浙江卫视领跑2019‘爱你依旧演唱会4K HDR全景声直播技术在浙江IPTV应用

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2024年7月12日发(作者：)

特

约

专

题

浙江广播电视集团

徐继东 王 江 陈 洁 黄海波

摘 要

文章主要介绍了浙江卫视“领跑2019‘爱你依旧’演

出采用了目前最先进的4K HDR+全景声技术，由浙江广播

唱会”在浙江广电新媒体有限公司IPTV平台4K HDR及

电视集团最新启用的UHD-1号4K/IP超高清转播车承担整

全景声直播的成功实践。本次4K演唱会直播采用了多重安

场演唱会的摄录及导控任务，然后通过现场编码、专线回

全直播技术，融合了HDR高质量输出，配合全景声沉浸式

传、延时、转码、监控、切换等环节，最终在浙江广电新

体验，凭借当前最先进的4K视频及全景声直播技术全方位

媒体有限公司IPTV集成播控平台首次实现了4K HDR+全

提升用户感受。通过本次4K直播活动，深入研究与探索了

景声超高清节目的播出。此次演唱会直播浙江IPTV平台总

4K HDR及全景声直播技术，打造了更完美的超高清视听

收看人数超过100万人次，收视率达1.54%，收视份额占到

体验。

3.86%，相比前一天同时段收视率提升47%，以领先的技术

创新打造了一场领跑业界的视听盛宴，赢得了用户口碑，

取得了良好的社会效益。分析总结此次演唱会4K直播技术

关键词

特点，主要包括以下几个方面：

4K HDR 全景声 IPTV

2018年12月30日，浙江卫视“领跑2019‘爱你依旧’

