地方電視臺4K 超高清試驗制播平臺技術方案與實施要點

馬 寧

（合肥市廣播電視臺，安徽 合肥 230071）

0 引言

隨著科技的不斷進步和觀眾對高質量視聽體驗需求的不斷提升，4K 超高清技術作為下一代電視廣播標準，逐漸成為電視臺發展的重要方向。地方電視臺作為地域性媒體機構，在滿足觀眾需求、提升競爭力的同時，面臨著如何開設4K 超高清頻道并兼顧現有高清播出的挑戰。文章旨在探索地方電視臺開設4K 超高清試驗制播平臺的技術方案與實施要點。通過深入研究4K 超高清技術的發展現狀和應用情況，結合地方電視臺的實際情況，提出適合地方電視臺的4K 超高清試驗制播平臺方案，并明確實施要點，以便地方電視臺能夠順利推進4K超高清試驗制播平臺建設。

1 地方電視臺4K 超高清試驗制播平臺的技術可行性

在國家對4K 超高清事業發展的政策支持下，地方電視臺專業設備廠家已經提供了較成熟的4K 制播平臺解決方案，為地方電視臺提供了條件。發展4K產業不僅能夠提升電視臺的技術水平和制作能力，還能激活地方電視臺內部制作4K 節目的原動力。

1.1 制作端4K-高清混編的可行性

在地方電視臺的4K 超高清試驗制播平臺的建設中，可以考慮進行4K-高清混編制作。電視臺可以充分利用現有的高清制作系統和資源，有針對性地升級部分系統和新建4K 超高清播出平臺[1]。這樣可以使生產系統具備承載4K 超高清前期拍攝和生產能力，同時滿足超高清、高清混編以及高清編輯的常規后期節目生產需求。這種方式可以節約成本，避免重復拍攝，充分利用現有的人力資源，有助于實現效益最大化。

1.2 4K 超高清試驗制播平臺引入AI 技術的可行性

在4K 超高清試驗制播平臺的建設中，可以依托人工智能（Artificial Intelligence，AI）提高平臺的科技創新性。利用AI 技術進行智能合成，4K 超高清試驗制播平臺可以自動處理綠幕摳像、圖像融合等任務，提高制作效率，減少人工工作量。借助AI 技術可以開發虛擬主播系統，使其能夠根據預設規則和學習算法自動生成語音和表情，自動制作節目[2]。引入AI技術進行實時一致性對比，可以自動檢測和糾正播出畫面的差異，確保畫面質量在不同平臺和設備上的一致性。通過引入AI 技術還可以提高畫面質量，降低人為錯誤率。AI 技術的應用將使4K 超高清試驗制播平臺更具創新性和智能化，為觀眾帶來更好的觀看體驗，提升制作團隊的工作效率和準確性。

1.3 播出端4K 超高清播出系統的多樣化選擇

播出端4K 超高清播出系統有多種選擇，如4×3G 系統、12G 系統以及無壓縮網際互連協議（Internet Protocol，IP）系統等[3]。系統架構可以根據地方電視臺自身的技術條件和發展規劃進行確定，如可以選擇傳統廣電邏輯的架構，也可以采用全互聯網技術（Internet Technology，IT）化或虛擬化架構。隨著技術的不斷發展，全IT 化的播出系統架構成為未來的發展趨勢，要求播控值班員和技術骨干具備更豐富的網絡知識儲備。地方電視臺可以根據自身的技術條件和發展規劃選擇合適的技術方案[4]。初次嘗試4K超高清時，地方電視臺可以選擇比較保守的4×3G或12G 傳統架構的視音頻系統，輔以無壓縮IP 系統，逐步積累IP 系統網絡知識。這種方案的造價較高，但可以穩步向IP 系統過渡。若地方電視臺具備較強的技術能力，也可以以IP 系統為主，實現產品虛擬化和國產化，并以12G 系統作為輔助。這種方案既具備IP 靈活的信號交換特點，又能充分利用數字串行接口（Serial Digital Interface，SDI）系統的優勢[5]。

