《國樂大典》第三季的4K制作

嚴 星

（廣東廣播電視臺，廣東 廣州 510000）

1 節(jié)目簡介

歷經了前兩季的沉淀與打磨，《國樂大典》第三季攜著“國樂正青春”的口號闊步而來。經過精心策劃，新一季節(jié)目實現(xiàn)了全線升級。在保留往季節(jié)目優(yōu)點的同時，推陳出新，從舞美服飾到賽制規(guī)則都引入了全新的理念。本季共13期，最高一期收視率達到0.623%，在全國同時段節(jié)目中排名第4。

2 4K制作

《國樂大典》第三季的錄制地點在廣東廣播電視臺1 600 m2的演播室。該演播室的視頻系統(tǒng)是全國最早一批達到SMPTE ST 2110標準的4K IP系統(tǒng)?！秶鴺反蟮洹返谌镜匿浿乒灿?8個訊道，包含14訊SONY 4300（系統(tǒng)訊道機）、2訊SONY P50（用于軌道）、1訊SONY z580（用于斯坦尼康）以及1訊SONY P1（用于飛貓）。其中，14訊SONY 4300、2訊SONY P50及1訊SONY z580都是4K攝像機；1訊SONY P1為高清信號，通過SONY HDRC 4000變換為4K HDR信號進入系統(tǒng)。導控室如圖1所示。

圖1 導控室

2.1 視頻系統(tǒng)框架

系統(tǒng)采用SMPTE ST 2110標準全IP無壓縮架構，配備兩套核心交換機作為系統(tǒng)路由。兩套核心交換機互為備份，并有兩張切換臺作為系統(tǒng)的主備切換，另有一套基帶系統(tǒng)作為IP系統(tǒng)的備份。

核心交換機路由系統(tǒng)由主備兩套交換機群組成。每套交換機群包括1臺華為CE8850-64CQ脊交換機和3臺華為CE6865-48S8CQ葉交換機。在SMPTE ST 2022-7的無縫切換保護機制下，所有信號源同時有兩路信號經兩套核心交換機到達目的設備。任何一個路由通道出現(xiàn)故障，都可以無縫自動切換到相應的備份路由通道。

IP視頻系統(tǒng)采用與傳統(tǒng)基帶系統(tǒng)相似的“一主二備”的架構，即主切換臺（XVS-8000）、備切換臺（XVS-7000）和交換機（傳統(tǒng)為矩陣）。當兩張切換臺出現(xiàn)故障時，可以用SONY LSM控制面板調度交換機信號，實現(xiàn)簡單的信號制作。

整個IP視頻系統(tǒng)的核心架構為全IP無壓縮4K系統(tǒng)。所有基帶信號都需要通過IMAGIN的SNP或SONY的IPG進入系統(tǒng)并參與制作。所有外來非4K信號需要經HDRC 4000變換后經過SNP轉化為IP信號進入系統(tǒng)。視頻系統(tǒng)框架如圖2所示。

圖2 視頻系統(tǒng)框架圖

2.2 調 光

參考2020年廣電總局發(fā)布的《4K超高清電視節(jié)目制作技術實施指南》［1］和ITU發(fā)布的BT.2408標準，本次錄制過程中，HDC 4300攝像機采用HLG-Live曲線，增益差設為-6 dB，采用觀看高清SDR信號調光。

HDR參考白基準信號電平與顯示亮度的關系為［2］：信號電平幅度為75% HLG時，監(jiān)視器上顯示的白色亮度為203 nit。當選擇HLG-Live曲線、增益差為-5.2 dB時，75% HLG電平映射為SDR電平700 mV。增益差選擇-6 dB（即77% HLG映射SDR 700 mV）的原因是，SDR調光制作HDR時，-5.2 dB時HDR效果略為保守，-6 dB時HDR藝術效果更好。此時，采用SDR調光，信號電平幅度為75% HLG時，監(jiān)視器上顯示的亮度為203 nit，相當于SDR信號電平幅度的90%，即630 mV。

