4K超高清制播系统设计
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【本文献信息】王嘉 .4K 超高清制播系统设计 [J]. 广播与电视技术，2019,Vol.46(6).
4K 超高清制播系统设计
王嘉
（中广电广播电影电视设计研究院，北京 100045）
【摘 要】本文主要结合 4K 超高清技术发展的背景和现状，介绍 4K 超高清的相关技术标准、关键技术、接口需求，并针
1 超高清发展背景
从国外 4K/8K 超高清技术发展情况来看，2012 年至今 国外 4K/8K 超高清技术实现了快速发展和应用。2012 年 5 月 NHK 在东京进行了 8K 超高清电视直播实验，8 月 NHK/BBC 在伦敦用 8K 超高清电视转播了部分奥运会实况。2012 年韩 国政府主导 KBS/MBC/SBS/EBS 联合进行了 4K 地面直播测 试 ；2013 年 1 月法国 Eutelsat 开始在欧洲试播 4K 超高清电视。 2014 年，巴西世界杯用 4K 超高清电视直播部分比赛实况 ； 日本开始试播 4K 超高清电视 ；韩国开播两个 4K 频道，KBS （UHD1）、KT Skylife（Sky UHD）。2016 年，日本将开始测试 8K 超高清电视，欧洲 SKY 已经开始 4K 电视测试拍摄，EBU 计划进行 4K 地面直播测试，美国 ESPN、FOX 和 CBS 已开始 测试 4K 拍摄。2018 年日本开播的 4K 和 8K 频道合计为 17 个， 其中 4K 免费卫视频道 7 个、8K 免费卫视频道 1 个（由 NHK 运营）、4K 收费频道 9 个。
在 国 内 标 准 方 面， 高 清 图 像 标 准 GYT 155-2000 对 应 ITU-R BT.709-3，4K 超高清图像标准 GY/T 307-2017 对应 ITU-R BT.2020-2，HDR 高动态范围标准 GY/T 315-2018 对 应 ITU-R BT.2100-1，4K 超 高 清 音 频 标 准 GY/T 316-2018。 国内标准整体上参照了国际电信联盟相关标准，并考虑到我国 电视制式和应用需求，增加了部分要求。
Wang Jia (Radio, Film & TV Design and Research Institute, Beijing 100045, China)
Abstract This paper mainly combines the background and current situation of 4K ultra-HD technology development, introduces the relevant technical standards, key technologies and interface requirements of 4K ultra-high definition. Considering the current market demand and technical demand of domestic TV stations, it gives the design of system architecture, solutions and recommendations. Keywords 4K Ultra HD, Production and broadcasting system, 4K studio, 4K broadcast, IP architecture
2 相关标准和关键技术
在 国 际 标 准 方 面， 图 像 特 性、 光 电 转 换 等 方 面 参 数 定 义 由 原 来 的 高 清 ITU-R BT.709-6(06/2015) 发 展 到 ITU-R
广播与电视技术〔2019 年·第 46 卷·第 6 期〕
BT.2020-2(10/2015)，ITU-R BT.2100-2(07/2018) 标准对 HDR 电视节目的制作和传输做出了规定，提出了 PQ（感知量化） 和 HLG（混合对数伽马）两种量化曲线。在 SDI over IP 技术 方面，2007 年至 2013 年主要是依据 SMPTE ST2022-1 〜 7 标准， 而在 2017 年以后各方基本认同 SMPTE ST2110-10 〜 40 标准。
4K 超高清关键技术主要涉及到超高分辨率、宽色域、高 帧频、HDR、IP 传输以及多声道音频这几个方面。其由高清 发展到 4K/8K 超高清技术变化如图 1 所示。
在我国从 2017 年开始 4K 超高清技术也进入了推广和快 速发展。2017 年 12 月，我国首个 4K 超高清电视频道（广东
16
影视频道）试开播。2018 年 7 月，中国 3D 电视试验频道停播。 2019 年 3 月，工业和信息化部、国家广播电视总局、中央广 播电视总台联合印发《超高清视频产业发展行动计划（20192022 年）》。
对现阶段国内各级电视台的市场需求和技术需求，设计提出 4K 超高清制播系统的架构、解决方案和建议。
【关键词】4K 超高清，制播系统，4K 演播室，4K 播出，IP 架构
【中图分类号】TN94
【文献标识码】A
【DOI 编码】10.16171/ki.rtltra HD Production and Broadcasting System
综合来看，3D 电视由于其片源和体验效果等因素，2010 年以后国际国内均纷纷关闭了 3D 频道，其应用正逐渐退出电 视频道。另一方面，4K 超高清技术借助其技术优势将成为未 来 3 至 5 年内高品质视频的发展方向。因而我们看到国内央视 和各省级电视台，近两年来筹备和建设了一批的 4K 制播系统， 这其中包括 4K 演播室、4K 转播车、4K 总控以及 4K 播出等 系统。与其它新技术推广初期的情况一样，4K 超高清技术的 推广和应用也同样遇到技术标准不统一、新产品不成熟、技术 架构复杂等问题。因此，从发展和避免投资浪费的角度来看， 4K 超高清制播系统设计的科学合理至关重要。
【本文献信息】王嘉 .4K 超高清制播系统设计 [J]. 广播与电视技术，2019,Vol.46(6).
