本文取自中國「影視製作」雜誌，經授權刊載，為尊重原作，僅做繁簡轉換，未調整專業用語。
作者：孫琳 李丹
2017年12月23日，廣東廣播電視台4K試驗頻道（影視）啓動，作為國內首個試驗播出的4K 頻道引起了全行業的關注。半年過去了，得益於政府的大力推進，廣東省的4K產業發展取得了飛速的發展，７月６日試驗頻道完成了實驗任務，停播，這代表著前期的試驗告一段落，目前廣東播電視台正在申請正式的全天候的超高清頻道，正式開啓完整的4K頻道運營。
今年春節，「央視專區」互動電視平台已開始試播4K節目，而10月1日，央視也將開播4K 超高清試驗頻道， 2022冬奧會更是將全面採用4K HDR技術直播，並提供部分8K內容。4K的發展已經勢不可擋，全國多個省市電視台也加快了4K技術研究和節目製作的進程。為此本刊特採訪了廣東廣播電視台，梳理了當地4K產業的發展現狀、技術瓶頸，以期對4K發展起到借鑒的作用。
4K超高清制播的實踐與思考
廣東廣播電視台
在開通4K 試驗頻道之初，當時廣東廣播電視台還處於剛對4K 技術進行了一些研究和試驗的狀態，並不具備豐富的4K 製作經驗，而彼時國內4K 標準尚未成型，作為首個開播的4K 試驗頻道可借鑒的經驗特別少，可以說這半年多來，邊學習、邊摸索，在實踐中總結出了自己的一整套4K 制播流程和技術規範。
邢衛東 廣東廣播電視台電視傳輸製作部副主任
據廣東廣播電視台電視傳輸製作部副主任邢衛東介紹，2016 年年底，廣東廣播電視台就已經成立了4K技術小組，並對4K 的拍攝製作傳輸進行探索。從去年12 月份開始，廣東廣播電視台就拿出影視頻道的4 個小時來試播4K 節目，目前試播工作已經完成，台裡將以綜藝頻道來運營一個完整的4K 超高清頻道，頻道規劃已經上報總局。
過去一年，廣東廣播電視台在總局的指導以及央視、各兄弟台、行業公司的大量經驗的幫助下，首先摸清了基本的4K 規則並制定了一個比較切合實際的4K超高清制播規範，將4K 超高清電視確定在寬色域、高動態、50P 幀率上的大方向上。第二，初步形成了拍攝、製作、播出的基本工藝全流程生產鏈，搭建了一個相對完整的4K 演播室節目錄制環境。「從去年接手4K 工作的時候我們發現從攝制到後期製作再到播出，整條鏈路都很難走通。前期設備更多的是電影設備，不支持電視製作格式；顯示設備缺乏；沒有通用播放設備；4K 後期非編製作只能鋪一層；這對於電視這種快餐製作是行不通的。此外缺乏針對不同的HDR 轉換曲線的轉換、編輯和監看手段，4K 播出也沒有辦法很好地落地。」而隨著一年來技術的推進和發展，台內制播工藝鏈條已經打通，已經有全鏈條的支持HLG 或PQ的主流設備，後期非編能夠做到三到五層的快速編輯；在HDR 和SDR 轉換領域出現了一些新產品，包括後期非編上具有自主知識產權的HDR/ SDR 轉換產品，能夠做到不錯的轉換效果。目前，歐洲已有測試表明，HDR 到SDR 的轉換比原來想象得更好，邢主任覺得這是對構建4K 超高清技術系統一個非常大的利好。第三，啓動了全國首個完整的4K 電視播出頻道技術建設。技術系統建設從前期攝像機到演播室、轉播車、後期製作到總控、播出都在有序地推進。邢主任介紹，一期建設在去年已經完成招標工作，採購了單機、後期製作和存儲設備，擴展建設了4K 演播室集群，完成了4K 播出和總控系統搭建。目前，已經有不少節目開始投入4K 拍攝，台鼓勵節目在製作高清版本的同時製作4K 版本。
Rec.2020色域將比現在的Rec.709色域覆蓋率大一倍
