行业专题I高新视频技术
江苏省广播电视总台张航
2015江苏卫视跨年演唱会于2014年12月31日在南京 奧体中心向全国进行高清直播。与此同时，江苏台技术人员在 场馆功能房里搭建了一套4讯道4K EFP系统开始探索和尝试 超高清电视节目制作，该系统配备了 1套Sony MVS7000 4K 切换台、4 套 Sony HDCU 2080+BPU4000 、4 套 Sony PVM F55+CA4000 摄像机、Sony PVM X300 监视器和 1 套 Sony PWS4400服务器等设备，参与到2015江苏卫视跨年演 唱会的现场制作，这是江苏省广播电视总台首次尝试超高清电 视节目制作，算是摸着石头过河。 二、首次双区HD/4K U H D制作和4K S D R直播
2015年5月，江苏省广播电视总台超高清跨界转播平台 (简称为“江苏台4K车”）视音频系统集成完毕，并且很快 投入使用。
邬婧婧
2015年11月22日，江苏台4K车承担2015中国足球协 会杯决赛第一回合（江苏国信舜天V S上海绿地申花）电视公 共信号的制作，其中H D制作系统配置了 14台Sony 2580摄 像机、1套Sony 850摄像机配备微波系统和1套探头和2套
足协杯比赛的4K SDR信号通过编码器压缩编码为TS over IP流，通过数据专线回传至总台，再由总台IPTV集成播 控平台直播系统传送到江苏电信，经过电信的直播分发系统送 至用户终端，由4K机顶盒解码播出。4K S D R播出全链路如图1所示。
江苏台4K车提供2路4K SD R信号，接□为
3G-S D Ix4，信号送至实时编码器。2台4K实时编码器独立 工作，互为主备，将S D I信号编码压缩为H.265的T S流输 出至数据专线。编码参数为分辨率3840x2160，画面比例 16:9，码率CBR15M bps，帧率25P，位深度8b it，度抽样 4:2:0，音频格式MPEG1_Layer2，音频码率128Kbps，双声道，采样率48KHz。回传链路使用两条运营商数据专线，每条带宽 20Mbps。两条数据专线送到总台6楼新媒体机房，分别接入 总台IPTV直播系统的主、备输出交换机dx-cisco4503-m、dx-cisco4503-b。通过流延时设备将流延时至电视直播同步 后，再转发至电信。直播流经过主备输出交换机传输至江苏电 信IPTV直播分发系统。直播源信号监控可通过i7CPU的工作 站用VLC播放器实时解码监看，也可用安装支持组播播放器 的视频盒子解码监看。播出系统图如图2所示。
汽水取样装置8通道的EVS,4K制作系统配置了 7个机位，其中4台Sony
F55、2 台Sony HDC4300、1 台丨movix X10 U H D高速摄像机，另外配备了 1台Sony PWS4400 作为4K慢动作回放和记录设备，1台新奥特4K A100作为4K字 幕机。其中H D信号在江苏体育 频道直播，4K信号在江苏电信IPTV直播。3G S D I X4TS over IP TS over IP
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江.純信
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图14K S D R直播链路
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高新视频技术I行业专题
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直播互联交换机I工作站信源监看直播回看
图2 4K播出系统图
为了完成足协杯H D和4K电视公共信号的优质制作，总 台体育频道专门组织了 2个导摄团队，他们在一个车体的两 个制作区分别制作H D和4K SDR信号，这是中国首个双区 HD/4K U H D制作案例，同时还尝试了 4K S D R的直播，在中 国电视节目制作史上具有里程碑意义。足协杯的制作和播出的 经历为台里超高清电视节目制作、直播和后期制作积累了大量 的经验，也储备了_定的专业人才。
