李昕祎
現(xiàn)階段,我國已經(jīng)嘗試利用4K現(xiàn)場轉(zhuǎn)播系統(tǒng)技術(shù)錄制綜藝節(jié)目。和高清標準相比,4K的分辨率明顯有所提升,可以讓畫面細節(jié)得到良好展現(xiàn),讓畫面具有更為鮮艷的色彩空間,進而滿足人們對大尺寸銀幕清晰度的要求。
除分辨率明顯提升外,4K技術(shù)特點主要包含兩個方面。第一,高寬容度展現(xiàn)。4K攝像機可以對14檔光圈和以上動態(tài)范圍敏感層次進行記錄,同時,民用電視與高端4K監(jiān)視器具有HDR規(guī)格,可以對高光與暗部予以還原,讓色彩更為鮮艷。第二,色域空間更廣。在4K轉(zhuǎn)播系統(tǒng)技術(shù)中,對人眼進行覆蓋的色彩范圍更為廣泛,對于綠色高飽和區(qū)域來說,和高清ITU-RBT.709標準相比,ITU-RBT.2020標準的展現(xiàn)效果更好[1]。
在4K轉(zhuǎn)播系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用中,4K現(xiàn)場制作系統(tǒng)占重要地位。和高清系統(tǒng)相比,其實際操作方法并無較大差異,但是在系統(tǒng)設(shè)計、技術(shù)設(shè)備中則較為不同。在4K現(xiàn)場轉(zhuǎn)播中,采用了3840×2160/50P制作格式,和高清制作格式標準相比具有一定差異;基帶信號帶寬也從過去的1.5Gbps變?yōu)?2Gbps,數(shù)據(jù)量得到較大提升。在系統(tǒng)設(shè)備中,現(xiàn)階段成熟的視頻BNC接口標準主要為3G-SDI與1.5G-SDI,前者負責傳輸1920×1080/50P高清視頻,后者負責傳輸1920×1080/50i高清視頻,利用3G-SDI,需要使用4根線纜來傳輸一路4K50P信號,這會讓系統(tǒng)線纜負載增大,而利用4根線纜捆綁方式傳輸信號,有可能使信號調(diào)度產(chǎn)生安全風(fēng)險,進而造成信號同步隱患,也就是說,這種方法并不是一種成熟的技術(shù)[2]。
4K系統(tǒng)架構(gòu)發(fā)展主要包含兩個主要方向,一是一些廠家所支持的12G-SDI標準,二是很多廠家都推行的系統(tǒng)IP化。系統(tǒng)IP化作為大部分廠家的首要選擇,主要原因是電視臺廣電制作網(wǎng)絡(luò)化的普及及后端IP化的完成,轉(zhuǎn)播系統(tǒng)前后端系統(tǒng)的一致可以讓整體流程效率得到提升,同時,逐漸提升的信號標準、量化比特率與分辨率也會讓傳輸數(shù)據(jù)量得到提升。在未來發(fā)展中,SDI系統(tǒng)將難以滿足IP信號傳輸距離與負載的相關(guān)要求。一些廠家之所以支持12G-SDI標準,主要是因為當前IP并沒有達到較高的成熟度。但是,向著IP轉(zhuǎn)化是必然趨勢,現(xiàn)階段,在世界范圍內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)成熟4KIP轉(zhuǎn)播系統(tǒng)的應(yīng)用案例,如在里約奧運會,就曾應(yīng)用此4KIP轉(zhuǎn)播系統(tǒng),我國也有用戶開始對4K現(xiàn)場制作系統(tǒng)作出相關(guān)規(guī)劃。
在歐洲杯比賽與里約奧運會開幕式、閉幕式中都曾使用4K轉(zhuǎn)播技術(shù),并開展了HDR高動態(tài)范圍直播流程測試,這一測試是央視重點研究的內(nèi)容。我國一些消費者也購買了可以對HDR功能予以支持的4K電視。為讓HDR信號在4K現(xiàn)場轉(zhuǎn)播中得到制作、讓用戶電視得到HDR信號傳輸,就需要明確4KHDR現(xiàn)場制作技術(shù)與傳輸技術(shù)主要特點及相關(guān)問題。
就目前來看,我國終端HDR電視主要利用HDR10標準,杜比公司曾提出Dolby Vision技術(shù),在此基礎(chǔ)上可以設(shè)計PO(Purchase Order,訂單)曲線,結(jié)合我國HDR電視技術(shù)能力,可以對其進行調(diào)整,進而得到HDR10標準,此種標準可以讓HDR屏幕顯示需求得到滿足。除此之外,4KHDR藍光盤內(nèi)容的制作也可以得到此標準的支持。里約奧運會開幕式4KHDR轉(zhuǎn)播主要是利用索尼4K攝像機HDC-4300對BT.2020色域空間、S-LOG3曲線標準4K信號予以輸出,然后利用HDR信號轉(zhuǎn)換器,可以將其轉(zhuǎn)化為HDR10標準,實現(xiàn)信號播出。