中央广播电视总台E16 4K超高清演播室制作技术特点综述

4K 超高清是继视频数字化、高清化之后新一轮重大技术革新，本文主要围绕中央广播电视总台4K 超高清体系建设、技术创新和节目应用方面进行介绍，并对4K 超高清技术发展趋势进行了预测。

4K 超高清 IP 技术 三维声 智能联动2012年国际电信联盟颁布4K 超高清晰度电视技术标准，标志着4K 超高清技术成为全球高清化后的发展方向。

高清向超高清技术的发展不仅提高了电视图像的清晰度，同时在色域、量化深度、动态范围、帧率等多个维度得到全面提升，给用户带来更加丰富的视觉体验。

2014年巴西世界杯4K 转播、2016年里约奥运会4K 制播试验、2018年平昌冬奥会4K 公共信号制作均取得了极大成功，从而激发了广大用户对超高清电视观看热情，全面带动了超高清电视终端市场的发展。

2017年11月我国发布了广电行业首个超高清电视标准GY/T 307-2017《超高清晰度电视系统节目制作和交换参数》，规定了超高清电视基础性系统参数；2018年1月广电行业相继发布了GY/T 315-2018《高动态范围电视节目制作和交换图像参数值》和GY/T 316-2018《用于节目制作的先进声音系统》，规定了高动态范围图像和三维声制作相关参数值，这一系列标准颁布全面推进了我国超高清电视技术的快速发展和应用。

一 总台4K 超高清发展规划和进程中央广播电视总台在2018年初制定了4K 超高清发展规划，计划在四年内分三期完成总台4K 超高清系统的建设。

2018年3月发布实施了《中央广播电视总台4K 超高清电视节目制播技术规范》和《中央广播电视总台4K 超高清播出格式MXF 文件规范》，规定了4K 电视节目从采集制作到播出分发各环节的技术要求；5月发布实施了《基于规范》，规定了收看4K 节目的家庭影院配置要求和4K 超高清节目制作声道管理，这些规范制定为4K 超高清频道节目制作、播出和用户收视提供了有力保障。

2018年10月1日中央广播电视总台4K 超高清频道顺利开播，央视建设完成了一个全新的4K 超高清电视制播技术系统，涵盖采集、制作、播出、传输、存储等全流程系统，播出后取得了良好的社会反响。

央视总台制定4K超⾼清、⾼清电视节⽬同播技术规范!中央⼴播电视总台围绕“5G+4K/8K+AI”战略部署，以⾼质量发展为核⼼，⼤⼒推进4K超⾼清制播体系建设。

中央⼴播电视总台围绕“5G+4K/8K+AI”战略部署，以⾼质量发展为核⼼，⼤⼒推进4K超⾼清制播体系建设。

在全⼒发展4K超⾼清视频产业的同时，也要兼顾⾼清电视节⽬的播出。

尤其是4K超⾼清电视节⽬和⾼清电视节⽬同时制作播出时，既要保证4K超⾼清电视节⽬技术质量，也要保证⾼清电视节⽬技术质量。

014K超⾼清、⾼清电视节⽬同播技术难点4K超⾼清、⾼清电视节⽬同播的技术难点在于4K超⾼清（4K HDR）电视相对于⾼清（HD SDR）电视，分辨率提⾼了4倍，亮度指标增强了10倍，⾊彩丰富度增加了1.5倍。

在⾯向4K超⾼清、⾼清同步播出时，通常由转换器进⾏4K HDR和HD SDR之间的相互转换，转换过程涉及到动态范围HDR和SDR、⾊域BT.2020和BT.709之间的映射关系。

在转换过程中既要保证4K超⾼清、⾼清节⽬的画⾯视觉效果，还要避免由于上、下转换带来的亮度过⾼或过低、彩⾊失真等安全播出隐患。

这⾥⾯的难度，使4K超⾼清和⾼清节⽬同播远⾼于⾼清和标清节⽬同播。

024K超⾼清、⾼清电视节⽬同播成功经验在2019年国庆70周年庆典活动直播中，总台采⽤4K超⾼清、⾼清电视节⽬同播的⽅式，即4K HDR信号和下转换的⾼清SDR信号同时直播。

