愛游戲最新app下載,8K 超高清電視在北京冬奧會的應用實踐

摘 要:按照“科技冬奧 8K 看奧運”的目標要求,中央廣播電視總臺依托超高清視音頻制播呈現國家重點實驗室,圍繞 8K超高清電視制作、播出、傳輸和呈現全鏈路開展科技創新,在北京冬奧會開幕前完成全新的 8K 超高清電視技術體系建設,于 2022 年 1 月 24 日正式開播 CCTV-8K 頻道,在全球首次實現了 CCTV-8K 頻道進網入戶和百城千屏 8K 公共大屏展播。本文詳細分析 8K 超高清電視在北京冬奧會的應用實踐。

本文著錄格式:姜文波,藺飛 .8K 超高清電視在北京冬奧會的應用實踐 [J]. 中國傳媒科技,2022(04):15-20.

作者簡介:姜文波(1963-),男,江西,正高級工程師,中央廣播電視總臺,研究方向:廣播電視技術 ;藺飛(1983-),男,河北,高級工程師,中央廣播電視總臺研究方向:廣播電視技術。

中央廣播電視總臺(下簡稱總臺)用最先進的 8K 超高清制作技術、最新穎的 8K 超高清電視傳播手段,完美呈現了北京冬奧會無與倫比的精彩,充分詮釋更高、更快、更強、更團結的奧林匹克創新精神,為世界奉獻了一屆精彩、非凡、卓越的冬奧會。8K 超高清電視直播和重播覆蓋北京冬奧會開閉幕式及重點賽事,如此大規模 8K 超高清電視技術應用在全球范圍內也屬首次,開啟了重大體育賽事 8K 超高清電視轉播和傳播的先河,得到國際奧委會和奧林匹克廣播服務公司(OBS)的高度贊譽,OBS首席執行官伊阿尼斯指出:“在總臺的支持下,我們也使用了 8K 技術,這是未來的轉播方式?!?/p>

總臺與 OBS 深入合作,采用世界最高 8K 技術標準,使用新建的 A 級 4K/8K 超高清轉播車(A6)承擔北京冬奧會開 / 閉幕式 8K 公共信號制作任務;使用 2 套大型4K/8K 超高清箱載式 EFP 系統,分別承擔速度滑冰和自由式滑雪 / 單板滑雪大跳臺 8K 公共信號制作任務。

北京冬奧會 8K 公共信號制作,打破了國外團隊冬奧會冰雪項目轉播長期的技術壟斷,是參與國際傳媒市場競爭與合作的重要實踐,同時也體現了總臺全球領先的超高清技術能力,成為世界 8K 超高清產業發展的里程碑。

2022 年 2 月 4 日晚 8 時,舉世矚目的北京第二十四屆冬季奧林匹克運動會開幕式在國家體育場隆重舉行。2月 20 日北京冬奧會隆重落幕,讓世界再一次見證了“中國式浪漫”。

受 OBS 邀請,總臺新建成的 UHD A6 超高清轉播車承擔開閉幕式 8K 公共信號制作任務,向全世界各媒體進行 8K 信號轉播。UHD-A6 超高清轉播車采用全 IP 架構,使用專業領域國際最新的 SMPTE2110-20/30 標準作為視音頻信號的 IP 傳輸協議,轉播車調音臺采用主、備調音臺設計,可實現最高標準的 8K HDR 和 5.1.4 全景聲制作。

開閉幕式現場參與 8K 節目制作共 16 路信號,包括7 個有線K 超高清訊道攝像機,其中國家體育場內 6 個機位、TVS(外景演播室)樓頂 1 個景觀機位;接入由OBS 提供的 6 路 4K 信號、2 路 4K 插播信號及 1 路高清字幕信號,統一變換為 8K 參與節目制作。轉播車主備鏈路均為 IP 流信號,分別是主路切換臺制作信號和備路 IP網關切換信號通過主備光纖無壓縮傳送給主控機房,開 /閉幕式 8K 公共信號轉播系統流程見圖 1。

