探究4K和8K超高清转播技术对电视呈现系统的创新与变革

一、引言

互联网的广泛普及、信息科技的高速发展，让内容消费领域呈现出更多新趋势和新亮点，内容发布的时空限制越来越少，内容传输的渠道也得到空前发展。从内容消费者角度来看，受众对于内容的品质要求越来越高，鉴赏能力也越来越专业。电视节目作为文化内容产品和服务的一种表现形式，也面临着挑战与机遇。为了更好地满足电视及流媒体平台的受众，各家电视台在内容上不断创新，在先进技术领域寻求更多突破，推动电视媒体从高清向超高清升级换代，探索4K、8K超高清电视制播模式，优化全媒体制播流程，这些既是主流媒体担当的体现，也是电视媒体应对新形势谋求转型升级的新举措。

2018年，中央广播电视台首次推出4K超高清电视频道CCTV-4K，开启了中国4K超高清电视的元年；CSM全国网数据显示，2018年年末，一线城市4K频道整体触达率为34.1%；2019年8月，在BIRTV2019主题报告会上，央视作为国家级媒体，提出了“超高清是电视发展的必然”的论断。在终端消费市场，4K电视机迅速成为市场销量的主流；4K技术也日渐成为电视制作行业的标配，被广泛运用于各类节目的制作中；而随着未来消费市场8K电视对4K电视的存量替换，8K技术也会像4K技术一样，成为新的流行趋势。

二、日趋成熟的4K技术重构电视节目影像制作

4K是一种超高清显示规格，是高清电视的8倍，全高清的4倍，能实现“毛孔级”显示效果。4K对于观看体验的提升是全方位的，在像素、色域覆盖率、量化值及声道上都有很大提升。4K影像能提供大量图像细节，使画面还原度更接近真实世界，从而给观众带来身临其境的体验。

4K技术的发展和应用不仅为广播电视节目的技术提升提供了巨大推动力，同时也为电视行业的发展和创新带来了新机遇。最初4K分辨率的画面仅限于电影领域，但随着技术壁垒逐渐被打破，影像制作领域开始发生重大科技变革——4K逐渐普及，8K崭露头角。以往只在高端电影制作中使用的新技术，包括拍摄、剪辑、调色、特效包装在内的全套流程，也正逐步应用于电视节目的生产制作过程。电视从业人员使用4K分辨率的设备拍摄，大画幅摄影机浅景深、高灵敏度、低噪点、宽动态范围等优势能够使电视节目具有更高的画面质量，进而呈现出更加真实、清晰且具有强大震撼力的视觉效果，使电视影像质感日趋电影化。

2021年东方卫视《朤月东方—中秋梦幻夜》中秋晚会，节目以TVC短片的形式进行拍摄，集东方卫视近年来新技术手段之大成，通过艺术与科技的融汇，为传统节日晚会注入了生动、丰富的时代内涵。整台晚会采用去舞台化的表现方式，大量采用户外实景拍摄。外景部分使用了Arrimini摄影机，拍摄4KLog格式，配合各系列的电影镜头，使画面呈现出高画质、浅景深的电影质感。通过打造广富林、崇明稻田、浦东美术馆、豫园等沪上赏月新地标，向观众传递沉浸式的观看体验。棚内实景部分则选用SonyFX9摄影机、搭配安琴系列电影变焦镜头，用来配合古典国风的场景。现场没有使用任何电脑灯，而是配备了电影级影视灯具，通过柔和的光线使画面更加纯净通透，使其呈现出区别于一般传统舞台的画面美感。

从最终的收视表现上来看，《朤月东方—中秋梦幻夜》全网收视断层第一，同时年轻人群收视份额断层第一，00后收视份额突破12%，获得广泛好评。这足以证明，观众，尤其是年轻观众，对电视节目的审美要求正在不断提高，运用包括4K、8K在内的高新技术确保艺术创作中视觉效果的最优化，产出具有电影质感的电视节目是未来必然的趋势。

