周佳 莫鑫

摘 要：伴隨著總局的政策引導(dǎo)，央視和各大省級(jí)衛(wèi)視的發(fā)力，電視行業(yè)相關(guān)廠商也都早已開(kāi)始著手4K產(chǎn)品的研究與發(fā)布。字幕作為電視行業(yè)除視頻外一個(gè)不可或缺的環(huán)節(jié)，也成為了各大廠商競(jìng)相爭(zhēng)奪的一塊陣地。本篇針對(duì)目前4K播出字幕行業(yè)現(xiàn)狀，對(duì)4K播出字幕實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：4K播出；4K字幕；SMPTE IP NDI

中圖分類(lèi)號(hào)：TB857.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）21-0205-02

超高清電視（UHDTV）具有高分辨率、高幀率、高比特率、寬色域、高動(dòng)態(tài)范圍等多項(xiàng)技術(shù)特征，伴隨著屏幕尺寸的增大，4K電視作為超高清電視發(fā)展的第一階段，近兩年開(kāi)始進(jìn)入飛速發(fā)展和實(shí)現(xiàn)落地時(shí)期。2018年5月，廣東省正式印發(fā)落實(shí)國(guó)家廣播電視總局和廣東省政府《推動(dòng)廣東省4K超高清電視應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展合作備忘錄》工作方案。方案提出了3大目標(biāo)：

2018年底前，廣東廣播電視臺(tái)正式開(kāi)通1個(gè)4K超高清頻道，全省4K節(jié)目提供總量達(dá)8000小時(shí)，其中符合高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）、50幀技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的4K節(jié)目提供量達(dá)1000小時(shí)。4K機(jī)頂盒用戶(hù)達(dá)1000萬(wàn)戶(hù)，其中支持HDR、50幀以上的機(jī)頂盒用戶(hù)達(dá)60萬(wàn)戶(hù)，支持視頻編碼壓縮標(biāo)準(zhǔn)（AVS2）的機(jī)頂盒用戶(hù)達(dá)3萬(wàn)戶(hù)。

2019年底前，全省4K超高清節(jié)目?jī)?chǔ)備超過(guò)10000小時(shí)，其中符合HDR、50幀技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的4K節(jié)目提供量達(dá)2000小時(shí)。4K電視用戶(hù)超1500萬(wàn)戶(hù)，其中支持HDR、50幀以上的機(jī)頂盒用戶(hù)達(dá)300萬(wàn)戶(hù)，支持AVS2的機(jī)頂盒用戶(hù)達(dá)30萬(wàn)戶(hù)。

2020年底前，4K超高清節(jié)目?jī)?chǔ)備超過(guò)12000小時(shí)，其中符合HDR、50幀技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的4K節(jié)目提供量達(dá)3000小時(shí)。全省4K電視用戶(hù)超2000萬(wàn)戶(hù)，其中支持HDR、50幀以上的機(jī)頂盒用戶(hù)達(dá)600萬(wàn)戶(hù)，支持AVS2的機(jī)頂盒用戶(hù)達(dá)500萬(wàn)戶(hù)，實(shí)現(xiàn)全省70%以上用戶(hù)可接收收看4K電視節(jié)目。探索提供8K節(jié)目服務(wù)。

伴隨著總局的政策引導(dǎo)，央視和各大省級(jí)衛(wèi)視的發(fā)力，電視行業(yè)相關(guān)廠商也都早已開(kāi)始著手4K產(chǎn)品的研究與發(fā)布。字幕作為電視行業(yè)除視頻外一個(gè)不可或缺的環(huán)節(jié)，也成為了各大廠商競(jìng)相爭(zhēng)奪的一塊陣地。

1 4K字幕實(shí)現(xiàn)方式探討

部分國(guó)際視頻服務(wù)器廠商提出沿用高清時(shí)代ALL-IN-ONE的方式，即在視頻服務(wù)器上解決外來(lái)信號(hào)切換，硬盤(pán)素材播出、臺(tái)標(biāo)和字幕疊加等問(wèn)題。但是該方式同樣也繼承了在高清系統(tǒng)中存在的外來(lái)信號(hào)路數(shù)不足，臺(tái)標(biāo)和字幕制作、控制方式不夠靈活，不符合國(guó)內(nèi)電視臺(tái)使用習(xí)慣的問(wèn)題，因此在現(xiàn)有的4K字幕解決方案實(shí)際案例中并未得到采用，也許隨著廠商軟件的人性化更新，SDI OVER IP技術(shù)、虛擬化技術(shù)的推進(jìn)，該方式后續(xù)可能會(huì)有更大的發(fā)展空間。