現場的 8K 攝像機中,首次使用了總臺聯合國內廠家研制的 8K 超高清便攜 ENG 攝像機作為外景機位(見圖2)。該攝像機采用 35mm 全畫幅 8K CMOS 圖像傳感器,并支持現有廣電標準的 BT2020 廣色域與 HLG 曲線G 基帶輸出,完美適配 8K 轉播系統。作為鳥巢外景機位,國產 8K 攝像機體積小、架設方便,用于景觀和焰火畫面的拍攝。

為確保 8K 制作的高質量,總臺技術團隊統一于 1 月21 日進駐閉環管理,嚴格按照北京冬奧會總體技術方案要求,全面落實安全播出和網絡安全要求,全方位開展轉播系統設備架設及技術調試工作,協同各工種,積極配合 OBS,有序開展轉播系統加電測試、8K 轉播系統主備路視 / 音頻信號傳輸測試、OBS 技術運行中心(TOC)預定信號路由及內容確認、字幕信號對接、攝像機參數匹配調整等一系列技術測試工作。先后完成 1 月 27 日、1 月 30 日、2 月 2 日三次開幕式全要素演練。

速度滑冰的比賽場地位于國家速滑館“冰絲帶”,速度滑冰項目共設 10 個小項產生 14 塊金牌,是北京冬奧會產生金牌數量最多的單個場館。大道速滑 8K 轉播系統 1 月 28 日開始設備入場搭建。系統從 2 月 5 日至 19日共運行 15 天,轉播大道速滑的全部賽事。

速度滑冰 8K 轉播系統是在與 OBS 和北京奧組委協調下,最后一刻才確定下轉播計劃和轉播方案。由于時間緊迫,系統的機房只能在原清廢中心搭建。經過總臺團隊的協調努力,速度滑冰 8K 轉播系統于 2 月 5 日,在所有 8K 賽事轉播中最先成功進行了 8K 直播。

總臺新建的一套 8K 超高清 EFP 系統完成此次公共信號制作任務。同樣基于 8K IP 化架構實現 8K HDR 和5.1.4 全景聲制作。

速度滑冰 8K 公共信號制作現場共使用 6 臺 8K 訊道攝像機,其中 5 號機和 6 號機采用國產 8K 超高清廣播級 EFP 攝像機(見圖 4)。該攝像機由總臺聯合國內廠家自主研制,全部采用國產元器件,其技術指標與技術參數符合 8K 國際標準。比賽現場國產 8K 攝像機和進口索尼 8K 攝像機搭配使用進行節目制作,完美地完成了 8K 直播任務,而且其呈現的細節豐富、美輪美奐的影像效果,得到了 OBS、NHK 等國際電視同行的贊揚。

除常規攝像機外,“獵豹”高速軌道攝像機、錐桶攝像機、“魚竿”攝像機、飛貓等特種拍攝設備也接入制作系統,同時 OBS 提供的 HD 字幕包裝信號、4K 信號、系統內部的 8K IP 信號、8K 基帶信號等眾多格式的信號需要完成上變換、2SI-SQD 轉換、基帶 -IP 轉換等一系列歸一化處理,并精心調校各類型信號的色彩表現和亮度控制,使之呈現出統一的高質量畫面。

速度滑冰 8K 轉播系統在 15 天的轉播中,共直播了25 場精彩賽事,為觀眾們提供了超高分辨、廣色域、內容精彩靚麗的賽事觀賞體驗。

總臺派出 8K 超高清箱載轉播系統(UHD-EFP4)作為滑雪大跳臺項目 8K 公共信號制作系統,轉播地點設置在石景山首鋼大跳臺。

北京冬奧會期間,自由式滑雪大跳臺 / 單板滑雪大跳臺賽事在北京首鋼滑雪大跳臺舉行。共 13 路信號參與節目制作,包括有線K 超高清訊道攝像機 6 路,8K 慢動作插播信號 2 路,AI 時間切片系統 1 路,接入 OBS 提供的 4K 外來信號 4 路,均通過 12G 光傳經過轉換網關轉換成 IP 流再上變換為 8K 信號參與制作。

