電視臺超高清電視播出面臨的問題及系統建設分析

孫建軍

超高清電視已經成為我國廣播電視的又一次技術進展以及轉型升級，不僅對播出內容提出了較高的要求，也使得整個電視系統面臨著嚴峻的挑戰，尤其是超高清電視的播出屬于復雜的系統工程，涉及到了諸多環節，更是給4K 超高清電視產業的前行與發展造成了一定阻礙[1]。

1 超高清電視總體發展趨勢

1.1 超高清電視頻道將會呈現出小幅增加態勢

盡管廣電總局已經下發了超高清電視的技術應用實施指南，但目前我國的4K 超高清技術尚未徹底完善，部分內容仍然有待于進一步制定。故各個地方電視臺在超高清電視播放上持謹慎態度，當前僅有中央電視臺、北京臺、廣東臺等開展了超高清電視播出的摸索工作并取得了一定的成效。隨著技術的進步，國內超高清電視頻道的數量將會呈現出小幅增加態勢，頻道數量將會拓展至體育頻道、綜藝頻道、紀錄片頻道等且逐漸將新聞頻道、電視劇頻道、少兒頻道納入其中。

1.2 多種形式破解超高清電視內容供給難題

超高清電視內容的供給已經成為制約整個產業發展的關鍵性問題，由于目前超高清電視技術尚未成熟，使其缺乏穩定的、常態化的節目制播能力以及機構[2]。為此，諸多地方電視臺紛紛展開了探索，例如廣東省給予廣東省電視臺強有力的扶持，已經構建了一條完整的超高清電視內容供給鏈，廣東省每年能夠生產制作出1 萬多小時的播放內容。同時該省還與珠影影視制作有限公司、8KRAW 簽訂了《內容制作戰略合作框架協議》，進一步拓展了超高清電視播放內容來源，使其一舉成為了目前我國最大的4K 內容和版權的集散平臺。多元化探索必將使得超高清電視內容供給呈現出多樣化特征，供給難題也將得到妥善解決。

1.3 傳輸渠道多元化

隨著互聯網技術的快速發展，網絡傳輸成為了超高清電視走向千家萬戶的重要渠道。在我國各個電視臺紛紛探索超高清電視內容制播的大背景下播出已經不再是困擾整個產業的重要問題。此外，有線電視、交互式網絡電視（Internet Protocol Television，IPTV）等紛紛開展的傳輸系統升級改造也給超高清電視的傳輸提供了強大的便利。中央電視臺預計在2020 年年末將會在20 個以上省份有線電視網絡開通超高清電視頻道，于衛星直播平臺、全部IPTV 平臺相繼開通超高清電視制播頻道。傳輸渠道的多元化將會成為推動4K 超高清電視產業發展的重要助力。

2 電視臺超高清電視播出面臨的問題

2.1 超高清電視傳輸問題

目前已經具備超高清電視播出能力的電視臺普遍使用電纜線作為傳輸的首選手段，盡管在標清串行數字接口信號傳輸中能夠取得良好的應用效果，傳輸速度可以達到每秒270MB 以上，但其傳輸距離被嚴格限制在了300m 以內。當高清清串行數字接口信號傳輸時速度可以達到每秒1.48GB，但傳輸距離驟然壓縮至70m 左右[3]。超高清電視需要使用超高清串行數字接口，傳輸速度最低以需要在每秒6GB以上，由此可知隨著播放畫質的提高，電纜線傳輸面臨著的要求隨之增加，在使用相同材質的電纜線時超高清電視的傳輸距離無疑會被進一步降低。因此，當前我國各個地方電視臺所使用的電纜線均無法有效滿足超高清電視信號的傳輸需求，僅僅單純對播放系統進行升級并不能夠從本質上解決傳輸問題，而全面革新傳輸方式又需要高昂的資金投入，在未來收益難以預測的情況下絕大多數電視臺并不愿意投入巨大的人力物力進行此方面的革新。

