論4K超高清電視播出系統(tǒng)分析和研究

李曉歡

摘要：在社會快速發(fā)展的帶動下，人們的思想意識發(fā)生了巨大的變化，人們對于新聞信息的需求也在不斷的提升。就當下我國各個地區(qū)電視臺來說，打通全臺4K制播全流程可以說是符合社會發(fā)展的需要的，并且也是互聯(lián)網發(fā)展的重要關鍵基礎。4K超高清電視可以說是科學技術發(fā)展的重要成果，將其加以實踐運用，能夠有效的提升電視視頻的清晰度，為人們把帶來更好的觀感體驗。就當下實際情況來說，我國4K電視終端得到了全面的運用，并且在實踐中取得了良好的成績，為社會發(fā)展起到了積極的助動作用。這篇文章主要針對4K超高清電視播出系統(tǒng)進行綜合分析研究，希望能夠對我國綜合實力的發(fā)展有所幫助。

關鍵詞：4K超高清;電視播出系統(tǒng);分析

引言：超高清視頻產業(yè)是近年來國家、社會及企業(yè)普遍關注的信息化建設內容。工業(yè)和信息化部和國家廣播電視總局等部門于2019年發(fā)布的《超高清視頻產業(yè)發(fā)展行動計劃（2019—2022年）》明確指出，積極的推動超高清視頻產業(yè)的未來發(fā)展，盡可能的滿足人們對高品質生活的需要，超高清視頻產業(yè)是產業(yè)生態(tài)發(fā)展的核心內容。在國家政策和行業(yè)發(fā)展的引導與刺激下，各地區(qū)的廣播電視媒體開始探索基于超高清技術的播出系統(tǒng)及其應用模式，逐步提出了打造4K超高清播出系統(tǒng)的設想和具體方案。

1 4K超高清電視標準和特點

4K超高清電視的最為突出的優(yōu)越性就是畫面的質量更高、圖像的層次感更強，色彩更加的鮮明，能夠保證為觀看者營造出真實的世界。其特征主要集中在下面幾個方面：高分辨率，4K超高清視頻的分辨率為3840x2160，正是因為這一特征所以使得4K超高清視頻的畫面更加的清晰，為人們可以帶來更好地視覺體現(xiàn)[1]。高動態(tài)范圍（HDR）。當前的高清電視所顯示的亮度為超高清通過HDR技術，亮度寬容度為100000：1，所以能夠為觀眾展現(xiàn)出更多的圖像層次，為觀眾帶來一定的視覺沖擊。比特率更高，圖像細節(jié)更豐富。全景聲。超高清電視支持環(huán)繞聲和三維聲，相比于現(xiàn)有單聲道、雙聲道音頻，全景聲更具有空間感、臨場感、真實感和交互性。

2 4K超高清播出系統(tǒng)的設計思路

2.1播出系統(tǒng)功能的設計

4K超高清播出系統(tǒng)主要包括播控、總控、編單、整備、傳輸、監(jiān)管及輔助7個子系統(tǒng)。其中，播控子系統(tǒng)處于核心地位，與其他6個子系統(tǒng)保持交互關系，保證系統(tǒng)的有序運行和節(jié)目的順利播出[2]。一般情況下，總控制分支系統(tǒng)都會與播控制分支系統(tǒng)進行連接，并且會朝著播控制分系統(tǒng)傳遞4K視頻和音頻信號，從而保證整個系統(tǒng)的正常運行，并為播控子系統(tǒng)自動切換播出素材與疊加臺標角標提供相應參考;整備子系統(tǒng)主要負責按照節(jié)目單的編排內容進行相關文件的遷移，并對素材與外來文件進行相應的編輯和存儲操作，確保素材滿足節(jié)目單的內容編排要求;傳輸系統(tǒng)主要負責播控系統(tǒng)與下游傳輸單位之間進行信號交互，確保節(jié)目傳送到終端用戶;監(jiān)管系統(tǒng)對播控系統(tǒng)的運行情況進行監(jiān)測，實時掌握超高清系統(tǒng)設備的運行狀況，并及時進行播出系統(tǒng)、硬件設備以及信號傳輸系統(tǒng)的故障運維;輔助系統(tǒng)對播控系統(tǒng)的運行日志內容進行交互，確保播控系統(tǒng)相關記錄的存儲與管理。