这次是国际上⾸例在⼤型庆典活动中采⽤4K超⾼清、⾼清同时直播的成功案例。

为确保百余个机位拍摄的4K图像在亮度及⾊彩等⽅⾯呈现良好的⼀致性，技术局进⾏了长达⼏个⽉的HDR、SDR同播的视觉质量控制测试，制订视频前后期制作的操作规程及关键参数设置等，并⾸次在重⼤宣传报道活动中设置了VC视觉质量控制岗位与环节，在长达⼗⼏个⼩时的直播过程中，节⽬画⾯明暗部细节丰富，充分体现了HDR⾼动态范围特点。

同时下转换的⾼清画⾯符合总台⾼清节⽬录制技术质量要求，体现了总台⾼⽔准的节⽬制作⽔平。

中央广播电视总台复兴路办公区800平米演播室4K 系统于2019年1月18日正式投入使用。

该系统为4K/HDR 制播环境，采用IP 架构，4K 信号采用NMI 协议进行传输。

本文从整个视频系统构架及各个子系统的功能组成、配置等方面，对中央广播电视总台800平米演播室4K 视频系统进行了介绍。

4K IP 系统 数据交互（交换机） 高动态（HDR ）SDN 管理控制中央广播电视总台于2018年10月1日开播首个4K 超高清电视频道（CCTV-4K ）以来，更高清晰度、更宽色域、更高动态范围的视频和环绕声音频为观众带来了超凡的视听体验。

作为总台第一批超高清直播演播室系统，复兴路办公区800平米演播室4K 超高清系统于2019年1月18日正式投入使用，承担台内大、中型综艺节目的4K HDR 录制和直播任务。

本文从整个视频系统架构及各个子系统的功能组成作一个简单介绍。

一 系统设计目标 1. 全4K HDR 制播环境建成后的800平米演播室视频系统支持4K/HDR 制作和直播，遵循中央广播电视总台、国家广播电视总局制定的4K HDR 演播室制作相关标准和规范。

系统采用的4K 信号格式为：分辨率3840×2160，帧率50P ，支持BT.2020个视频系统如信号源、信号输出以及系统内信号传输均采用4K 信号格式。

2. IP 架构4K 信号的数据量是高清信号的4倍，大数据量的增长对信号的传输、交互及调度提出了新的挑战。

采用IP 架构，利用IP 技术将视、音频信号通过IP 协议封装后在以太网上进行传输（SDI Over IP ），不仅利用交换机网络高效地传输大数据量信号，同时使系统布线变得简洁，扩展性强。

3. 高可靠性和稳定性一个直播系统应该架构清晰，设计合理，采用先进、可靠、成熟的设备确保系统功能完善，稳定运行，同时，具备冗余备份能力和简单有效的应急处理机制。

二 系统架构概述800平米演播室视频系统为4K （3840×2160/50P ）超高清IP 系统，采用COTS 交换机+IP 切换台为核心的系统构架，并符合SMPTE 2022-7 IP 信号的冗余机制和无缝倒1. 视频系统本系统包括了摄像机、切换台、数据汇聚核心、录制播放服务器、字幕在线包装等一系列核心设备。

3D演播室视频系统设计--以中央电视台E16演播室视频系统设计为例陈格平【摘要】This study is based on the video system design of the sole 3D television studio in the new headquarters of China Central Television, the Studio E16. This article introduces the fundamentals of 3D TV imaging system and presents the basic approach to 3D filming. It provides a thorough explanation of the design theories for a 3D studio video system and the detailed implementation plans.%以中央电视台新址唯一的3D演播室——E16演播室的视频系统设计为例，结合3D电视成像的关键技术和3D影像拍摄的基本方法，详细阐述了3D演播室视频系统设计思路和具体实现方案。

【期刊名称】《演艺科技》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】5页(P48-52)【关键词】双眼立体视觉;并发拼合方式;双链路;3D拍摄支架;3D QC检测【作者】陈格平【作者单位】中央电视台，北京100020【正文语种】中文电影《阿凡达》上映后，这部只有透过3D眼镜才能感受得到蓝色风情的影片点燃了全球3D影视的激情。

直至今日要想取得好的票房，无论是大制作还是小成本电影都争相出版3D版。

与3D视频技术在电影中的普遍应用不同，3D视频技术只在近年才在电视领域有了长足的发展。

作为新技术应用的排头兵，中央电视台在新址49层E16演播室开辟了全台唯一的3D演播室。

1.1 3D立体视觉人类的立体视觉分为单眼和双眼两种。

BIRTV2019期间，《现代电视技术》邀请中央电视台多位技术骨干作为特约记者，在展会现场对中央电视台部分技术部门负责人、国内外知名广电厂商代表以及主办方代表进行了近30场采访，就中央电视台4K 建设、媒体融合创新，各公司参展情况、产品技术亮点以及行业热点进行交流探讨。