2 地方電視臺4K 超高清試驗制播平臺的技術方案

針對地方電視臺的自身情況，地方電視臺4K超高清試驗制播平臺建設需要從軟硬件配置、系統架構、信號處理以及存儲管理等方面出發，充分考慮4K 超高清素材的特點和要求，以確保良好的制作和播出效果。地方電視臺要結合實際預算和技術能力，選擇適合自身的解決方案，逐步推進4K 超高清試驗制播平臺建設。

2.1 4K 傳輸技術方案

地方電視臺4K 超高清試驗制播平臺應用的4K 傳輸技術可以考慮以下3 種。一是利用高速寬帶網絡進行4K 節目傳輸。使用傳輸協議，如實時傳輸協議（Real-time Transport Protocol，RTP）、用戶數據報協議（User Datagram Protocol，UDP）或者實時消息傳輸協議（Real Time Messaging Protocol，RTMP）等，將4K 內容通過網絡傳輸到播出終端。二是利用衛星傳輸技術將4K 節目傳輸到各個播出站點。地方電視臺可以選擇與衛星通信運營商合作，通過衛星鏈路進行高質量的4K 信號傳輸。三是利用光纖網絡進行4K節目傳輸。地方電視臺可以建設自己的光纖網絡，或者與當地電信運營商合作，通過租用光纖線路實現4K 信號的傳輸。此外，地方電視臺可以結合多種傳輸方式，根據不同的場景和需求進行靈活選擇。例如，可以使用IP 網絡傳輸4K 節目到主站，然后通過衛星鏈路或光纖網絡傳輸到各個播出站點。

2.2 4K 編碼和解碼技術方案

選擇高效的4K 編碼和解碼技術，確保在傳輸過程中能夠保持較高的視頻質量和較低的帶寬占用率。首先，選用自適應碼率技術，根據觀眾的網絡帶寬和設備支持情況，動態調整視頻的分辨率和碼率。超高清試驗制播平臺同時生成多個不同分辨率的視頻文件，以適應不同設備和網絡條件下的播放需求。對于支持4K 設備的觀眾，可以提供平滑地從4K 切換到高清的策略。當觀眾的網絡帶寬下降或設備不支持4K 播放時，系統也可以自動切換到適合的高清分辨率，保證觀看的連續性。

2.3 網絡帶寬和存儲需求評估方案

在地方電視臺的4K 超高清試驗制播平臺建設中，需要評估地方電視臺的網絡帶寬和存儲容量，確定其是否滿足4K 信號的傳輸和存儲需求。評估地方電視臺4K 超高清試驗制播平臺的網絡帶寬和存儲需求時，需要了解地方電視臺的4K 節目數量、節目時長以及預計同時在線觀看的人數，根據4K 視頻的碼率和分辨率計算每個觀眾需要的帶寬，同時結合存儲周期和每個4K 節目的文件大小，估算總的存儲需求。在進行網絡帶寬和存儲需求評估時，還需要考慮觀眾使用的設備類型、分辨率、節目更新頻率、技術發展趨勢等，通過評估確保4K 超高清試驗制播平臺正常運行。

2.4 軟件系統和管理方案

建立適合地方電視臺的4K 超高清試驗制播平臺的軟件系統，包括節目采編、排播管理、內容存儲等功能模塊，同時制定相應的管理方案，確保4K 節目制播過程能夠高效、穩定。節目采編模塊需要支持導入4K 視頻，提供基本的視頻編輯和剪輯功能，包括裁剪、合并、調整畫面等操作，提供豐富的視頻特征和過渡效果，支持添加字幕和標注等。排播管理模塊需要提供節目排期功能，支持廣告的插播和調度，支持直播和錄播功能。內容存儲模塊需要提供節目存儲和管理功能，優化存儲空間的利用，定期對節目素材和數據進行備份。系統監控和管理的過程中需要實時監測系統的運行狀態，一旦系統出現故障或異常情況時，及時發出報警并采取相應的處理措施，以確保系統穩定運行。此外，需建立用戶權限管理系統，確保不同用戶有不同的權限和訪問級別，保護系統的安全性和數據的機密性。