經過一年多的探索，廣東廣播電視台在4K 關鍵技術應用和標準規範等方面取得了非常大的進展，具備了一定的4K 超高清節目製作能力，並且在這個過程中，體會到了一些變革和實現的難點。
如何更好地呈現4K的寬色域與高動態？
進入超高清時代，大屏的呈現以及沈浸式的感受，讓用戶與電視機之間不再是一種舒適的觀看模式，而變為了一種沈浸式、交互式的享受。在這個環境中，寬色域和高動態就有意義了。「大屏電視就像家裡的一扇窗，景物逼真、畫面通透、顏色豐富真實，我們置身其中、身臨其境，是一種完全不同的感官享受。」實際上要實現這個目標，目前仍有很多困難。
比如，電視機的尺寸還有限。像Rec.2020 色域將比現在的Rec.709 色域覆蓋率大一倍，但是目前無論是電視機還是監視器都還不能完全還原這樣的色域，最多只能看到Rec.2020 色域的70% 到80%。
另外高動態的呈現也產生了一些問題，超高清的高動態範圍從最亮到最暗可高至105:1，需要用16 比特數字來表示。「 其實我們的系統是難以承受的，所以我們現在只用10 個比特來表示，就有一個轉換曲線。」在過去模擬、標清到高清只有一條γ 曲線，而現在HDR轉換曲線有很多種，主要是杜比的PQ 曲線、NHK 與BBC 共同推出的HLG 曲線，此外索尼、松下、阿萊和佳能等公司也在攝像機端推出了不同的HDR 曲線。由於使用不同攝像機，視頻素材的曲線也各不相同，這就導致進入後期會面臨曲線轉換的問題。邢主任介紹，為統一曲線，視頻素材需經過一次甚至多次轉換，而素材每經過一次曲線轉換就會有一次灰度級的損耗。另外，終端能否支持、匹配該曲線的顯示也是一個問題。而電視台在4K 超高清發展初期非常關心的是4K HDR 製作的節目能否兼顧高清播出；對於動態範圍不足的終端，受眾怎麼感受更好的4K； SDR 的節目如何更好地轉換為寬色域上的HDR 節目並在終端更好地呈現。從目前的實際應用來看，這些問題正在探索中解決，4K HDR 節目播出暫時採用HLG 曲線終端，兼容性更好。
如何應對4K帶來的電視製播工藝變革？
4K 給電視製播的工藝帶來了變革，首先就是前期拍攝的變革。4K 攝像機的不斷更新迭代，機身越來越輕量化，而鏡頭變重，這就帶來配重的變化，而且景深更淺、聚焦更難，能用的鏡頭焦段更窄，對於廣播電視拍攝而言，都會帶來變革。邢主任介紹，4K 攝像機鏡頭不僅重量偏重，同時可變焦焦段也與高清鏡頭不同。「比如說，過去廣播用變焦鏡頭廣角可以到7.6、7.7，變焦範圍基本再乘上十幾倍到二十幾倍。而4K 用鏡頭，比如PL 電影鏡頭就很難做到。更短變焦焦段的鏡頭重量反而更重，要製作質量精細的節目就需要更多地更換鏡頭。」而攝像機配重的變化，改變了過去電視攝像採用肩扛式的推拉搖移的創作方式和跟拍模式，「所以，4K 攝像機的設計以及用戶對於攝像機選型，我們認為也還處於摸索階段。」
第二就是記錄和交換、存儲的變革。從2017 年開始，廣東廣播電視台初期正在建設一個 2PB 的硬盤存儲系統用於4K 節目素材的集中存儲。對於存儲介質的選擇，邢主任認為，相對於其它介質，硬盤存儲性價比、效率更高。但相對節目長度而言，4K 節目存儲比以前貴得多，一張256G 的卡需要六千到七千元，卻只能存儲一個小時的索尼500M 碼流的XAVC 格式素材，相對於磁帶來說成本還是提高了很多。成本上升的趨勢從另一個角度來看也是好事，製作人員不會把素材放在手裡，會盡快存入存儲池里，這會加快網絡化的進程，所以4K 和網絡化是天然相輔相成的。