此次活动通过央视网进行了视频播出。

同时，我们也整理了此次访谈活动的主要内容，从本期开始陆续刊登。

中央广播电视总台4K 超高清制播技术规范与HDR及下变换SDR 制作流程的测试与研究——访中央电视台技术管理中心质量管理部副主任李岩、中央电视台播出传送中心转播部刘斌特约记者：中央电视台 周 立周立：中央广播电视总台4K 超高清频道已经开播快一周年了，在今年BIRTV 的总台展区，我们也看到了更多的4K/8K 超高清制播的科研成果与创优产品；另外，总台4K 超高清频道也播出了很多优秀的4K HDR 节目，请问李岩副主任，在提升4K 节目技术质量水平方面，技术管理中心质量管理部做了哪些探索与尝试？李岩：去年10月1日总台开播了4K 超高清频道，在4K 超高清频道开播之前，也就是去年7月份，我们正式发布了《中央广播电视总台4K 超高清电视节目制播技术规范》，明确面向2018年4K 超高清频道开播，央视技术系统4K 节目播出与制作主要技术参数与技术要求，明确节目送播送审的流程，以及节目文件交互、信号交换、信息交互的技术要求与接口。

技术系统各部门根据打合后的规范要求进行播出、总控、演播室、后期制作、媒资等系统建设及系统适配，并按照制播规范的技术参数与要求，在开播前对相关系统进行验证、测试，确保4K 制播的节目质量与制作效率。

我们明确了4K 超高清主要技术参数，即高分辨率：3840×2160；高动态范围：HLG 标准/1000nit （GY/T-315-2018），这有利于兼顾SDR 制作；宽色域：BT.2020；帧率：50P ；视频编码码率（文件封装）：500Mbps ；视频编码格式：XA VC-I Intra Class 300等。

4K超高清制作已经成为近年的时髦词汇，未来几年我台将陆续对现有高清演播室进行4K超高清系统改造。

演播室制作由高清迈向4K超高清必然带来众多技术改变，体现在很多新技术、新方案被专门开发、设计并应用于4K制作设备和系统中。

在系统上已经不再是以矩阵为核心，不再采用以BNC卡口、75Ω同轴电缆为物理层支持的SDI单向点对点的传输模式，取而代之的是以交换机为核心的星型网络结构，视音频、同步、辅助控制信号等都以数据流的形式被映射到物理层为10、25、100G的IP以太网中双向传输。

具体制作设备上或增加新开发的软、硬件技术，或在原有基础上做改进，或在操作模式上增加创新性，其目的都是为了适应IP系统的变化和4K节目制作的新要求，系统内从核心到周边都参与到4K技术的融合中去。

本文探讨与演播室4K超高清制作相关的部分新技术发展，内容无法涵盖到所有环节，但争取达到由部分推测出全貌的效果。

1. 4K镜头的高性能在制作环节一提到4K画面的高清晰度（High Resolution）、高动态（High Dynamic Range）就会让人首先联想到性能优异的4K超高清摄像机，装备了高性能光电传感器和信号处理器的摄像机是优质画面的保证。

不过我们却忽略了非常重要的一环即镜头，它才是4K摄像机的眼睛，如果镜头本身在光学性能上就达不到4K质量，那后面的传感器和处理器再先进也没有用。

4K镜头虽然在外形上和高清镜头差不多，但内部技术已有很大不同，之所以能达到4K技术品质是来源于设计理念的转变。

4K镜头的设计也要达到高清晰度、高对比度和高动态这三个技术标准。

高清晰度不仅仅是从镜头看到的图像像素更多，而且在图像的细微细节上也体现出超过高清镜头的效果。

高对比度是说图像中明暗区域的灰阶层级更深刻，画面主体和背景表现得更鲜明。

高动态是说镜头的图像表现中黑的部分更黑，白的部分更白，锐度更高，效果更通透。

要想达到上述要求，4K镜头内的大口径非球面镜片的材料、透光精度和透光量都很重要，要大大超过高清镜头的镜片。

中央广播电视总台开播首个上星4K 超高清频道（CCTV 4K 超高清），并启用了国内首个基于4K IP 架构的全流程直播演播室——E16 4K 演播室。

本文对E16演播室的整体系统架构、设备清单、应急方案等进行了介绍。

E16 4K 演播室 系统架构 设备选型 应急方案E16 4K 演播室作为国内首个全4K IP 化超高清直播演播室，在设计中采用了最新的4K 超高清视频技术，充分考虑到技术的先进性和系统的安全性相结合。