4K 超高清制播系统设计
王嘉
（中广电广播电影电视设计研究院，北京 100045）
【摘 要】本文主要结合 4K 超高清技术发展的背景和现状，介绍 4K 超高清的相关技术标准、关键技术、接口需求，并针
1 超高清发展背景
从国外 4K/8K 超高清技术发展情况来看，2012 年至今 国外 4K/8K 超高清技术实现了快速发展和应用。2012 年 5 月 NHK 在东京进行了 8K 超高清电视直播实验，8 月 NHK/BBC 在伦敦用 8K 超高清电视转播了部分奥运会实况。2012 年韩 国政府主导 KBS/MBC/SBS/EBS 联合进行了 4K 地面直播测 试 ；2013 年 1 月法国 Eutelsat 开始在欧洲试播 4K 超高清电视。 2014 年，巴西世界杯用 4K 超高清电视直播部分比赛实况 ； 日本开始试播 4K 超高清电视 ；韩国开播两个 4K 频道，KBS （UHD1）、KT Skylife（Sky UHD）。2016 年，日本将开始测试 8K 超高清电视，欧洲 SKY 已经开始 4K 电视测试拍摄，EBU 计划进行 4K 地面直播测试，美国 ESPN、FOX 和 CBS 已开始 测试 4K 拍摄。2018 年日本开播的 4K 和 8K 频道合计为 17 个， 其中 4K 免费卫视频道 7 个、8K 免费卫视频道 1 个（由 NHK 运营）、4K 收费频道 9 个。
在 国 内 标 准 方 面， 高 清 图 像 标 准 GYT 155-2000 对 应 ITU-R BT.709-3，4K 超高清图像标准 GY/T 307-2017 对应 ITU-R BT.2020-2，HDR 高动态范围标准 GY/T 315-2018 对 应 ITU-R BT.2100-1，4K 超 高 清 音 频 标 准 GY/T 316-2018。 国内标准整体上参照了国际电信联盟相关标准，并考虑到我国 电视制式和应用需求，增加了部分要求。
Wang Jia (Radio, Film & TV Design and Research Institute, Beijing 100045, China)
Abstract This paper mainly combines the background and current situation of 4K ultra-HD technology development, introduces the relevant technical standards, key technologies and interface requirements of 4K ultra-high definition. Considering the current market demand and technical demand of domestic TV stations, it gives the design of system architecture, solutions and recommendations. Keywords 4K Ultra HD, Production and broadcasting system, 4K studio, 4K broadcast, IP architecture
2 相关标准和关键技术
在 国 际 标 准 方 面， 图 像 特 性、 光 电 转 换 等 方 面 参 数 定 义 由 原 来 的 高 清 ITU-R BT.709-6(06/2015) 发 展 到 ITU-R
广播与电视技术〔2019 年·第 46 卷·第 6 期〕
BT.2020-2(10/2015)，ITU-R BT.2100-2(07/2018) 标准对 HDR 电视节目的制作和传输做出了规定，提出了 PQ（感知量化） 和 HLG（混合对数伽马）两种量化曲线。在 SDI over IP 技术 方面，2007 年至 2013 年主要是依据 SMPTE ST2022-1 〜 7 标准， 而在 2017 年以后各方基本认同 SMPTE ST2110-10 〜 40 标准。
4K 超高清关键技术主要涉及到超高分辨率、宽色域、高 帧频、HDR、IP 传输以及多声道音频这几个方面。其由高清 发展到 4K/8K 超高清技术变化如图 1 所示。
在我国从 2017 年开始 4K 超高清技术也进入了推广和快 速发展。2017 年 12 月，我国首个 4K 超高清电视频道（广东
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影视频道）试开播。2018 年 7 月，中国 3D 电视试验频道停播。 2019 年 3 月，工业和信息化部、国家广播电视总局、中央广 播电视总台联合印发《超高清视频产业发展行动计划（20192022 年）》。
对现阶段国内各级电视台的市场需求和技术需求，设计提出 4K 超高清制播系统的架构、解决方案和建议。
【关键词】4K 超高清，制播系统，4K 演播室，4K 播出，IP 架构
【中图分类号】TN94
【文献标识码】A
【DOI 编码】10.16171/ki.rtltra HD Production and Broadcasting System
综合来看，3D 电视由于其片源和体验效果等因素，2010 年以后国际国内均纷纷关闭了 3D 频道，其应用正逐渐退出电 视频道。另一方面，4K 超高清技术借助其技术优势将成为未 来 3 至 5 年内高品质视频的发展方向。因而我们看到国内央视 和各省级电视台，近两年来筹备和建设了一批的 4K 制播系统， 这其中包括 4K 演播室、4K 转播车、4K 总控以及 4K 播出等 系统。与其它新技术推广初期的情况一样，4K 超高清技术的 推广和应用也同样遇到技术标准不统一、新产品不成熟、技术 架构复杂等问题。因此，从发展和避免投资浪费的角度来看， 4K 超高清制播系统设计的科学合理至关重要。