第三是演播室製作和播控工藝的變革。IP 技術和新的12G SDI 技術逐漸取代3G SDI 技術，技術朝著虛擬化、集中化管理和遠程化控制的趨勢發展。I P化也會帶來技術維護、應急和售後服務的變化。邢主任表示，IT 的售後服務模式在IP 化過程中將會進入到廣電基帶領域。「在買完演播室和播控設備後，電視台還需要支付大筆的售後服務費用，這是一個重大改變。」
第四是後期製作模式的變革。進入4K 後期製作階段，高動態和寬色域帶來了對節目色彩更精細調整的可能和需求，調色這個工藝不可避免。不過邢主任認為電視更注重快速製作屬性，4K 節目的調色與電影的要求不同，工藝環節應該更加簡化。基於素材原碼的非編快速製作和快速製作中的高質量動態範圍和色域轉換應該是後期製作的主要方式，既有別於過去高、標清節目的後期製作，也有別於數字電影後期製作。「應該更重視前期拍攝質量，更準確地把握HDR 圖像色彩、亮度分布規律。如果前期能夠做好，還原準確，那麼後期調色就會輕鬆很多。如果前期沒有做好，沒按照轉換曲線技術要求來曝光，那麼進入後期也難以調出色彩好、通透度高的圖像效果。」
第五是監看工藝的變革。需要監看不同分辨率、色域和動態範圍的圖像，沈浸式的大屏化帶來了鏡頭語言的變化，如何在現場讓導演和所有的工作者感受這種變化，這在推動4K 應用時非常重要。
第六是沉浸式的声音。在聲音技術上，從模擬時代的電視伴音單聲道，到數字化的立體聲，再到高清的環繞聲，直至當下的三維聲，電視的聲音越來越豐富，製作工藝也越來越複雜。是否要製作成三維聲，邢主任認為，具體還要根據節目類型和需求來決定。目前廣東廣播電視台會在大型直播、特別重要的專題節目、體育賽事節目中應用到環繞聲、三維聲技術。
第七是燈光和舞台設計要求的變化。與高清不同，4K 在燈光、舞台設計方面的需求更為「細膩」，一方面要得到好的成像，現場需要更高的照度和更均勻的燈光鋪設，另一方面不僅關注更多的細節，同時還要求實現豐富的暗部層次、恰到好處的亮部處理以及大膽的色調運用。為便於理解，邢主任對於4K HDR 帶來的圖像亮度特點舉了一個例子：「字幕白，在SDR 中一般用峰值80% 左右的亮度表示，在HDR 中，大致用20%-40% 的峰值亮度來表示才是比較舒服的。」燈光和舞台設計要摸索用光規律，充分表現出4K HDR 的視覺層次。另一方面4K 能夠呈現更豐富的色彩，也為燈光和舞台設計提供更多的色彩設計空間。
如何解決超高清電視的傳輸與終端接收問題？
邢主任表示在推進4K 工作的過程中，播出的落地是最頭痛的問題，存量和增量電視機（尤其是存量部分）在顯示4K HDR 視頻都存在問題：存量部分大多不能正確顯示4K HDR 視頻，而增量部分還不具備在SDR和HDR 視頻間智能切換的能力，需要用戶大量手動操作來實現4K HDR 電視的收看，帶來便利性問題。電視台內部製作的實現本就不容易，但是如果播出去了卻不能被觀眾高質量地接收，對於推動4K 節目制播和產業發展都是痛點。試驗階段，廣東廣播電視台在IPTV平台為用戶提供了三個節目流，分別是Rec.709 色域上的25 幀率8 比特節目流、50 幀率10 比特節目流，以及Rec.2020 色域上的50 幀率10 比特節目流，以方便擁有不同機頂盒（包括存量的25P 機頂盒）和接收機的終端用戶能更好地接收並呈現4K 超高清頻道節目，基本解決了4K 超高清電視通過IPTV 的落地問題。目前，廣東省正在推動具有自主產權的AVS2 編解碼在4K 電視傳輸中的應用，在廣電總局的指導下，廣東台和廣科院等機構也正在起草《超高清晰度電視技術應用指南》，希望解決從電視台節目制播到用戶終端接收鏈條上的相關問題，以期解決目前的4K 超高清電視存在的落地問題。