E16演播室目前主要服务于CCTV 4K 超高清频道日常节目的直播及录制任务，已完成《2018中国网球公开赛》《2019 CBA 全明星赛》等4K 直播工作。

E16 4K IP 超高清演播室位于中央广播电视总台塔壹F49层。

演播室系统为4讯道全4K IP 架构的超高清演播室系统，系统包括演播室（130平米）、导控室（80平米）、二 格式标准E16 4K 演播室是总台面向4K 超高清频道日常直播制作，按全IP 演播室制作流程设计施工，从前端信号输入解码、处理制作、画面监看、信号切换、合成制作、信号编码输出的全IP 化节目生产流程，具备4K 超高清节目直播、录播和制作功能。

文件化设备采用XAVC-I Intra Class300 500Mbps 的编码格式，采用MXF OP-1a 的封装方式进行节目记录和素材播放。

E16演播室视频系统采用GV 全IP 双链路架构与双数据核心的冗余备份机制，视频信号采用TICO 编码对4K 信号进行压缩，遵循全台统一4K HDR 信号标准，分辨率采用3840×2160，帧频采用50p 、高动态范围HLG/1000nit 、色域采用BT.2020，监看采用1080/50p 信号格式。

所有信号源及系统内调度信号均采用双链路，符合SMPTE2022-7标准。

四系统方案系统设备清单如表1，系统框图如图3。

1. 系统间交接z与总控系统：输入信号采用以Tico基带方式交接，系统内信号经帧同步板卡后经解嵌板卡将AES3基带音频独立输出再将基带的Tico信号接入后续视频系统。

视界观 OBSERVATION SCOPE VIEW4284K 超高清演播室视频系统的设计与实现李藻（四川大学锦城学院，四川，成都 611731）摘 要：超高清数字电视为广大观众带来颠覆性的观感与前所未有的视听震撼，在很大一定程度上丰富了群众的娱乐生活。

近几年来，超高清数字电视成为电视业追捧的新宠，带动高清技术不断发展完善。

基于此，本文将对超高清演播室音频系统设计原则进行简要介绍，同时阐述其系统功能实现的具体要求。

关键词：4K；超高清演播室；视频系统；设计；电视技术引言：随着广大人民群众物质生活水平的提升，图像清晰度高、色彩丰富艳丽的高清电视迅速吸引了一大批受众。

和传统电视画面相比，高清电视画面比例更科学、视听观感更震撼，观众只需坐在电视机前就可体验接近数码影院的观赏效果。

而超高清电视功能的实现，完全依托于演播室视频音频系统的科学设计。

因此，本文将从超高清演播室视频系统的设计与实现角度分析超高清技术对大众生活带来的改变。

一、数字超高清演播室音频系统的设计原则（一）项目经济效益最大化超高清技术在近几年的电视行业发展中始终保持较高的热度，是迄今为止较为先进的一门技术，虽然会为观众带来良好的视听观感，但是该项技术相关设备价格昂贵，且更新速度较快。

因此，在投资打造大型超高清数字平台时，必须谨而慎之，遵循项目经济效益最大化的基本原则，优先选择性价比高的设备、先进而成熟的技术，保障资金利用效率，获得最大的投入产出比。

（二）系统运行安全可靠4K 超高清演播室占地面积相对较大，在绝大多数电视台中承担着重要晚会的直播重任。

所以，在对数字超高清远多视音频系统进行设计过程中，要综合考虑其安全性与可靠性，兼顾节目录制各流程的细节，针对可能存在隐患的环节建立应急备份措施和故障报警机制。

一旦系统出现异常运行问题，确保相关技术人员能够在第一时间监测到，并迅速排除故障、启动备份。

（三）满足高品质大型节目制作要求超高清演播室视频系统的设计主要是为大型文艺演出及重要晚会的直播和录制任务而服务的。

中央广播电视总台于2018年10月1日正式启用位于光华路办公区的首个基于4K IP 架构的全流程直播演播室——E16 4K 演播室。

E16 4K 演播室整体系统设计以IP架构为核心，通过前期的调研并对节目形态的分析使演播室可以全面适配4K 节目的直播需求，本文将介绍该演播室在系统设计及布局设计上的思路。