一 4K全链路安全直播技术

演唱会”在深圳湾体育中心举行，本次演唱会的制作及播

播出安全是直播的基本要求，而4K异地现场直播的安

1

领跑2019“爱你依旧”演唱会4K HDR全景声直播系统链路图

现代电视技术

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2019.4

特约专题

浙江卫视“领跑2019‘爱你依旧’演唱会”制作经验谈

全要求更加高。除了常规的日常安全保障之外，需要考虑更

二 对4K机顶盒的适配测试

多的现场信号安全因素，特点是带宽要求高、实时性强、地

域跨度大、突发情况多。针对本次大型4K异地现场直播提

本次项目启动后，我们对浙江电信现网的十余款4K机

出的高难度挑战，我们进行了多次方案论证，并最终通过多

顶盒进行了为期近两个月的技术测试，机顶盒品牌涉及华

手段的直播安全保障方案，确保了本次演唱会的安全播出。

为、中兴、峰火、创维、海信五个厂家。根据机顶盒的音频、

本次4K HDR全景声直播采用全链路4K解决方案，对

视频解码能力，在HDR、SDR环境下进行了各种参数组合

4K信号处理及回传链路全程采用双活热备模式，具体系统

测试，发现华为、中兴和创维的共五款机顶盒支持

HDR或

架构如图1所示。系统主要由4K HDR编码、信号回传链路、

SDR加全景声播放。根据运营商反馈，这些型号机顶盒是

4K转码延时、4K时移回看、4K垫片、4K信号监测等功能

目前浙江IPTV现网的主流4K终端，因此，测试结果为本

模块组成。4K演唱会信源由现场UHD-1号4K/IP超高清转

次4K HDR+全景声直播提供了用户依据。

播车进行摄像、采集、制作后（包括全景声制作及加嵌），

在测试过程中也发现了当前运营商4K机顶盒在性能上

同时送出2路4×3G PGM信号，经现场主、备4K HDR编

存在较大的差异，如部分4K机顶盒实测仅支持4K SDR和

码器完成视音频编码和全景声透传，输出主、备两路H.265

25P帧率，在视音频总码率高于18M后解码会出现问题。

HDR BT2020 10bit、音频为立体声

+全景声的TS Over IP

特别是对于环绕声的支持也存在较大差异，如部分授权机

信号；通过中国电信（深圳—杭州）两条双活MSTP传输

顶盒即使在透传模式下也不支持环绕声及全景声。以中兴

链路回传至浙江IPTV机房；IPTV平台在4K信号接入环

ZXV10 B860A机顶盒为例，存在B860Av1.1、B860Av1.1-

节，通过切换器完成信源的主、备保护机制，并对回传的现

4K、B860AV1.1-T2 DB等至少三个以上版本，各版本之间

场4K HDR信号，一路进行延时透传，另一路下变换为4K

对于环绕声的支持也存在较大差异。

SDR信号延时输出，完成后接入现有IPTV直播核心系统。

由于纯IP网络方式进行直播，在短距离或小型网络内

三

其服务质量是可以得到保证的，但在远程传输的情况下，

存在着网络状况不稳定和信号时延不确定因素，丢包情况

HDR

技术

编码技术及HDR/SDR同播

时有发生，故本次直播没有采用。本次直播选用了MSTP

4K技术不仅仅是一个分辨率的范畴，随着视频技术从

传输方式，是考虑到该传输方式具有接入方式灵活、带宽

标清到高清，再从高清到超高清的发展，仅仅提升图像尺

大、时延小、保护方式多样、QoS有保障、可靠性高等特点，

寸和像素分辨率已经无法显著提升人们的视觉观感体验。

实践中，在当晚的正式直播中无一丢包，确保了直播信号

实际上，超高清在量化、色域、扫描方式、帧率和显示亮

的稳定流畅。

度等方面都有很大的改变，国际电信联盟（ITU）颁布的标

此次4K直播全链路系统采用了信源、端口、链路、设

准ITU-R BT.2020和BT.2100中就涵盖了这五个维度，如图

备的多级自动备份，通过调试及实践，做到了切换时间小于

2所示。高位深、宽色域和高动态范围都有助于呈现更加逼

1秒。同时为了保证全链路可管可控，信号从

4K转播车输

真出色的画质观感，使得画面能够同时保留亮部和暗部的

出到机顶盒端设置了七级信号实时监测，对视频、音频、码

细节层次。

率、误码等参数实现了全要素的监控，监测结果可随时上报。

本次直播我们采用了HDR HLG技术，HLG曲线由

为确保此次直播内容的安全可控，采用了多

种安全播控措施。一是对现场信号进行延时播出，

延时信号内容同时缓冲在内存与SSD硬盘中，形

成延时内容双备。延时时间可动态设置，本次设

