 信号输出，4K 信号格式为4路符合SMPTE-425M-Level A 格式的SDI 信号。TICO 解码板卡对于TICO 编码流信号的16路嵌入音频的透传，将其原样嵌入到解码输出的4K 信号的第一路输
出信号中，通过2SI 格式的4K 信号处理，并可以透传2SI 信号的Payload 元数据。TICO 编解码板卡进行 HDR （HLG 、S-Log3、PQ ）、 BT.2020 域的 4K 信号的 TICO 编解码，处理后4K 信号的 HDR 曲线、域和图像质量不变。 二 直播信号播出的切换与处理1. 4K 播出信号处理系统的总体设计框架为了有效地保证播出安全，提高服务器冗余性，发挥系统备份优势，CCTV 4K 超高清频道播出系统的搭建采用了主备链路异构的思路，主路传输用传统基带SDI 信号链
路，备路则是全新IP 信号传输链路。主备路都用末级4选
1静净切换开关作为应急切换，既相互独立又彼此关联。外来直播信号进入播出系统后，由TICO 解码器将1路浅压缩的3G-SDI 信号转换成4×3G-SDI 格式的4K 信号，经过SFS 帧同步分配板卡将信号分配，分别传送给主备链路。如图2所示。
2. 链路重要IP 化设备
由于4K 信号传输的特殊性，为了合理布局功能性，集约化设备资源，4K 播出系统构成包含一些关键的技术和设备。IP 信号调度矩阵，即为通用型交换机，支持UHD
SMPTE 2110标准，以组播流的方式传输数据信息，进行信
号调度，实现了IP 网络中点到多点的高效数据传送，能够
大量降低网络负载，提供了强大的互通互联能力，通过更
大的带宽接口对接交换设备。在直播中，通过IP 信号调度
矩阵，调度直播的组播流信号，提高了信号调度和数据传
输效率。
IP 网关，可以实现SDI 信号与无压缩IP 流信号之间
的双向转换与传输，进行IP 封装（SDI →IP ）及解封装
（IP →SDI ），IP 输出以组播方式传送数据。实际上，用来
实现备路切换的备路4选1就是IP 网关设备，选切的信号
也是通过IP 调度矩阵多点调度实现，所以备路4选1有不
止4路信号可以选择。
IP 化的无缝衔接，极大提高了系统的稳定性和可靠
性，简化了复杂的网络，方便了设备的维护保养，节省了高额成本。
3. 主、备路直播链路
主路直播信号由SDI 基带矩阵调度给主播出视频服务
器，叠加台标、时钟和图文字幕，之后播出信号由主播出视频服务器传送给主播出PGM 视频分配板卡进行信号分
配，分配后送给主路
第二路应急。主路播出信号经过主路
视频分配板卡进行末级分配，再将信号传送给总控。
备路直播信号由备路
号调度矩阵，将信号传给备播出视频服务器，播出信号由
备播出视频服务器经过IP信号调度矩阵，除了传送至备路
4选1切换开关，还有传送给IP网关进行基带解封装，同
时将解封装的4×3G-SDI信号送给备播出PGM视频分配板
卡进行信号分配，给主路4选1做备份切换，备路播出信
号经过末级视频分配板卡后再送至总控。
三播出运行的4K直播试线操作
每一次节目直播开始之前，线路信号的测试都是很重
要并且非常必要的。通过试线检测演播室传输到播出系统
的信号是否正常，确定主备路由线路情况，依据示波器查
看彩条千周，是否达到CCTV 4K超高清频道播出规范的技
术标准。由于系统主备链路构成不同，需要分别选切调度，
检测直播通路的视音频信号。
前面播出系统链路架构中提到了播出视频服务器，
为了做系统级信号测试，在节目直播试线时，播出视频服
务器通道用于播出，因为在4K播出系统中采用的是All
In One的视频服务器架构，没有PST的预监功能，所以
采用的是审看备份视频服务器通道来进行试线，这时需要
通过控制软件模块将主备路审看备份通道选切为直播线路
信号，由调度矩阵将直播信号源调度给审看备份视频服务
器，这样就可以通过监听监看系统看到试线的彩条千周，
以此来进行指标的查看，进而确认直播信号的通路情况。
z显示Links线路和352M Payload值，ABCD四路
3G-SDI信号线序依次为确定的0、4、8、c，如果线序错误，
会观测到视频字幕有锯齿、不平整现象；
z查看CRC循环冗余校验状况，数据通信中主要用来
检测或校验数据传输后由于衰减干扰可能出现的错误，必
要时可先进行清零操作，再进行查看。
（2）PICT画面
关注是100%彩条，还是75%彩条，与演播室核实。
（3）WFM波形图
关注彩条的幅度值是否符合要求。
（4）MEAS信号同步锁定
SDI基带信号锁的是BB同步，查看Horizontal Offset
和Vertical Offset数值在可接受标准范围内，当Horizontal
Offset和Vertical Offset值都为零时，图显圆心十字重合，
居中未有抖动。
（5）AUDIO音频
目前CCTV 4K超高清频道播出规范中对音频定义
为5.1环绕声，与演播室沟通，测试各路声道的音频信
号，关注环绕声的播出状况，通过监听监看单元Wohler
（如图4所示）去分别对每个声道逐一测试，正常均应为
-20dBFS的千周声。
2. 备链路泰克PRISM示波器上查看的各项
信号指标
（1）Video Session参数状态
z分辨率3840×2160、帧率50P、彩取样