E16 4K 演播室 系统设计 布局设计中央广播电视总台光华路办公区E16演播室位于主楼塔壹49层，是总台的一个空中景观演播室。

作为首个全4K 超高清演播室，在设计中采用了最新的4K 超高清视频技术和环绕声音频技术，充分考虑到技术的先进性和系统的安全性相结合，包括演播室、导控室、音控室、立柜机房共四部分，其中导控室和音控室均配置了环绕声监听环境。

E16演播室作为小型超高清直播演播室系统，主要服务于CCTV 4K 超高清频道日常节目的直播及录制任务，目前已于频道开播日完成了中国网球公开赛赛程4K 直播工作。

一 系统设计1. 设计目标建立以IP 设备为信号传输、信号交换和调度核心的超高清直播演播室系统，充分发挥IP 网络特点，实现视频、通话和控制等系统的IP 化传输和信号交换，搭建一个对未来具有示范性和指导意义的超高清直播演播室系统。

项目建设完成后，应具备： z 系统可以为超高清电视节目制作提供完整的技术平台及技术支持；转播系统，实现IP 化的视频、音频、通话、同步和控制等系统的传输、信号交互和调度；z 使用IP 领域的先进技术和设备，使系统能够使用SDN 的设计理念，通过软件来规划和定义制作规模和形态，实现系统的调度和配置等功能；z 在进行操作时，制作工位和技术工位界面符合系统提供范例和指导；z 系统具有技术升级和扩展能力，以应对未来技术发展和业务规模不断增长的需求。

2. 设计原则根据中央广播电视总台、国家广播电视总局的4K 标准及实施指南，在项目整体设计原则中始终遵循应具有先进性、可行性、通用性、可靠性、稳定性、易用性、兼容性、可扩展性、可升级性。

中央电视台3D演播室系统架构和设计孙培【摘要】使传统演播室具有制作和转播3D电视节目的功能，是3D技术在电视领域的一个发展方向。

本文以中央电视台新址 E16演播室为例，着重对其视频系统构成、信号制作流程、系统核心设备使用以及周边子系统等方面进行解析。

【关键词】中央电视台；3D演播室；高清演播室；视频系统；架构设计： 10.3969/j.issn.1674-8239.2014.07.011中央电视台（简称央视）新台址E16演播室是目前央视唯一的3D高清演播室。

E16演播室包括演播区（150 m2）、视音频导控室、120 m2立柜机房三大部分，是新台址主要用于综合类节目制作的场所。

E16演播室按3D演播室制作流程设计施工，从信号输入、解码、3D信号处理、信号监看，到信号分配、切换、制作以及信号编码输出的完整节目生产环节，具备所有3D节目直播和录播功能。

E16演播室采用文件化和半导体介质相结合的媒体记录和播放方式。

图1、图2分别为演播室导控间和机房。

1 视频系统E16演播室为3D标准的演播室系统，其视频系统包括3D摄像机系统、视频切换系统、矩阵（应急）信号调配系统、外来信号源处理、内部信号源分配、周边机箱板卡、文件化播放和存储、在线包装、慢动作回放等一系列功能要点及特色。

突出体现3D特点的有3D摄像机系统、3D–RIG（支架）调整系统、3D-QC（Quality Control，质量控制）检测、2D转3D、3D编解码等，摄像机、切换台、矩阵及监视器等主要设备都带有3D功能。

目前，高清电视标准有3G带宽和1.5G带宽两种，3D信号都可在这两种标准中运行。

采用低成本3D播出系统，用1.5G的标准高清晰度电视标准，也能兼容播出高清的2D信号。

E16演播室系统外的输入输出信号以3D编码格式传输1.5G Side by Side高清信号（采用两个分辨率相同的图像以左右并列的方式进行信号传输），外来3D 1.5G Side by Side高清信号通过解码为3D Dual-Link（双通道）方式后以2D HD SDI双链路格式进入切换台、矩阵、画面分割器、视频分配器、监视器等，输出信号从3D Dual-Link方式编码成1.5G Side by Side高清信号送出系统。