由于攝像機及拾音話筒分布于整個賽場,氣候極寒,設備搭建及技術保障難度大。為確保極寒環境下轉播設備的正常工作,技術團隊為設備定制了防寒服。確保攝像機和鏡頭在低溫下正常使用。

大跳臺 8K 系統首次應用總臺研制的國產 8K 超高清IP 凈切換交換機,作為滑雪跳臺 8K 轉播系統的應急切換系統。該系統是國際上首個基于交換機的 8K 超高清視頻凈切換系統,支持多種格式視頻凈切換和超高清 4K/8K多分辨率,可實現無縫轉換,切換端到端時延一幀以內,輸出圖像不夾幀、不黑場、不卡頓。

同時為給觀眾呈現更準確的大跳臺技術分析畫面,總臺自主研發了超高清 AI 時間切片系統,實時精準還原滑雪跳臺運動員技術動作(見圖 6)。該系統基于 4K/8K超高分辨率視頻信號,使用人工智能深度學習算法,結合視覺暫留技術、圖形學、圖像學及自動化控制技術構成 AI 圖像處理系統,實時將滑雪運動員技術動作從視頻背景中快速分離,通過數據分析和二次包裝,實現逐幀呈現和提煉放大的“時間切片”數據可視化呈現效果。只需 15 秒就能完成技術動作剝離運算和時間切片包裝渲染,充分滿足電視直播實時性需求。

總臺復興路辦公區建設了全 IP 電視信號交換調度系統,在首都體育館搭建了 8K 包裝轉播系統,在復興路辦公區建設 8K 包裝播出演播室,在光華路辦公區適配 8K編輯制作,全流程全體系支撐 8K 超高清信號交換和節目制作??偱_ 8K 冬奧直播超 100 小時,節目總時長超過200 小時。

總臺以華為 NE8000-X8 系列路由器為核心交換設備,自主研發了全 IP 電視信號交換調度系統,并在 2022年 1 月建成投產,有力提升了總臺在外場傳輸、信號接入及信號制作等方面的高效、高質、便捷的交互能力。該系統符合 SMPTE 2110、2022-7 的標準,遵循總臺 8K超高清電視節目制播相關規范,全面實現了包括鳥巢開/ 閉幕式、國家速滑館、首鋼大跳臺、首體花滑館等 4 個賽場 8K 信號自冬奧會總臺 IBC(國際廣播中心)到制作系統、播出系統全鏈路無壓縮的高帶寬 IP 化傳輸,完成總臺 8K 播出信號與光華路辦公區、北京飯店非持權轉播商新聞中心、冬奧會 IBC 區域的信號傳輸工作。北京冬奧會期間,該系統運行平穩,圓滿完成冬奧會 8K 信號傳輸與分發任務。

該系統采用全 IP 化傳輸技術,打通傳統制播系統間傳輸壁壘,形成全臺、跨域的全網化制播信號調度和分發體系。在信號調度交換網絡內,通過物理切片的方法,實現超高清、高清視頻、音頻、PTP 同步、控制信號的混合傳輸,實現全媒體一網化全臺信號調度分發。同時引入 SDN 的系統架構,使用自主研發基于國產 NP 芯片的媒體制播網 IP 路由交換設備和自主開發的 SDN 控管監軟件系統實現跨域、跨系統的 IP 級聯。系統采用精確的調度流表控制、無阻塞調度、組播 NAT(組播地址轉換)、資源占用動態預測技術、可定制的細分類運行策略技術,實現了全系統、全流程信號的可管、可控、可監。

這是世界首套 8K/4K/HD 全 IP 電視信號交換及調度系統,也是中央電視臺自成立以來使用的首套國產電視信號交換及調度系統,填補了我國在超高清電視制播關鍵裝備的空白,標志著我國在世界超高清電視裝備制造取得重大突破。