3 地方電視臺4K 超高清試驗制播平臺技術方案實施要點

基于對地方電視臺4K 超高清試驗制播平臺的技術方案分析，總結高清試驗制播平臺的技術方案實施要點。

3.1 資源評估與規劃

第一，地方電視臺在開設4K 超高清試驗制播平臺前，需要進行全面的資源評估和規劃，如評估地方電視臺現有的技術設備和基礎設施、人力資源、財務狀況、預算情況、現有的節目內容資源、電視臺的物理空間等。根據評估結果，地方電視臺制定技術資源的升級和采購計劃，確定所需的服務器、存儲設備、編碼器等硬件設備，確保其兼容性和可靠性。第二，各地方電視臺需要確定自身所需的人員數量和專業技能，積極進行人員招聘或內部培訓，以確保有足夠的人才來支持4K 超高清試驗制播平臺的運行和管理。第三，地方電視臺需要制定財務預算和資金籌措計劃，確保有足夠的資金用于購買設備、系統的運維與維護、節目內容的采集和制作等。第四，地方電視臺需要確定如何獲取和管理4K 超高清節目內容資源，包括與制片方、廣告商等的合作，以及自主制作和采集等。第五，地方電視臺需要確定所需的物理空間，并進行合理布局和規劃，以滿足設備安裝、節目制作和存儲等需求。

3.2 技術選型與系統升級

在建設地方電視臺4K 超高清試驗制播平臺的技術方案中，需要根據實際需求和預算，選擇合適的技術方案?？紤]到視頻文件較大，可以選擇先進的視頻壓縮編碼標準，如H.265、HEVC 編碼，以實現高效的存儲和傳輸。選擇適合存儲4K 超高清視頻的存儲設備，如高容量硬盤陣列或云存儲服務?？紤]采用存儲管理技術，如磁盤陣列（Redundant Arrays of Independent Disks，RAID）、數據壓縮和去重等，以提高存儲效率和可靠性。評估當前網絡帶寬情況，確保有足夠的帶寬傳輸4K 超高清視頻。選擇適合的傳輸協議，如流媒體網絡傳輸（HTTP Live Streaming，HLS）協議或自適應流媒體傳輸（Dynamic Adaptive Streaming over HTTP，DASH）協議等，以實現流暢的視頻傳輸和自適應碼率。選擇功能強大、易用性好的視頻編輯和剪輯軟件，以滿足節目制作的需求?？紤]到4K 超高清視頻的處理需求，選擇支持高分辨率和多軌道編輯的軟件，如Adobe Premiere Pro、Final Cut Pro 等。根據需要選擇適合的直播和錄播技術方案?？紤]使用專業的視頻采集卡或設備進行實時直播，同時選擇可靠的錄播設備來存儲和回放節目。根據需求和預算設計合理的系統架構，包括服務器、編碼器、調度器等硬件設備的選擇，確保設備兼容性和性能能夠滿足4K超高清視頻的制播要求。

3.3 編輯與制作流程優化

在建設地方電視臺4K 超高清試驗制播平臺的技術方案中，編輯與制作流程的優化是關鍵。第一，需要建立規范化的編輯與制作流程，明確每個環節的任務和責任，確保團隊成員之間協作順暢。第二，制定標準操作規程和模板，統一節目制作的風格和質量標準，并利用數字化工具和軟件來簡化和自動化編輯與制作流程。例如，使用專業的視頻編輯軟件、色彩校正工具和特效軟件等，提高編輯和制作效率，增強節目的視覺效果。第三，采用協同工具和平臺，方便團隊成員之間實時溝通和文件共享。第四，通過云存儲和在線協作平臺，實現多人同時編輯和制作，提高團隊的協作效率。第五，分析編輯與制作流程中的瓶頸和冗余步驟，尋找優化的空間。第六，通過重新設計工作流程，減少不必要的環節和手動操作，簡化流程，提高效率。

4 結語

建設地方電視臺4K 超高清試驗制播平臺的技術方案涉及諸多要點，包括設備升級與優化、網絡帶寬提升、編輯與制作流程優化、存儲與備份策略以及人員培訓與技術支持等。通過實施這些要點，地方臺電視可以提升節目制作的質量和效率，為觀眾提供更好的視覺體驗。在技術方案的實施過程中，需注重整體規劃與資源配置，確保各項技術措施的協同配合。