4KHDR電視主要選擇為HDR10,可對于高清SDR標準來說,PO曲線并不能對其予以兼容,需要利用后期相關(guān)軟件對其進行再次加工,這有可能對現(xiàn)場轉(zhuǎn)播效果造成影響,因為這需要制作4KSDR、4KHDR與高清SDR不同的輸出信號源,且需要保證后端可以對相應(yīng)信號元數(shù)據(jù)予以準確識別,這種方法固然能讓顯示效果得到保證,但也會讓此過程負擔增加。對此,制作可以對SDR屏幕、HDR屏幕予以兼容的單一信號源是絕佳的解決方法。在實踐中,英國BBC與日本NHK聯(lián)合推出HLG標準,可以對SDR屏幕顯示正確亮度得到還原,但在SDR屏幕上,并不能利用HLG標準來對BT.2020色域轉(zhuǎn)換問題予以有效解決,也就是說,如果是普通電視屏幕ITU-R709標準,就不能讓色彩得到準確重現(xiàn)。
4K迅道攝像機的發(fā)展是4K轉(zhuǎn)播系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展中的重要內(nèi)容。在過去,主要是在高端電視劇作品與電影中會使用4K攝像機,產(chǎn)品的設(shè)計思路和數(shù)字攝影機發(fā)展思路相符。在相關(guān)規(guī)格上,主要是利用單片成像器件,該器件設(shè)計規(guī)格主要是在35mm電影膠片基礎(chǔ)上,采用電影鏡頭PL標準作為攝像機鏡頭接口,除此之外,電影級變焦鏡頭與定焦鏡頭也是常見選擇。
在電視轉(zhuǎn)播過程中,為讓4K攝像機得到合理應(yīng)用,世界各相關(guān)公司均采取了一定的措施,比如,在鏡頭方面,佳能公司與富士公司就利用了電影變焦鏡頭,此變焦鏡頭裝置有電視鏡頭標準伺服器,利用數(shù)字伺服手柄,可以讓攝像師推拉變聚焦控制電影鏡頭;在攝像機方面,索尼公司就做出了將光纜轉(zhuǎn)接模塊加裝在4K數(shù)字攝影機PMW-F55之上的設(shè)計,進而讓遠距離的4K信號傳輸?shù)靡詫崿F(xiàn)。此種技術(shù)可以讓4K電影機的使用要求降低,在使用方式上,其和傳統(tǒng)迅道攝像機的使用大致相同。在4K轉(zhuǎn)播系統(tǒng)技術(shù)的實際應(yīng)用中,如在2015年央視春晚的4K拍攝過程中,就采用了6臺F55訊道攝像機,拍攝效果相對較好。
35mm極淺鏡頭景深可能會讓畫面出現(xiàn)聚焦,電影鏡頭為滿足便攜要求,其往往具有較小的變焦范圍,這可能會讓4K轉(zhuǎn)播的系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用出現(xiàn)問題,很難將其應(yīng)用在體育賽事轉(zhuǎn)播、綜藝轉(zhuǎn)播之中。對此,相關(guān)廠家設(shè)計了4K訊道攝像機,該攝像機符合2/3英寸標準,如草谷LDX86、索尼HDC-4300,在這些攝像機中,均利用了B4鏡頭接口。為讓4K分辨率效果得到發(fā)揮,如富士公司、佳能公司就推出了B4接口電視鏡頭,該鏡頭符合4K標準,如便攜鏡頭、大倍率箱式鏡頭等,此種4K訊道攝像機可以讓傳統(tǒng)電視節(jié)目制作需求得到完全滿足。如在里約奧運會賽事、歐洲杯賽事中,就曾在4K轉(zhuǎn)播中應(yīng)用了2/3英寸4K攝像機,讓4K制作拍攝、制作工作得以完成。
和高清標準相比,4K轉(zhuǎn)播技術(shù)具有明顯優(yōu)勢,4K現(xiàn)場制作系統(tǒng)、4KHDR現(xiàn)場制作技術(shù)、4K攝像機和鏡頭是4K轉(zhuǎn)播系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù),在技術(shù)發(fā)展中,一些問題已經(jīng)得到了有效解決,但是,也有一些技術(shù)需要得到進一步改進,對此,需要進一步加大4K轉(zhuǎn)播技術(shù)科研力度,解決當前4K轉(zhuǎn)播技術(shù)的應(yīng)用問題,推動4K的普及,以提升觀眾視覺體驗。
[1]楊言.4K轉(zhuǎn)播系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用探討[J].現(xiàn)代電視技術(shù),2017(2):76-78.
[2]李世萍.4K超高清節(jié)目制播探索和實踐——江蘇廣電總臺4K新技術(shù)研究和應(yīng)用[J].現(xiàn)代電視技術(shù),2015(3):50-55.
[3]李衛(wèi)祖,施劍平.淺談4K轉(zhuǎn)播系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代電視技術(shù),2014(11):63-65,105.