短道速滑 / 花樣滑冰項目在首都體育館舉辦。8K 公共信號由 NHK(日本放送協會)承擔制作,總臺技術團隊派出一輛 8K 轉播車(由北京超高清協同中心提供)完成 8K 的節目包裝和 PGM 信號制作。此種方式是在 NHK制作的 8K 公共信號的基礎上進行字幕和慢動作精彩回放等操作來完成節目包裝并制作最終 PGM 信號,用 8K 等新技術載體盡力呈現我國運動健兒的精彩表現。

現場設置 2 臺 8K 訊道攝像機,配置 2 個 8K 廣角鏡頭;系統接收 2 路外來信號,來自 TOC 的 8K dirty PGM(主備路);再配合國產 8K 慢動作回放系統,做到全流程 8K 制作;音頻部分采用收取 NHK 8K PGM 的 22.2 三維聲下混到 5.1.4 全景聲來進行制作。

除現場 2 臺 8K 訊道攝像機外,系統內還接入了 2 路由 TOC 提供的 8K dirty PGM 信號。為了不損失 8K 信號質量,使用 8K 光信號傳輸和光電轉換設備,部署在 NHK EFP 機房,將 4x12G 基帶信號轉換成光信號,傳輸至TOC,最后傳輸到轉播車光端收。由于 NHK 提供的信號為 59.94p,在 50p 系統中運動鏡頭會出現拖影現象,所以特別采用具備運動補償功能的幀率轉換設備,有效降低最終節目信號中運動鏡頭的卡頓延遲,提高畫面質量。慢動作回放也采用國產廠商的原生 8K 慢動作回放設備。在比賽當中出色地完成了實時慢動作和賽后集錦的播放任務。

由于首都體育館光纜資源有限,采用 JPEG XS 壓縮編碼格式對 8K 信號進行淺壓縮處理,減小視頻流帶寬占用。視頻信號編碼壓縮成 XS 流,音頻信號不壓縮重新封裝成 SMPTE 2110-30 的音頻 IP 流,主備 IP 流經光纖輸出到前端主控的路由器和信號聚合設備,經 TOC 傳送回總臺電視總控 8K/4K/HD IP 信號交換及調度系統,為CCTV-8K 頻道包裝的播出演播室提供信號。

為完成 8K 冬奧各類型節目制作,總臺將網絡制播系統的采集、存儲、編輯、合成、傳輸、歸檔等經典流程與 8K 進行適配,同時與節目生產系統、內審系統、UQC系統、媒資系統、播出系統等上下游系統逐一進行適配和調試,將 8K 節目制作流程常規化,為本次冬奧會的8K 節目制作做好了充足的技術準備。

冬 奧 8K 編 輯 制 作 全 流 程 采 用 了 JPEG XS 編 碼、2Gbps 碼 率、MXF 封 裝、16 軌 音 頻, 相 較 于 4×XAVC的編碼格式而言,在同等觀看質量下具有延遲低、計算復雜度低等優點,同時 JPEG XS 對一段視頻只有一個物理文件,可以降低素材文件存儲、傳輸和管理的復雜度,提高收錄及編輯的穩定性和可靠性。

超高清編輯制作系統的 8K 素材來源主要有兩個方面,一是,在總臺復興路辦公區的 8K 頻道包裝播出演播室部署了 2 通道的 8K 收錄系統,通過與光華路辦公區之間的專線直接回傳至核心存儲系統;二是,前方 IBC 移動外場系統,將前方 5 路 8K 收錄素材通過文件同步服務器經前后方 40G 專線擺渡至光華路辦公區存儲池。在多路收錄信號的支持下,保證了比賽內容的完整性,節目編輯人員在素材挑選上也有了更多的選擇。

本次冬奧會相關的 8K 制作任務共 82 條,分配在《頂級賽事》和《8K 超高清萬象》兩個 8K 欄目之中,其中《頂級賽事》分配 62 個制作任務,《8K 超高清萬象》欄目分配 20 個任務,包括 9 個中國隊獲得金牌的頒獎儀式。北京冬奧會期間,根據每天的賽事內容,對應相應的節目代碼進行制作。使用收錄的 8K 比賽畫面和現場聲音,配合 4K 的解說聲音,完成賽事重播節目制作。頒獎儀式的制作,使用 ENG 拍攝的 8K 單機素材,通過前場系統將素材傳入后場存儲池中進行上載和編輯。