三、通过S-log3曲线作为中间母版首次制作4KHDR
2016年4月7日，索尼工程师为转播车上的6台Sony BPU4000进行固件升级，从而使得4K可同时支持 Sony HDC 4300和Sony PMW F55两种4K摄像机机型，通 过菜单选择即可设置成正确的配对方式。2016年11月28、29、30日，再次对41<；设备进行升级，升级1^04300和F55，从而支持Sony的S-log3曲线，BPU4000可输出S-log3 曲线的4K HDR信号，即BPU4000的2张板卡可分别同时输 出SDR和 HDR (S-log3 )信号。
BPU-400(V4500
图3 Sony BPU4000可同时输出S D R和H D R信号
2016年12月31日的<2017江苏卫视跨年演唱会>4K 制作系统依旧配置了 4台SonyF55/BPU-4000和2台HDC- 4300/BPU-4000共6台4K摄像机。当时，H D R的话题非常 火热，HDR与分辨率一样都能显著提升视觉体验，4K+HDR 合体被认为是真正意义上的超高清电视。因此，总台技术团 队决定通过2017江苏卫视跨年演唱会的契机尝试制作4K HDR，经过方案对比，决定采用4K S D R直播，同时录制 S-log3曲线的4K HDR信号的方案，即通过江苏电信IPTV直播4K SDR信号，通过硬盘服务器录制S-丨og3曲线的4KHDR 信号，采用了与PQ/HLG无关的S-Log3作为H D R中间母版 (Mezzanine Master )，制作的S-Log3中间母版，再经后期 制作转换成PQ或HLG的方式。图4为当时制作方案的示意图。
关联成像图4 4K S D R直播和4KH D R (S-log3 )录制的制作方案示意图
四、 首次制作三维声，配合4K SD R，同时提升声画级别
2018江苏卫视跨年演唱会，技术团队的咅频组首次尝试 三维声制作和直播，音频工程师在场馆功能用房搭建带有声学 处理的混音间，配有标准的5.1.4三维声监听环境，通过一套 混音系统同时完成立体声、5.1环绕声、5.1.4三维声的节目制 作，分别供江苏卫视标清频道、江苏卫视高清频道、江苏电信 IPTV播出。制作方面以5.1.4三维声为主监听，通过适当的下 缩混方式调制正确的5.1环绕声节目声和立体声节目声。节目 现场架设有三维声、立体声、单点式共27个环境话筒通道用 于构建声场。
2018江苏卫视跨年演唱继续使用5.1环绕声制作，力争 在"耳孕"效果的基础上实现更多的艺术突破。江苏卫视高清 频道将收到5.1环绕声编码信号，观众将根据听音条件选择5.1 环绕声或者下变换的立体声。而现场同时制作的三维声（5.1.4 全景声）信号，则通过编码嵌入到4K S D R和以S-log3曲线 的4K HDR信号中，从而在视觉享受提升的情况下增加更饱满 的三维立体声音互动，同时提升声画级别。
五、 首次制作并传输4K HDR (HLG )信号
2018年3月15日，转播车对6台Sony BPU4000、2套 SonyHDC4300、4台CA4000、RCP软件等进行
升级，升级 完后BPU4000可输出4K H L G信号，其板卡输出可设置为HLG-live、HLG-BT.2100 两种方式。2018年6 月 26 日、27 曰和7月9日，台里IPTV部门组织了多次4K HDR (HLG )信号编码传输测试工作。
在2019江苏卫视跨年演唱会中，依托江苏台4K转播 车，搭建一套6+2讯道的4K HDR (HLG )制作系统，有6台Sony HDC4300摄像机，有2路4K HDR (HLG )信号由高清 系统中的高清信号（矩阵可选）通过Sony HDRC-4000转换 器上变换而来，另外新奥特石墨字幕包装系统参与到4K制作 系统中的图文制作。
舍视工超
TELEVISION ENGINEERING
行业专题I高新视频技术