4:2:2、量化精度10bit；
z CRC STATUS：Y chan CRC/C chan CRC/
Y Anc checksum/C Anc checksum的Error状态。
拖曳声纳（2）Picture画面
关注是100%彩条，还是75%彩条，与演播
室核实。
（4）IP Status 显示IP 信号流各Port 端口对应的协议、比特率、有效载荷、IP 地址。（5）IP Graphs 显示IP 信号流PATH1和PATH2的最大比特率、平均
比特率、最小比特率。（6）PTP Graphs
IP 信号锁的是网络PTP 同步，显示查看PTP 的Lock 状态、Grandmaster ID 、Domain 值、PTP Time 、Master-Slave Delay 坐标波形图。（7）IP Session 显示VIDEO 视频、AUDIO 音频、DATA 逆程数据、LAYER1/2等状态信息。（8）Event Log 事件日志信息记录，按照时间顺序依次收集IP 信号传输状态信息。（9）Audio 音频关注5.1环绕声播出状态，通过Wohler 逐一测试每一个声道音频，正常均应为-20dBFS 千周声。在直播前试线的时候，对所需的直播信号，都要通过不同的示波器（如图3、图5所示），分别查看主路SDI 输出和备路IP 输出的信号检测指标。备路是以IP 流的方式来查看，数据包收发状态会有实时的交互变动，参数显示不一样。彩条千周检测完成后，适时要求演播室提供活
动节信号是否正常。当信号经过TICO 解码器和帧同步视频分
配有问题，都可以通过跳线到技监来判断设备或线路故障。信号进入主备链路后，可以通过监听监看系统和主备调度
矩阵选切来判断处理故障点。
四 播出运行的4K 直播应急操作
4K 播出系统的技术运行人员，在技术上保障节目直播中的安全播出，全面掌控播出状态，直播中遇到播出信号和设备故障及时协调并做出应急处理。前面介绍了4K 超高
清播出系统的视音频链路和直播信号切换处理，在此基础
上介绍一下节目直播在4K 播出系统部署的应急操作流程。常规情况由总控传送到4K 播出系统主备直播信号，例
如总控1（总控2）、总控3（总控4），传送至主备链路调度
矩阵，再分别经过主备视频服务器后传送给主备4选1进行应急切换。主路和备路的4选1切换方式有所不同，主
路采用的是基带切换开关设备，而备路采用的是IP 信号切
换。除了主备路直播信号源之外，还有直播备份信号、循环垫片信号SS 、应急字幕版等信号源可供应急切换选择。其
中，直播备份信号源，经过调度矩阵，调度给主备路审看备份服务器，跟随主播出视频服务器播出，这样部署应急策略，使得直播备份信号与主播出信号同步一致，当出现故障时，更方便第一时间应急处理，保证直播信号的连续。主、备链路直播应急操作流程如图6、图7所示，直播
信号故障状况可以通过大屏幕电视墙和技监来
判断。
五 结束语
在各种新闻报道和赛事转播中，现场直播
的时效、客观、真实的优越性显而易见，但同
时也存在着不确定性，对于安全播出来说同样
存在很大的风险和挑战，保障每一次现场直播
的安全有效也是电视技术工作者的职责。
CCTV 4K 超高清频道结合了IP 化封装解
封装、软件定义网络、虚拟化应用等先进的
电视技术和工艺，这是我国电视行业一个重
大的技术变革和突破，引领了时代的前沿，
机器人上下料（下转第118页）
在离线编程的环境里进行灯光程序的制作了。灯光现场效果如图 13、图14所示。20路高清信号，备份录制系统采用转播车上P2-2500录机录制PGM 及单挂高清信号，使用世纪汉唐公司的AJA 录机录制PGM 、单挂及重要讯道。
CS 多通道服务器录制avid DNxHD mxf 120M 格式，1轨视频，8轨音频；车上P2录制A VC Intra 100格式；备份
AJA 录机录制苹果ProRes 422格式，台内6楼苹果岛可以
剪辑。三天录制的CS 素材盘由频道后期编辑人员分批带回
台内入5楼卫视季播岛上载、剪辑，AJA 录的素材拷贝到8T 或12T 的盘阵里。
波特率发生器
五 总结
这次江苏卫视春晚&元宵晚会技术准备工作在2018年元旦圆满完成跨年演唱会直播后就开始了，江苏台技术团队马不停蹄，奔赴严冬中的华北燕郊，整个团队齐心协力，克服困难，历经十余天，安全高质量地完成了视音频、灯光
制作与后期录制任务。台内团队先融合，积极与外部团队配
合，将以往跨年和大型节目的制作经验融进其中，通过明确的分工、逐步递进的参与度及资源合理利用，为节目呈现效
果及安全优质制作提供强有力的技术保障。 （上接第137页）
灸绳
羽绒睡袋丰富。在大消费升级的背景下，随着未来超高清视频产业不
断更新，设备商、流媒体等技术不断发展，广电传媒与5G 新技术的接轨，节目的制播会更便捷高效，我国超高清电视的发展将拥有更美好的未来。
指明了未来电视技术的发展方向，为广大受众带来了更高质量的视听享受。目前4K 播出系统整体运行平稳，编播业务流程明晰，调度传输信号高效，播控设备联动协调，传统链路与新技术工艺的结合稳定，各个环节配合默契，节目资源越来越
豫公网安备41160202000603
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