北京冬奧會前場回傳至總臺超高清制作系統收錄的8K 素材約 262 小時,冬奧直播和錄播節目總時長超過200 小時。

2022 年 1 月 26 日,總臺正式開播了 CCTV-8K 超高清電視頻道,CCTV-8K 信號通過中國廣播電視干線網接入北京歌華有線電視網和廣東有線電視網,面向家庭用戶提供 8K 超高清電視服務;與此同時,為讓更多的人看到 8K 冬奧盛況,總臺啟動“百城千屏”推廣活動,在全國 120 多塊 8K 大屏同步播出 CCTV-8K 信號,廣大人民群眾能真正看到纖毫畢現、絢麗多彩的北京冬奧會。

CCTV-8K 電視頻道作為全球首個通過網絡播出的8K 超高清綜合性頻道,目前每天播出 16 個小時。該頻道播出的主要內容包括紀錄片、體育、文藝等類型的超高清電視節目,同時承擔國內外重大活動、賽事轉播的超高清信號播出。該頻道在 2022 北京冬奧會期間總播出時長 451 小時,其中,北京冬奧會開閉幕式、短道速滑、花樣滑冰、速度滑冰、自由式滑雪大跳臺、單板滑雪大跳臺等賽事直播 95 小時,精編賽事、頒獎典禮等冬奧節目錄播 356 小時。

新建的 8K 超高清電視播出系統采用全 IP 架構,具備 1 個主頻道、1 個個性化頻道(2022 年年底將擴建到10 個性化頻道)和 1 個虛擬頻道的播出能力。該系統的建成推動了 8K 超高清技術標準的落地,攻克了 8K 高幀精度控制、IP 信號調度監管等難點問題,實現了核心設備和系統軟件國產化。

8K 超高清節目播出平臺支持 8K 超高清文件錄播和8K 超高清信號直播,具備多通道并行的節目播出能力,可支持多地的個性化播出。8K 超高清節目播出平臺包括業務應用服務系統、IT 支撐系統和視音頻支撐系統。

播出業務應用服務系統包括播出編排、播出整備、播出控制等應用程序,可依照播出單據實現 8K 超高清節目文件的自動化備播流程,實現對 8K 超高清播出視頻服務器的文件解碼播出、信號切換與圖文包裝疊加等功能的自動化控制,完成對視音頻信號系統的調度控制。

播出 IT 基礎支撐平臺主要由存儲、服務器、工作站、虛擬化平臺、安全設備、基礎網絡等模塊組成。播出系統信息安全按照相關等保要求進行建設,在邊界安全、網絡安全、主機安全、應用安全、數據安全等方面實施管控,確保系統在安全可信的環境中穩定運行。

播出視音頻支撐系統可實現外來信號歸一化處理、播出文件解碼播放、信號技術監看、系統集中監看等信號處理和監看能力;系統配置末級切換設備,可用于系統末級信號的應急切換;系統配置統一的精準時間基準。系統具備 IP 化播出能力,支持 8K 超高清電視實時信號的播出。

8K 超高清電視 IP 集成分發平臺面向公共 8K 大屏幕提供 8K 超高清電視節目的個性化發布及大屏端的解碼終端管理。

該平臺基于 IP 信號構建多級播出管控分發框架,平臺全部基于國產自研軟硬件實現,在中心端實現 8K 主頻道信號和個性化頻道信號的分發調度,在邊緣端實現終端管理和數據采集。8K 超高清電視 IP 集成分發平臺可支持 8K AVS3 節目流的調度分發,實現 8K 超高清電視節目在各省個性化分發及大屏端解碼播放,視頻編碼碼率為 120Mbps。

節目流調度系統為 IP 化主備鏈路,可實現應急選切功能。節目流監聽監看可對媒體調度矩陣的所有節目流信號進行碼流分析及報警。節目流經調度后,通過運營商光纜專線進行傳輸分發。提供光纜專線傳輸服務的運營商負責該專線的日常運行維護,確保信號的全程安全傳輸。專業解碼終端支持雙路 8K IP 流接入。自動檢測主路視頻流中斷時切換備路輸出;自動檢測主備路視頻流同時中斷時輸出本機預存測試畫面。