2019江苏卫视跨年演唱会首次尝试制作4K HDR(HLG )，区别于之前几届跨年，配备的4K摄像机全部都是Sony HDC4300摄像机。配套的4K基带处理单元Sony BPU4000 输出4K HDR (HLG )信号，经过加嵌器嵌入立体声后输出3 路 4K HDR (HLG )信号，其中 2 路通过 Sony HDRC-4000 将 4KHDR (HLG )转换为 2 路 4KSDR。1 路 4KHDR (HLG )和2路4K SDR信号经杜比三维声编码加嵌，由3台实时编码 器压缩编码为TS over IP流，通过数据专线回传总台。传输链 路如图5所示。
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图5 4K传输链路
4K SDR视频编码参数为分辨率3840x2160，画面比例 16:9，码率 CBR25M bps，8b it，4:2:0, 25 帧，音频编码参数：音轨1-2立体声，mp2采样48000，码率192kbps，音轨3-12 杜比三维声。该信号由总台IPTV集成播控平台直播系统传送 到江苏电信，经过电信的直播分发系统送至用户终端，由4K 机顶盒解码播出。
4K HDR视频编码参数为分辨率3840x2160，画面比例 16:9，码率CBR36M bps, 10b it, 4:2:0, 50帧，音频编码参数: 音轨1-2立体声，mp2采样48000，码率192kbps音轨3-12 杜比三维声。该信号通过编码回传至南京，经过分配后其中一 路送至IPTV测试平台在台内审片室进行演示，另一路转码为 Dolby Vision，在审片室的另一台电视上做演示。
六、首次4K H L G直播
2020江苏卫视跨年演唱会的4K制作系统依旧以4K HLG 为内核进行制作，系统终端经加嵌器后输出4路嵌入立体声的 4K H L G信号。第1路4K H L G信号，经三维声加嵌后，输入 主4K HDR编码器，作为4K HDR主路信源。第2路4K HLG 信号，输入备4K H D R编码器，作为4K H D R备路信源。第3 路4K HLG信号，经Sony HDRC4000下变换为4K SDR信号，经三维声加嵌后，输入主4K S D R编码器，作为4K S D R主路 信源。第4路4K H L G信号，经SonyHDRC4000下变换为 4K SDR信号，输入备4K SDR编码器，作为4K SDR备路信源。其传输链路如图6所示。
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江苏卫视2020年跨年演唱会在IPTV 4K专区进行4K HDR/SDR+高清多机位直播。丨PTV4K直播专区首页由1路4K 信号+3路多机位高清信号+1路卫视高清PG M播出信号共5 个视频窗口组成多画面直播页面。用户点击画面，可进入全屏 播放。现网有SDR和H D R两种4K机顶盒，在用户点击4K 画面时，
EPG会根据用户机顶盒型号自动适配4K HDR或4K SDR频道播放。
图7 IPTV4K专区首页
传输系统将完成主备2路4K HLG HDR (主路三维声/备 路立体声）信号、主备2路4K SDR(主路三维声/备路立体声)信号、主备6路高清多机位信号（立体声）、1路4K SDR下 变换高清信号（立体声）的编码压缩回传工作。
编码器将编码压缩后的节目流送入主备两台前端交换机，经两条点对点专线传回总台IPTV集成播控平台。所有码流采 用T S封装，UDP组播协议传输，具体视咅频编码参数如下：
摩托车消音器1.H D高清：H.264编码，分辨率1920x1080i，画面比 例 16:9，码率CBR 8M bps,8b it,25 帧，BT.709 域；音 频MP1-Laye「2 (立体声），采样率48KHz，码率128kbps;
2.4KS D R:H.265 编码，分辨率 3840x2160p，画面比 例 16:9，码率CBR 25M bps,8b it,25 帧，BT.709 域；音频Dolby Digital Plus (杜比三维声），采样率48KHz，码率
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图6 4K信号传输链路
江苏卫视2020跨年演唱会4K直播专区
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高新视频技术I 行业专题