置为10分钟，如在监控点3发现内容有问题，可

以通过时移回看系统进行确认，并根据时间标识

手动切换到垫播信号进行播出；二是用轮播方式

播出演唱会素材，并与浙江卫视高清信号上变换

形成双路垫播机制，在直播过程中可根据需要，

灵活切换信号，最大程度保障播出内容的安全。

2

领跑2019“爱你依旧”演唱会五维度HDR技术应用示意图

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Advanced Television

Engineering

2019/4

Operation & Maintenance

Industry Topics

特

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专

题

BBC和NHK合作开发，其实际上是Log曲线和Gamma

亮度100nit

，在HLG曲线中表示亮度1000nit，差别巨大，

曲线的混合。HDR技术应用面临较多的挑战，主要包括这也是HDR视频直接在SDR电视机上播放时呈现“偏灰偏

HDR视频编码、各种SDR/HDR混合视频源的兼容、终端

暗”现象的原因，同理，直接置标记位，把HDR内容当作

机顶盒/电视机的显示适配等问题。本次直播，除了要使

SDR来显示，会导致显示严重偏色，影响收看。我们使用

用4K HDR进行高质量直播之外，也需要对4K SDR终端色调映射算法就是为了解决这样的问题，目的是使高动态范

进行兼容。围HDR图像能够适应低动态范围SDR显示终端，同时又能

HEVC标准早已加入了对HDR格式的支持，也是本次

够尽可能保持图像细节和颜色等明暗信息，算法针对HLG

4K HDR直播的首选。但是由于HDR信号与SDR信号的

传输曲线的亮度分布特点，基于大量HDR视频中图像的分

截然不同，对于HDR信号需要采用不同的编码策略，且需析，根据亮度对HDR图像进行分段处理，直观上讲就是将

要多消耗20%~25%的码率，才能使得视频画质更优。为了不同区段的亮度进行相应的拉伸或压缩。在色调映射过程中

更好地适应浙江电信IPTV网络性能，经前期大量试验，选对R/G/B三个颜色通道的处理会造成图像饱和度降低，所以

定HDR信号总码率为25Mbps，同时为了在此码率下获得算法也考虑相应颜色映射。视频信号有其独特的时域特性，

更优质的图像质量，我们采用了CPU+GPU混合架构进行如视频一般都包含多个场景，极端情况下明暗场景会快速切

编码和视频加强，其中包括深度学习的视频增强技术，动换，处理不当的话会造成帧间闪烁，降低人们观看体验。我

态亮度调节、色度/饱和度/对比度调节，去块、去噪、锐化、们采用的色调映射算法通过检测HDR视频不同场景的亮度

抗锯齿等技术来提升画质，单块GPU就已经含有数千核的值和对比度，得到每个场景的图像特征，对色调映射算法参

CUDA计算能力，特别适合4K大数据运算，而CPU丰富

数做适当调整，可以适应不同风格的视频输出需要。

的指令集，则适合画质进一步调优，通过混合计算平台的

应用，最终取得了满意的画质效果。

四 全景声技术应用于4K直播

考虑到不同用户的4K机顶盒的解码播出效果不同，并

为了让不同4K用户都能看到精彩的直播节目，4K终端“全

覆盖”技术很关键。在传输发布的过程中，我们不仅保留

了现场编码的原始4K HDR信号，更是通过优秀的色调映

射技术，对原始信号进行针对4K SDR终端的转换与优化，

实现4K HDR信号与4K SDR信号同时高质量播出，如图3

所示。

数字视频信号中一般都有特定的标志位来标识传输

曲线（EOTF），终端设备需要根据该标志位来解析视频信

号，并将电信号还原为光信号在显示设备上呈现，如果标

志位与视频信号不匹配，或者终端播放器无法识别该标志

4

领跑2019“爱你依旧”演唱会全景声在终端播出的音响布置示意图

位时，将电信号还原为光信号的结果会出错，最终显示效

全景声制播让本次4K直播更具技术挑战，它突破了传统

果异常，例如10bit视频中的数字 940 在SDR曲线中表示

意义上5.1、7.1声道的概念，能够结合内容，呈现出动态的声

音效果，更真实的营造出由远及近

的音效。配合顶棚加设音箱，实现

声场包围，展现更多声音细节，提

升观众的观影感受。本次直播，我

们启用了5.1.4全景声直播技术，

给后端提供了沉浸式音频体验。全

景声的制作在现场的UHD-1号4K/

IP超高清转播车内完成，音频内容