專業解碼終端主要應用于連接室外及室內的 8K 大屏幕或 8K 電視機等顯示設備。解碼終端支持將本機的實時運行數據、安全認證信息、流監控數據、抽幀畫面通過運營商專線回傳綜合管控系統。

綜合管控系統完成與專業解碼終端的數據交互以及系統的監控匯聚展示。通過將 IP 地址和專業解碼終端MAC 地址綁定,實現對專業解碼終端的可控授權。系統具備抽幀比對功能,將回傳抽幀圖片和平臺內輸出信號的抽幀圖片進行比對,保證播出內容的一致性。系統具備集中監看功能,依據平臺策略和大數據分析,實現人機交互的智能化運維管理。

8K 超高清節目 AVS3 編碼壓縮平臺支持多路 8K 超高清節目的編碼壓縮,該系統包含多個獨立的 AVS3 編碼通道。編碼壓縮后輸出 TS/IP 節目流經 8K 超高清電視IP 集成發布平臺調度后送下游用戶。該編碼平臺采用我國自主技術、國內獨立研發、面向 8K 超高清應用的全新一代 AVS3 視頻編碼標準,遵循《信息技術 智能媒體編碼 第 2 部分:視頻》(T/AI 109.2—2020)的技術要求;音頻采用 5.1 環繞聲編碼。這一創新應用也將全面帶動我國自主技術 AVS3 編碼標準的產業化發展。

CCTV-8K 頻道通過中國有線電視干線網送至全國各地有線電視網,并接入北京歌華和廣東有線K 超高清電視頻道服務,CCTV-8K 在總臺前端編碼、網絡運營商傳輸和用戶終端解碼均采用 AVS3 編解碼標準,首次實現了我國自主視頻編碼標準端到端全鏈路傳輸。

為滿足廣大人民群眾通過 8K 超高清電視看冬奧的要求,總臺啟動 “百城千屏”超高清公共服務平臺建設,將 CCTV-8K 超高清頻道傳送到北京、上海、廣州、深圳、天津等全國 30 多個城市,以及冬奧高鐵專列上的清河、延慶、太子城、崇禮 4 個車站 120 多塊超高清大屏,進行了冬奧賽事展播。8K 超高清技術帶來的細膩清晰的賽場精美畫質,為廣大人民群眾奉獻視覺上的極致感受。

針對在公共場所看大屏電視聽不到伴音這個難題,總臺研發了“百城千屏隨身聽”電視伴音傳播系統,觀眾可通過下載“百城千屏隨身聽”小程序,通過手機收聽到 CCTV-8K 超高清頻道伴音。該系統通過手機定位信息確定大屏,手機收聽到的伴音與大屏播放的 8K 超高清視頻時延控制在 120ms,如果由于手機播放造成聲畫不同步,可通過小程序進行微調?!鞍俪乔岭S身聽”業務場景見圖 15。

作為“技術 + 賽事”的創新,“百城千屏”推廣應用是全球首次規?;瘧?8K 技術進行開幕式直播和賽事轉播,讓“8K 看冬奧”走近大眾,“零距離”向公眾展示 8K 冬奧精彩,開辟共享科技冬奧的新場景。

通過 2022 年北京冬奧會的 8K 超高清應用與實踐,中央廣播電視總臺依托超高清視音頻制播呈現國家重點實驗室,在超高清節目制作、信號交換、編碼傳輸、用戶服務全鏈路開展技術攻關取得突破,并成功地推進核心設備國產化,構建了國際領先的 8K 超高清電視制播平臺。采用 8K 超高清電視頻道進網入戶和“百城千屏”超高清大屏推廣落地相結合的方式,創新了 8K 超高清電視的傳播服務體系,探索建立全新的超高清電視傳播模式,引領世界超高清電視快速發展。

發表評論

您的電子郵箱地址不會被公開。