图8 4K 播出系统图
七、4K 内核、ST 2110IP 系统
鹰眼监控系统根据江苏省广播电视总台节目制作和产业发展的需要， 2020年底计划建成新一代超高清融合转播制作平台，该制作平 台为无压缩丨P 架构的超高清（4K )电视转播系统，该系统具 备丰富的外来信号接入
和处理能力以及级联扩展能力，可满足 大型综艺、体育节目的4K H D R 节目和高清节目的直播及录制 要求，可满足三维声、环绕声及立体声节目的直播及录制要求。
超高清融合转播制作平台视频系统采用非压缩全IP 架构 设计方案，以交换机为信号交换核心，配备SDN 管理系统、 切换台、网关、监看、录像等设备，高清信号能够上变换为 4K HDR 信号参与节目制作，输出4K HDR 信号并可下变换为 H D SD R 信号进行播出。
视频系统按24个讯道设计，配置16套超高清(4K )摄像机, 预留8套超高清（4K )讯道的接入能力，配置12路外来信号 的接入处理能力。系统配置两条4K /H D 主备播出链路。切换 台IP 输出与交换机互备。切换台IP 输出为主，交换机为备份， 当切换台IP 输出链路故障时，能够及时通过SDN 面板完成应 急倒换和应急切换。视频系统中的切换台具备基带输出接□, 系统再配备一台矩阵，矩阵输出接口带帧同步功能，当主备交 换机系统同时宕机时，可通过二选一开关选择矩阵输出链路作 为播出链路。系统采用无单一崩溃点的主备链路设计，具备完 善的应急预案，即使在个别设备或链路故障的情况下，对直播
256kbps 和MP 1_Layer 2 (立体声），采样率48KHz ，码率 128kbps ；
3.4KH D R : H .265 编码，分辨率 3840x 2160p ，画面比 例 16:9，码率 CBR 36M bps , 10b it , 50 帧，BT .2020 域， H LG 曲线；音频Dolby Digital Plus (杜比三维声），采样率 48KHz ，码率256kb p s 和MP 1-Layer 2 (立体声），采样率 48KHz ，码率 128kbps 。
每路节目流均安排延时监看岗位，每个工位配备两台监看 工作站，使用支持H .265解码的播放软件，分别监看延时前 和延时后信号，使用流矩阵切换面板进行应急切换；一台多画 面信源监看工作站，监看所有主备信源信号；两台4K 电视和 IPTV 4K 机顶盒，监看终端直播信号。部署技术管理工作站一台, 负责管理流延时器、流切换矩阵、垫片服务器及流接收交换机。 播出系统图如图8所示。
和录制流程不产生根本的影响。整个视频系统应急备份链路完 整，安全性高。视频系统设计如图9所示。
图9视频系统框架图
八、结语
从2015江苏卫视跨年演唱会开始，江苏省广播电视总台 技术团队依托超高清跨界转播平台踏上了超高清电视节目制作 的探索之路，上文简单回顾了台里超高清电视节目制作历程中 的几个重要节点。视频工程师紧跟超高清技术，及时升级相 关设备使之支持HDR ，超高清电视节目制作从SDR 升级到了 HDR 。音频工程师也不断摸索三维声的制作，希望电视观众 在享受到极致画面的同时还能享受到更饱满的三维立体声音互 动。传输工程师与时俱进，将4KH D R 送到了用户的电视机上, 为电视观众送来声画大片，带来视听盛宴。后期老师也在其中 摸索出不少超高清节目的剪辑、调等后期制作经验。
江苏广电总台的技术团队紧跟技术发展和进步，不断调整 制作方案，一步_个脚印地探索和解密4K 电视节目制作的奥 秘，在过去的五年多时间里为观众送去了不少质量上乘的超高 清片源，也积累了大量的超高清电视节目制作经验。2020年 底总台将建设好_辆无压缩IP 架构的超高清电视转播系统，该 系统以4K HDR 信号为内核，通过下转换到HD 进行录制或直播。 新系统不仅能够及时响应台里的产smdao
业发展和业务生产的需求， 而且还能为中国的超高清电视节目制作事业继续添砖加瓦。■
本文由《现代电视技术》杂志推荐
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