SDR制作時，峰值白電平100%既有操作層面的意義又有校準層面的意義。在波形監(jiān)視器上，100%既是最高電平也是曝光基準，對應拍攝畫面內能顯示的最高亮度的景物。因此，峰值白電平既可以為調光工程師的曝光控制提供參考，也可以用于系統(tǒng)校準。

HDR制作時，參考白電平適用于系統(tǒng)一致性校準，但不便于主觀操作。在波形監(jiān)視器上，75%HLG是定光點但不是最高電平，并不對應拍攝畫面內最高亮度的景物。因此，調光工程師無法判斷75%電平對應哪些景物，也找不到定光點，無法為調光工程師的曝光控制提供參考。

另外，采用SDR調像還有以下優(yōu)點。

（1）提高調光精度。在調光圈時，同樣的曝光量變化在SDR監(jiān)視器上亮度變化很大，在HDR監(jiān)視器上亮度變化很小，因此SDR調光往往更精準。

（2）保證質量。用SDR調光可在確保高清SDR圖像質量的情況下，同時保證4K HDR的圖像質量。

（3）減少視覺疲勞。HDR監(jiān)視器的峰值亮度比SDR高很多，因此調光工程師長時間觀看HDR監(jiān)視器會導致視覺疲勞而影響判斷力，而SDR監(jiān)視器不存在這個問題。

（4）精準控制膚色電平。膚色電平都在SDR范圍內，因此用SDR調光能夠精準控制SDR和HDR的膚色電平。

（5）沿用傳統(tǒng)經驗和習慣。SDR可以使調光工程師的操作習慣和長期積累的操作經驗得以保留。

全景機位畫面如圖3所示。

圖3 全景機位畫面

2.3 黑電平

調光時觀看的是高清SDR信號。RCP上控制的黑電平是高清信號的黑電平，可以通過Black Compress和Black Offset兩種方式調整4K黑電平。Black Compress功能可以自動匹配4K黑電平；Black Offset即黑電平補償，可以通過調整此參數(shù)調整4K黑電平。本季錄制只需要錄制4K信號，因此需要在錄制前把Black Compress功能開啟，然后通過調整Black Offset參數(shù)數(shù)值來調整4K黑電平。

同樣地，HDRC 4000在進行下變換（4K→HD）時也要考慮黑電平補償。特別是4K和HD信號都要錄制時，需要調節(jié)每臺攝像機的高清黑電平、HDRC 4000下變換的Black Offset以及每臺攝像機Black Offset這3個參數(shù)。通過調節(jié)這3個參數(shù)，可以使每臺攝像機的4K和HD信號的黑電平符合標準，且每臺攝像機的HD信號與HDRC 4000下變換后的HD PGM信號的黑電平一致。

2.4 HD SDR上變換4K HDR

飛貓采用高清攝像機SONY P1，其色彩與HDC 4300存在差異，因此在錄制前需要調整SONY P1的色彩匹配和一致性。

HDC 4300為參考攝像機，SONY P1為調整目標攝像機。測試需要的設備如表1所示［3］，色度卡如圖4所示，膚色卡如圖5所示。

表1 測試設備

圖4 色度卡

圖5 膚色卡

測試現(xiàn)場如圖6所示，調整步驟如下。

（1）關閉參考攝像機和目標攝像機的Knee/Auto Knee、White Clip以及DTL（H/V Detail）功能。

（2）拍攝灰度卡，執(zhí)行ABB、AWB，調整光圈使最高電平為700 mV。

（3）拍攝DSC色卡，觀察矢量圖，對比參考攝像機和目標攝像機的相位點，然后調整矩陣矢量的參數(shù)，使SONY P1和HDC 4300的相位點大概一致。

（4）拍攝膚色卡，使用切換臺劃像功能對比參考攝像機和目標攝像機的膚色。

兩臺攝像機本身存在差異，因此無法調整至完全一樣。對比調整后的HDC 4300和SONY P1的矩陣矢量圖，如圖7所示，發(fā)現(xiàn)已經盡可能調到接近。通過對比同一景別圖像（如圖8所示）可以發(fā)現(xiàn)，色彩已經較為相似，相比調整之前有了很大改善。