加嵌到4K SDI信号中进行输出，

3

领跑2019“爱你依旧”演唱会4K HDR与SDR色调映射效果对比示意图

如图4所示。

（下转第43页）

现代电视技术

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2019.4

特约专题

江苏卫视2019澳门跨年演唱会的制作

2. 图像质量控制

跨年晚会中越来越绚丽的舞台、灯光、大屏、舞美，

很多在高清拍摄中呈现不了的光比、色彩，4K可以最大

程度地还原。江苏台利用多年积累的图像质量控制经验，

与灯光组的视觉工程师合作，根据不同节目场景调整4K

机位HDC-4300的Saturation饱和度参数，并实时对光圈、

黑电平进行跟调，最终4K拍摄画面色彩丰满、色彩还原

一致。

越来越多的特种机位采用4K摄像机，例如跨年微蜘

蛛系统采用的摄像机是Sony FS5M2，它可以输出4K的信

10

HDR Conversion菜单

号，为了与脚架式的超高清机位的色彩和伽马尽量一致，

这里的gain连续可调，当遇到在HDR与SDR的细微曝光

技术团队对摄像机菜单里的伽马曲线、色域、色彩矩阵调

差别，以及想要微调HDR画面曝光时，可以配合使用。

试不同组合。

为了使高清单挂和PGM通过HDRC4000的2个通道

三 结束语

上变换，每个通道可单独调整画面参数，在高清SDR与

4K HDR同时制作时，为保证HDR的曝光，将HD SDR

随着中央广播电视总台、广东台4K超高清频道相继开

的增益降低6dB，同样在SDR上变换HDR的过程中，增

播，我国超高清的制播方向也越来越明确，与高清不同，超

益相应地增加6dB，根据上变换后画面的质量，及时调整

高清涉及到前期拍摄、后期、调色、监看、播出、媒资等系

HDRC-4000 PAINT菜单的选项。在实际的HD SDR到4K

统建设和系统适配。江苏台作为4K制作的先行者，从2014

HDR上变换过程中，发现上变换的4K HDR噪点偏大，以

到2019年在超高清领域不断摸索和历练，在超高清制作、传

及在某一些场景中，尤其是大面积的红蓝光的时候，有明

输、终端等多方面积累了丰富的经验。2019年，中国电信将

显的颜色溢出现象，笔者开启HDRC-4000菜单里的降噪功

集中采购数百万台4K IPTV机顶盒，支持HLG，BT.2020色域；

能并根据画面调整相应饱和度。

各家厂商也推出了支持4K HLG的各类摄像机，本次超高清

HLG的亮度层次范围为1200%，如果有超高亮度的环

HLG制作为一种技术铺垫和准备，4K超高清业务将全面带

境，可配合使用KNEE，一般情况下，不会用到此功能。

动电视台、制作机构、运营商、设备生产企业、图像信号处

在PAINT菜单中有一项HDR Conversion（如图10所示），

理企业和集成商等4K超高清电视产业链各环节的发展。

（上接第56页）

为了满足不同机顶盒的音频解码能力，本次直播采用

将数据拼接成完整的一帧E-AC3数据和对应的时间戳透传

了全景声+立体声双制式播出的方式，其中立体声为第一

输出，然后再复用生成TS的一个音轨。最终，两种音频数

音频，全景声为第二音频。转播车音频系统将音频信号嵌

据打包成音视频混合的UDP

输出信号，实现立体声和全景

入到4K SDI输出链路中，其中通道1、2输出PCM数据，声的同步输出。

通道3、4输出全景声编码数据，编码器首先提取1、2通

道数据进行编码，生成MPEG1L2音频信号，然后再提取3、

五 小结

4通道数据进行拼接透传。

为了保留转播车制作的全景声最原始效果，后续不再

4K时代已经全面来临，对于新媒体而言，提前做好

对全景声做编码或转码，但需要进行拼接处理。3、4通道

4K业务布局已迫在眉睫。浙江卫视“领跑2019‘爱你依旧’

是分离的E-AC3（全景声）音频，遵循标准SMPTE 337M

演唱会”4K HDR全景声直播在浙江IPTV上的成功开展，

打包，我们需要将E-AC3数据通过标准SMPTE 337M解压

为浙江广播电视集团的4K HDR+全景声综合应用积累了宝

出来，在E-AC3的编码数据里解析到E-AC3头信息，获取

贵的经验，也为推进IPTV 4K超高清内容平台建设提供了

对应的帧时长和帧数据长度，根据这两个参数信息，可以

实践方法和技术应用借鉴。

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本文标签： 直播信号技术全景进行