三、4K技术在大型晚会中的运用

《梦圆东方2022东方卫视跨年盛典》则是4K技术在舞台化的大型晚会中大显身手的经典案例。笔者将以此为例，分享4K在大型晚会中的应用。

3.1 转播机位配置

为了达到最优的画面质量、最佳的节目效果，2022东方卫视跨年盛典现场转播，使用27台摄像机，全部使用4K摄像系统（包括摄像机、镜头）。其中包含20台SonyHDC-3500讯道摄像机，2台SonyHDC-5500讯道摄像机（包含1台摇臂、1台AR摇臂、1台电动轨道），4台SonyHDC-P50紧凑型POV系统摄像机和2台SonyILME-FX6摄像机。

HDC3500&5500，采用了索尼先进的2/3英寸4KCMOS成像器，以及能消除“果冻效应”和带状噪音的全域快门技术，可呈现高级照片效果，能够拍出具有极低噪声出色灵敏度和高动态范围的原始4K图像，同时实现ITU-RBT.2020广播标准的宽彩色空间。

HDC-P50是一款轻便小巧的视角(POV)系统摄像机。这款POV系统摄像机是世界上首个采用2/3英寸4K全域快门、配备三个CMOS成像器系统的摄像机，借助出色的灵敏度和宽动态范围提供优质图像，可实现ITU-RBT.2020广播标准的宽广色域。

FX6是索尼电影摄影机系统的最新产品，汇集了索尼在数字电影摄影机领域的技术优势，和索尼Alpha微单™系统出色的成像技术。FX6内置约1,020万*1有效像素全画幅背照式ExmorR™CMOS影像传感器，可提供15+级宽广动态范围*3，并具有高感光度和低噪点的特征。

本次晚会特种设备包含：

伸缩摇臂带Z轴+8米摇臂带Z轴（CAM6&CAM7HDC-3500）

1条ROSS轨道机器人（CAM8HDC-5500）

2套无线斯坦尼康（SonyHDC-P50）

2套Vslink4K微波传输系统

2套蜘蛛摄像机系统（SonyLIME-FX6）

1套天眼摄像机系统

2套隐藏式轨道机器人（SonyHDC-P50）

…

3.2 镜头配置

为了实现高品质的图像制作，本次转播均使用了4K镜头，包括4支UA107×8.4箱式长焦镜头、4支UA46x13.5BERD便携式长焦镜头、14支UA14×4.5BERD便携式广角镜头。

各种类型的镜头可以实现从体育转播到演唱会、直播等各种场景的4K拍摄，可在整个变焦范围内提供高分辨率的图像，从而实现高品质、真实的图像制作。

3.3 转播系统搭建

UHD超高清转播车的视频系统是基于SMPTE-2110的全IP架构，支持全流程4KHDR的制作（HLG、PQ），支持360个画分框的实时监看，使用思科NEXUS9000系列交换机组成主备SPINE-LEAF架构的核心数据中心，每秒可处理6.4T的数据量。系统标配32个IP超高清讯道，配合索尼最新XVS-9000IP架构切换台，由VSM和索尼LSM管理系统进行灵活的信号调度及设备控制，可实现以1080/50i为核心的高清双制作，以及以1080/50p为核心的高清/4K双制作模式。

此次跨年盛典使用的是索尼XVS-9000切换台，能满足高动态（HDR）内容制作应用对于高级别4K和高清格式的需求，采用先进的SMPTEST-2110和4K12G-SDI接口，具有4K格式下最多80路输入和40路输出、高清格式下160路输入和80路输出。

转播系统设置则是以4KHDR制式为核心，所有讯道摄像机直接输出4KHDR信号，特种摄像机、AR/XR包装、EVS放像、字幕机信号等原生输出1080pSDR信号，通过索尼HDRC4000上变换成4KHDR信号后接入系统。

3.4 4KHDR制作流程

本次跨年盛典4kHDR制作流程，以索尼SRLIVE流程作为基础设定，使用4KHDR作为主要的制作格式，播出时允许转换成所需要的HD-SDR格式。在拍摄过程中，视频工程师通过调整HD-SDR输出，同时制作4KHDR和HD-SDR，如下面“基于SDR的摄像机调整”所述。这样就不需要一个专门的人员来调整HDR，并且可以按照传统的HD生产流程进行高效的操作。

