电视节目的高清直播及4K制作

电视节目的高清直播及4K 制作

2018年6月14日?7月15日，2018年世界杯在俄罗斯举行。中央电视台（以下简称“央视”）作为世界杯中国地区独家全媒体转播商，在世界杯期间完成多档的自制节目，并且在莫斯科红场还搭建了前方演播室，及时传回精彩的前方报道。其中，在每届世界杯期间制作的球迷观众喜爱的足球综艺节目―― 《豪门盛宴》，于每晚球赛前在CCTV1和CCTV5两个频道进行直播，在进行高清直播的同时，还收录了所有摄像机4K 信号，并采用虚拟切换合成的方式快速制作4K 版的《豪门盛宴》，在央视4K 超高清试验频道开播前，先推送到全国部分有线电视网的央视4K 专区供观众点播。

1 演播室制作系统分析

《豪门盛宴》使用央视光华路办公区的E01演播室（2 000 m2 进行节目制作。舞台布置分为常规节目区和虚拟绿箱区，如图1。

节目使用10讯道4K摄像机进行拍摄，摄像机型号为池上UHD430 10讯道中包括3台虚拟机位，其中一台为固定虚拟机位，一台为3 m的虚拟摇臂以及一台NCAM1位的8 m摇臂共同完成虚拟特效。固定虚拟机位和3m的虚拟摇臂主要用于绿箱区的拍摄，合成前景及背景的虚拟特效。NCAM定位配合常规摇臂

拍摄演播室常规现场，实现虚拟植入的特效。

《豪门盛宴》作为一档直播互动节目，还要与前方红场演播室、各比赛地点和随队记者连线，以及接收由前方制作团队选切回的球赛预热画面，

如各球队乘坐大巴到达比赛现场等画面。

E01演播室群共8路外来信号供《豪门盛宴》直播使用，其中，除支持本地4 路外来信号接入外，还有共享的4 路公共外来信号。

演播室使用3套ORA［在线包装系统，用于支撑节目包装如人名条、唱词、角标LOGO?。节目直播采用后延时方式，延时20 s 播出。《豪门盛宴》演播室系统包括信号源、直播及录像系统，示意如图2 所示。

2 节目的虚拟特效一般来说，虚拟特效可以分为虚拟背景和虚拟前景。虚拟背景，是以计算机三维动画“虚拟”出的场景取代道具实景，现场布景由蓝箱或绿箱取代，摄像机拍摄的画面只是图像的前景，背景则由相配的图形工作站制作产生。人物通过键控器从蓝箱或绿箱中抠出再叠加到制作好的虚拟背景上，即可输出一个渲染好的合成画面。

虚拟前景，就是不抠像，是在摄像机画面的前面再叠加一个虚拟的场景，比如体育馆或得分标牌?，在人物的前面悬浮在实物场景中。

而前景和背景相结合就可以得到把人物镶嵌在三维场景中的特效，更加贴近实景，还能虚拟出很多充满想象力的画面。本次《豪门盛宴》

的直播中，就结合了虚拟前景、虚拟背景的特效，

虚实结合的特效完成阵容预测、网络数据互动等节目环节

虚拟制作过程中，需要注意一些细节，以保证画面的质量及真实感。一般绿箱虚拟录像常常应用于后期制作的节目，在彩排时需要配合绿箱虚拟录像仔细地调整摄像机的状态并记录下来，保证直播中人物抠像干净。同时，需要通过虚拟跟踪系统获取摄像机运动的参数，包括摄像

机的变焦、聚焦、平摇、俯仰及摄像机位置的X、Y、Z 信息。

《豪门盛宴》的虚拟场景中，除了使用常规的固定机位和1 台虚拟摇臂之外，还使用了1套NCAM艮踪系统，如图3所示。这种新式的跟踪系统可以通过两个摄像头模拟人眼的原理，通过角度的调整实现对三维位置的定位，只要在场景中有直角或定位标识，就可以得到摄像机X、Y、Z 位置数据，用于虚拟渲染(见图4)。

3 高清兼容4K 制作模式

对于超高清演播室现场制作，IP 化是目前业内共识的发展方向，在目前SMPTE2022-6(SDI over IP )的标准框架下，还有一些系统上的障碍，相对于全流程系统的不成熟。在摄像端，3片2/3英寸CMOS勺全4K摄像机已经在近两年推出。所以，在当下向4K时代过渡的前4K时期，采用高清兼容4K的制作模式来迅速积累4K素材应对4K频道的开播，即只有摄像机更换为4K摄像机，演播室系统仍为高清系统。制作《豪门盛宴》的E01 演播室就采用这种方式，使用池上的UHD430超高清摄像机，嫁接在原高清的制作系统之上，如图5。

首先，4K摄像机的高清输出接口接原高清系统制作高清节目，完成直播或录像，与原高清系统输出的节目信号没有区别。

4K摄像机的4K输出则由4K多通道录制服务器进行收录。

为了快速地制作与高清直播内容相同的4K版节目，如果只进行多机位的收录，然后在后期用高清进行人工比对来制作，费时费力，所以采用虚拟切换合成4K节目信号的方法，快速生成4K版本的节目素材。

3.1 4K 节目的多通道录制并合成

第一阶段，由于没有切换的4K PGM版本，所以同步记录4K 多通道录制素材，需要采用人工的方式与高清PGMt匕较，在时间线上按照高清PGM勺切换点来手动拼接素材，合成最终的4K PGM 第二阶段，切换台可以输出自己切换的信息，按照高清切换台的切换信息通过软件自动读取

4K多通道的录制素材并合成4K PGK版本，这样可大大节省人工比对的时间。

第三阶段，在合成4K PGM的同时能够立即播出，并实时监

看4K PGM。

当然这种方式是现阶段兼容制作的妥协方案，合成的4K PGM 还要进入超高清后期制作进行简单剪辑和调色。

在实际的节目制作中，也并不是所有的信号源都是4K的。

正如前面所说，在当下前4K时代，节目制作常常只有摄像机信号是4K

信号，而插播素材、字幕、包装、虚拟等特效画面还都

是高清信号，如果仅以纯4K 信号来制作，往往节目是不完整的，很多创意还不能满足。所以，在兼容制作的模式下，把非4K 信

号源进行上变换得到4K信号，再与摄像机的原4K信号混切。比如《豪

门盛宴》节目最终生成的4K版，实际上只有演播室摄像

机是4K信号，其他信号都为上变换的准4K画面，即采用SONY HDRC400交叉变换器完成从HDSDRBT709至U 4K HDRHLG BT2020 的上

变换工作。

3.2 4K 现场制作中的HDR

在4K超高清的定义中，有5个主要的维度区别于高清，即分辨率4