圖6 測試現(xiàn)場

圖7 矢量圖

圖8 色彩對比

2.5 降 噪

由于HDC 4300攝像機感光元件的限制，暗部畫面會出現(xiàn)一些明顯的噪點，可以通過調整CCU MasterGain和NoiseSuppression這兩個參數(shù)來實現(xiàn)降噪。其中，NoiseSuppression參數(shù)對噪波抑制有很強的作用，一般調整為80。

2.6 HDRC 4000

HDRC 4000主要負責信號的轉換，可以實現(xiàn)4K 12G信號和4×3G信號的相互轉換、4K信號和HD信號的相互轉換以及4K信號的OETF轉換。

當SONY 4300攝像機選擇的光電轉換OETF為HLG-Live時，它的靈敏度將比HLG提升5 dB。此時，HDRC 4000處理上下變化時，需要將AIR MACHNING設置為ON，將HDRC 4000的OETF設置為HLG（var1.2），以保證增益差與攝像機CCU的增益差一致。在選擇場景映射時，應選擇SR映射。此時，高清信號上變換4K信號后再下變換為高清信號時（往返轉換），高清圖像效果具有一致性［4］。映射關系如表2所示。

表2 映射關系

2.7 360°圓形軌道

本季《國樂大典》錄制設置了360°圓形軌道機位，可以對舞臺進行360°無死角運動拍攝，如圖9所示。圓軌上安裝SONY P50 4K攝像機，攝像機機頭輸出12G 4K BNC信號，通過無線傳輸進入HDRC 4000，由SNP轉為IP信號。

圖9 圓形軌道

2.8 軌道機器人

除了圓軌外，錄制現(xiàn)場還配置了一個電動直軌機器人，用來拍攝舞臺表演和觀眾，如圖10所示。機器人安裝了SONY P50 4K攝像機，機頭輸出12G 4K BNC信號，通過光纖傳輸進入HDRC 4000，再由SNP轉為IP信號。軌道機器人可以在滑動過程中360°旋轉，配合節(jié)目內容拍出具有特色的鏡頭畫面。

2.9 富士107倍自動聚焦長焦箱式鏡頭

富士107倍自動聚焦長焦箱式鏡頭可以采用全自動、半自動及手動跟焦方式，并可以設置跟焦區(qū)域，如圖11所示。4K鏡頭的跟焦難度高于高清鏡頭，因此此功能有助于提高攝像師的跟焦效率。此外，該鏡頭具有RBF遠程調整鏡頭后焦功能，可以直接在SONY RCP上調整后焦，不需要到節(jié)目現(xiàn)場根據(jù)尋像器調整后焦，既方便又精準。

圖10 軌道機器人

圖11 富士107倍鏡頭

2.10 錄 像

本季《國樂大典》錄像使用4臺SONY PWS-4500錄制，每臺能錄4路4K信號，共16路4K信號。全IP輸入，編碼格式為XAVC Class300，具體配置如圖12所示。每期錄像的素材量超過30 TB。SONY PWS-4500在錄制的同時通過光纖向后期機房實時推送。

圖12 SONY PWS-4500錄制格式

2.11 真人秀部分

本季《國樂大典》錄制除了主舞臺部分，還有4個空間作為真人秀錄制現(xiàn)場，共有24臺SONY PXW-Z90攝錄一體機和4臺SONY PXW-Z280數(shù)碼攝像機進行拍攝，如圖13所示。

圖13真人秀錄制使用的攝像機

3 結 語

在《超高清視頻產業(yè)發(fā)展行動計劃（2019—2022年）》［5］中，工信部給國內的超高清視頻產業(yè)規(guī)劃了方向并提出了要求，即按照“4K先行、兼顧8K”的總體技術路線，大力推進超高清視頻產業(yè)發(fā)展和相關領域應用。本季《國樂大典》的錄制在攝像機使用方面有新的突破，圖像質量較以往也有了進步。隨著4K超高清技術的不斷發(fā)展和推廣應用，越來越多的電視節(jié)目使用4K技術制作。更高的分辨率、更高的幀頻以及更沉浸式的體驗，使得電視觀眾能直接享受電視技術發(fā)展的成果。