对于4K超高清转播车的4KHDR直播，信号格式选择3840×2160/50p、HLG/1000nit、色域BT.2020、10bit。4KHDR制作全部采用HLG_BT.2100曲线以及BT2020色域，与传统SDR时期709伽玛和709的色域标准相比，在画面观感上非常接近，而且在整体色彩管理流程和调相人员的操作上无需改变太多。

本次跨年转播团队曾于2021年针对系统内的4KHDR设备进行了上下变换测试，并且制定了电视转播部对于4KHDR节目的制作标准，统一了4KHDR设备（包括4K摄像机、上下变换器、监看设备等）在不同场景下的参数设置。本次4KHDR制作也遵循了这一标准进行设备的参数设置。

在整个制作流程中，SonyHDRC-4000承担了多种视频信号转换工作，包括4KHDR、HDHDR、4KSDR和HDSDR，实现更高的工作效率。

四、8K技术赋能沉浸式观感体验

8K是目前最尖端的影视技术，能提供绝佳观感效果，但因技术成本巨大、制作环节复杂、受众市场欠成熟等，应用尚处于初期阶段。中国电影已经抢先进入了“8K时间”，一批京剧、歌剧电影开始使用8K拍摄。由SMG制作的8K全景声歌剧电影《这里的黎明静悄悄》在2020年1月斩获最佳8K制作“金卢米埃尔奖”。该片是世界上第一部8K电影，打破了这一领域此前只有十几分钟短片的局面。

在8K应用兴起之际，东方卫视也率先对晚会的8K录制展开了尝试。

2022年东方卫视跨年晚会以新技术赋能为依托，8K制作共设置6个机位（REDMONSTROVV），2个直播机位（SONY8300和ASTRO），镜头采用安琴和富士的电影变焦镜头；拍摄完成后，DIT统一拷贝素材进中央存储，多台高速工作站进行现场剪辑；采用HDR监视器结合8K专业级电视机进行现场调色；同时将多轨声音送至8K制作团队本部终混棚进行5.1.2三维声的同步录制混音，并返送给录制现场，进行母版文件的输出和回放。同时，尝试进行8K直播技术的测试及验证，为后续项目实施积累更多经验。

跨年晚会实现了现场电影级真8K拍摄，搭建500TB高速共享制作网；实现了现场同步剪辑、现场调色，并跨城远程实施了在8K制作团队的电影全景声终混棚同步混音、8KHDR视听监看等流程，确保了晚会的质量，让观众获得如同现场观看演唱会的沉浸式体验。

正如4K概念初次引入行业时，技术壁垒一度制约其发展，但随着不断尝试，4K已成为行业标配；尽管2022年东方卫视跨年晚会中8K拍摄还只是小试牛刀，但相信在不久的将来，8K将在晚会拍摄以及其他类型的节目中得到更为广泛地使用。

五、结语

产业升级和超高清电视的普及及迭代，对内容生产和制作、通信传输等横向产业链的配套更新提出了新的要求。当我们关注行业4K、8K的发展及应用，我们关注的重心不仅仅是技术本身的发展，更是这些前沿科技是如何推动传统媒体的革新。

从黑白到彩色，从模拟到数字，从标清到高清，再到现在的超高清，电视人对电视呈现效果的追求从未停止过。从《梦圆东方2022东方卫视跨年盛典》的4K、8K制作中，可以很明显地感受到电视行业对4K、8K技术系统化运用的转播能力在不断变强，这也使得电视从业者为观众呈现一场更加完美的视觉盛宴的可行性不断付诸实现。

（作者为东方卫视制作部高级项目经理）

参考文献

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【2】张默一. 4K点亮BTV春晚 [J]. 广播电视信息，2019 (2): 21-24

【3】吴渊. 浙江卫视《领跑2019演唱会》4K HDR与高清同播秘籍（下）. 索尼中国专业，2019 (2)

【4】吴永波．超高清4K电视节目拍摄探讨[J]．电视技术，2016，40(1)：111-116．