2.2 服務器讀寫速度以及存儲問題

服務器文件化播出是當前絕大多數電視頻道采取的常用手段，在播放標清或者是普清電視劇時信號傳輸碼率可以達到每秒12MB 左右，以每天24h連續不停的播出為例，單個電視頻道播出標清電視劇時產生的文件大小約為126.5GB 左右，而普清電視劇則更小，而超高清電視劇播出時碼率一般會在每秒50MB 左右，24h 播放后形成的文件大小可高達527GB[4]。橫向對比之下不難發現超高清電視文件化播出時形成的碼率較標清及普清更高，占用的硬盤容量也越大，如此一來就對服務器的性能提出了更高的要求，當前情況下各個電視臺使用的服務器鮮少能夠滿足此方面要求。

2.3 主干系統擴容升級問題

隨著網絡技術的快速發展，網絡化送播已經成為一種十分常用的播出方式，在此過程中電視節目均會于主干平臺上傳輸。一般情況下高清素材的平均傳輸速度在每秒15MB 至每秒40MB 之間，而傳輸超高清文件時由于分辨率、清晰度的提高使得文件更大，而為了能夠保證正常的畫面播放就需要提高傳輸速度，導致主干平臺面臨的壓力隨之升高，一旦高負荷或者是超負荷運行就會導致主干平臺面臨的系統崩潰風險大幅增加。若不提高傳輸速度則超高清電視在播出時就會形成“卡頓”，畫面的連續性遭到嚴重破壞，延時情形十分明顯，嚴重者將會導致整個節目無法順利播出。因此，為了滿足超高清電視的播出，電視臺就需要對現用的主干平臺進行系統升級，以滿足此方面的要求。

3 電視臺超高清電視播出的系統建設

3.1 超高清電視播出的整體架構建設

由于超高清電視3840×2160 像素分辨率以及畫質增強引擎技術、高動態范圍圖像（High Dynamic Range，HDR）技術的使用，使得畫質色彩空間、拓展畫質亮度范圍均得到了顯著的拓展，畫面更為逼真，但亦對電視臺原有播放系統提出了更高的要求，而當下無論是傳輸還是播出均無法滿足超高清電視播出所需，故對整體架構進行重新設計和建設尤為重要。

重新建設的超高清電視播出的整體架構由制作系統、媒資系統、制作系統、播出系統、技審平臺等構成。制作系統、媒資系統經由整個電視臺的互聯交互平臺實現超高清電視資源的交互共享，根據素材內容制作成為超高清電視節目。在超高清電視內容制作完畢后經由專用的傳輸通道實現門戶上傳目的。制作系統依據總控系統網絡之間互連的協議對超高清電視節目信號進行統一調度，以便于形成能夠被播放的電視資源。技審平臺對超高清電視播放內容進行審核，在確認沒有問題之后下發至播出系統。播出系統涵蓋現有技術條件下的所有播放渠道，包括超高清頻道、高清頻道、手機頻道、網絡頻道等等，以便于不同受眾群體隨時接受到超高清電視信號[5]。

3.2 革新傳輸方式

超高清電視信號傳輸已經成為限制整個產業發展的關鍵性問題之一，絕大多數電視臺使用的電纜傳輸速度不足每秒3GB，距離超高清電視的每秒12GB 有著極大的差距。此種情況下就需要革新方式，當前已有兩種解決方案以供選擇：一是對目前電視臺系統內使用的4K 信號傳輸通道進行拆分，將其分為4 路高清串行數字接口以在系統內部進行數據傳輸，于編碼輸出端之前重新將其整合成為4K 信號，此舉雖然能夠提高超高清電視信號傳輸速度，但占用系統空間巨大且屬于對已有系統的擴容，投入到資金量相對較大。二是利用SDI Over IP 傳輸。當前交換機的傳輸速度已經達到了每秒10GB 以上，能夠滿足一般的超高清電視節目傳輸需求。即便是電視臺使用的交換機傳輸速度為千兆，亦可以利用端口匯聚技術將傳輸速度提高至每秒10GB 以上[6]。

4 結語

在我國地方政府大力扶持之下超高清電視產業方興未艾，尤其是近些年來內容建設、技術支持、措施保障等方面取得了長足的進步，使得超高清電視與百姓之間的距離逐漸拉近。但是，目前超高清電視播出時不可避免的面臨著傳輸問題、服務器讀寫速度以及存儲問題、主干系統擴容升級問題。以上問題的存在使得超高清電視距離走進千家萬戶尚有一步之遙。故本文從超高清電視播出的整體架構建設、革新傳輸方式提出了改進對策，希望能夠為我國超高清電視產業打通“最后一公里”，更好地服務于百姓。