目前國(guó)內(nèi)各大字幕機(jī)廠家均已發(fā)布成熟的4K字幕機(jī)產(chǎn)品，基本都是采用品牌工作站或者專(zhuān)業(yè)工控機(jī)安裝4K字幕板卡的形式，暫未發(fā)布采用虛擬化方式實(shí)現(xiàn)的字幕機(jī)或者說(shuō)字幕服務(wù)，現(xiàn)有4K字幕機(jī)的輸出基本采用SDI和IP兩種實(shí)現(xiàn)方式，其中SDI實(shí)現(xiàn)方式又分為四線(xiàn)3G SDI模式和單線(xiàn)12G SDI模式，IP實(shí)現(xiàn)方式又分為SMPTE IP模式和NDI IP模式。

1.1 四線(xiàn)3G SDI方式

四線(xiàn)3G SDI方式又稱(chēng)為Quad SDI模式，采用字幕板卡輸出8路3G-SDI信號(hào)，其中4路為3G-SDI-FILL信號(hào)另外4路3G-SDI-KEY信號(hào)。板卡物理接口一般采用4入4出，其中4路輸入可配置為輸出模式。如圖1所示。

1.2 單線(xiàn)12G SDI方式

單線(xiàn)12G SDI方式采用1路12G-SDI FILL信號(hào)輸出和1路12G-SDI KEY信號(hào)輸出。FILL和KEY信號(hào)通常在下游通過(guò)切換臺(tái)進(jìn)行混合。如圖2所示：

1.3 SMPTE模式的IP輸出

具了解邁創(chuàng)最新發(fā)布的Matrox X.mio5 Q25板卡，可支持SMPTE ST 2110標(biāo)準(zhǔn)，采用25GbE SFP，最多支持4路UHDp60/50信號(hào)輸出或輸入。設(shè)計(jì)思路上SMPTE方式同樣是采用FILL和KEY信號(hào)分離的方式，在下游通過(guò)切換臺(tái)進(jìn)行混合。如圖3所示：

1.4 NDI模式的IP輸出

NDI的全稱(chēng)是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口（Netwo -rk Device Interface），該協(xié)議由NewTek開(kāi)發(fā)，發(fā)布于2015年，2016年初開(kāi)始公開(kāi)使用，2017年發(fā)布了第三個(gè)版本，增加了多播支持。該協(xié)議不僅僅可以用來(lái)傳輸字幕流，也可以傳輸視音頻流。它將視頻壓縮到原來(lái)的十五分之一，壓縮延時(shí)不到1幀，約為16行。NDI傳輸一路12G-SDI 2160p60信號(hào)，帶寬約為0.35Gb/s，1根千兆網(wǎng)線(xiàn)推薦傳輸2路12G-SDI 2160p60信號(hào)。如表1所示。

4K字幕機(jī)可接收來(lái)自上一級(jí)NDI設(shè)備的信號(hào)作為DVE，加上自身的字幕內(nèi)容后傳輸?shù)较乱患?jí)NDI設(shè)備，與PGM視頻信號(hào)進(jìn)行混合，混合設(shè)備可以是實(shí)體IT服務(wù)器，也可是虛擬化服務(wù)器。由于IP網(wǎng)絡(luò)的雙向性，使用起來(lái)非常方便，組網(wǎng)也比較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是壓縮之后的效果相對(duì)于原基帶信號(hào)還是有一定的差別。

2 結(jié)語(yǔ)

4K播出是一個(gè)系統(tǒng)性的工程，高分辨率、高幀率伴隨而來(lái)的高帶寬要求，給播出信號(hào)和字幕信號(hào)的處理和傳輸帶來(lái)了許多選擇性的問(wèn)題，還有許多問(wèn)題待整個(gè)行業(yè)共同完善解決。無(wú)論是采用ALL-IN-ONE的服務(wù)器解決方案，還是采用獨(dú)立字幕輸出設(shè)備的方案，整個(gè)技術(shù)體系是在朝簡(jiǎn)潔化，便捷化，通用化的方向發(fā)展，廣電行業(yè)的開(kāi)放程度會(huì)越來(lái)越高。但隨著總局政策的推動(dòng)，廣東廣播電視臺(tái)4K頻道的開(kāi)播，中央電視臺(tái)4K頻道的規(guī)劃和各家省級(jí)衛(wèi)視的嘗試性介入，相信我們廣電行業(yè)可以探索出一條切實(shí)可行的超高清之路。

參考文獻(xiàn)

[1]吉秋霞，寧金輝，王惠明，孫巖.4K超高清標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試實(shí)踐[J].廣播與電視技術(shù)，2018，（5）：30-35.

[2]廣東省人民政府辦公廳.廣東省人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)落實(shí)國(guó)家廣播電視總局 廣東省人民政府《推動(dòng)廣東省4K超高清電視應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展合作備忘錄》工作方案的通知[Z].2018-04-25.

[3]《現(xiàn)代電視技術(shù)》編輯部，中央電視臺(tái)4K超高清電視的發(fā)展——訪中央電視臺(tái)分黨組成員姜文波，2018，（3）：26-28.