2.2播出系統(tǒng)技術路線的設計

4K超高清播出系統(tǒng)主要通過4路3G-SDI基帶系統(tǒng)對視音頻鏈路進行設計，并配備AllinOne視頻服務器與倒換器，使系統(tǒng)具備硬盤播出和線路直播等功能。同時，設計者可以為系統(tǒng)配置相應的同構主備播出視頻服務器和異構二備視頻服務器，采用多路備份使系統(tǒng)在運行過程中具有強大的容錯處理能力[3]。系統(tǒng)運行時配備有在線監(jiān)測設備，監(jiān)測和控制系統(tǒng)的視音頻鏈路的實時運行狀況，以及時發(fā)現(xiàn)和處置系統(tǒng)運行時出現(xiàn)的異常現(xiàn)象，保證系統(tǒng)正常運行。

3 4K超高清和高清系統(tǒng)兼容性分析

就現(xiàn)如今實際情況來說，4K超高清還處在發(fā)展的起步階段，4K超高清與高清二者相對比來說，前者所具有的優(yōu)越性主要為分辨率較高、高動態(tài)的HDR以及寬色域，但是HDR與寬色域所提供的兼容性相對較為復雜。在節(jié)目制作端，4K超高清合計高清之間的轉換往往都是采用的兩種方式，首先是SMPTEST2084的感知量化PQ標準，另外就是ITU的對數(shù)伽馬分布HLG標準。上述兩種方式在信號光電轉換的過程中都設定了不同的標準，信號的量化編碼的形式也采用的專門的方法。就當下實際情況來說，4K超高清電視播出系統(tǒng)中所挑選運用的是HLG標準。現(xiàn)如今電視播放HDR和色域BT.2020節(jié)目ongoing多個角度方面還沒有達到成熟的狀態(tài)，但是很多的電視終端還無法與HDR和色域BT.2020進行連接，這樣必然會對畫面的整體清晰度以及效果造成一定的損害。其次，在4K超高清電視系統(tǒng)中所存在的諸多兼容性問題還沒有得到有效的解決，所以還需要專業(yè)人士進一步的對其進行分析研究，采用有效的方式方法對各個問題進行徹底的解決，從而對電視播放系統(tǒng)的綜合性能加以提升，在收看環(huán)節(jié)完美呈現(xiàn)具備HDR的超高清將是未來標準的核心內容[4]。硬蛋積極的創(chuàng)建4K超高清元數(shù)據規(guī)范和標準，將這些數(shù)據和標準在實踐中加以合理的運用，在接收終端利用元數(shù)據正確呈現(xiàn)視頻畫面。

結語

綜上所述，隨著新媒體融合發(fā)展，媒體發(fā)布與IP架構為基礎的互聯(lián)網、物聯(lián)網、移動互聯(lián)網深度結合，視頻IP化將是未來趨勢。同時隨著UHD超高清4K，8K視頻技術等的發(fā)展，現(xiàn)有的以SDI基帶視頻進行傳輸和矩陣交換為基礎的技術架構已難以滿足需求。而IP網絡靈活、高帶寬、完善的產品線將會加快4K電視技術的運用和發(fā)展，給廣播電視行業(yè)帶來新的發(fā)展機遇和方向。

參考文獻：

[1]楊開紅.4K超高清電視播出系統(tǒng)分析和研究[J].中國有線電視，2020（06）：610-612.

[2]王磊.4K超高清電視在傳統(tǒng)播出中面臨的問題及系統(tǒng)建設研究[J].傳媒論壇，2020，3（06）：51+53.

[3]李春明.淺析廣東廣播電視臺4K超高清電視播出系統(tǒng)[J].廣播電視信息，2020（01）：29-31.

[4]張娟.4K超高清播出系統(tǒng)的關鍵點探討[J].現(xiàn)代電視技術，2018（06）：68-73+77.