超高清数字电视IP化的技术应用研究

吴清晓

（海南广播电视总台，海南 海口 570100）

0 引 言

随着IP技术在我国电视制播方面应用的不断深化和完善，打造以IP化为标签的超高清数字电视，逐渐成为广播电视系统重点关注的“十四五”发展课题。例如，中央广播电视总台就在“十四五”技术发展规划中明确建立超高清视音频制播呈现的目标。随着超高清数字电视的不断推广应用，从技术方面打造满足4K、8K超高分辨率视频信号制作与播出要求的电视系统，成为领域内普遍关注的发展方向和趋势。考虑到超高清数字电视是在原有数字电视系统的基础上进行的提升，其更多地需要考虑和遵循数字电视系统的基础状况。因此，有必要借助数字电视IP化技术来推动超高清数字电视的过渡与实现，而这就需要对数字电视IP化技术的应用进行研究。

1 超高清数字电视IP化技术应用概述

超高清数字电视IP化是在传统电视行业通用的SDI技术架构难以适应超高清数字电视发展要求的基础上提出和应用的一种技术。传统以SDI为基础的技术方式虽然具有无损性、实时性、易用性的优势，但在超高清数字电视逐步推广的情况下，该方式暴露出了无法实现长距离传输和超高清电视信号传输的要求，这就成为超高清数字电视发展的瓶颈，而超高清数字电视IP化技术的应用正是为了解决SDI技术架构的这一缺陷。

1.1 超高清数字电视IP化技术应用的重点

中央广播电视总台“十四五”技术发展规划中明确的规划框架如图1所示。从图1可以看出，超高清数字电视IP化技术应用的重点主要在播出安全保障方面，即关注的是通过打造全IP架构的超高清制播系统，构建超高清内容生产管理群，实现融合内容的生产目的[1]。换而言之，超高清数字电视IP化技术的应用重点关注的是超高清电视节目内容的制作和播出，使技术在电视内容超清化、移动化、智能化等方面发挥自身的优势。

图1 中央广播电视总台“十四五”技术规划框架

1.2 超高清数字电视IP化技术的应用优势

我国电视技术的发展主要经历了传统标清电视、高清电视及4K超高清电视3个阶段。不同历史阶段电视传输系统的相关参数如表1所示。从表1可以看出，4K超高清电视以其更高标准的传输系统和带宽而显著地提高了电视画面的分辨率，满足了高动态图像和3D全景音频播放的效果要求。但是，4K超高清电视目前的发展面临传输距离有限的短板。应用超高清数字电视IP化技术，可以减少超高清数字电视应用中的电缆数量和布线数量，有效解决4K超高清电视传输距离的问题[2]。相较于传统SDI架构而言，IP化的网络架构相对比较简单，网络的配置也比较灵活，布线的难度低，易于维护，这种优势更便于IP化技术的广泛推广。

表1 不同历史阶段电视传输系统的参数

2 超高清数字电视IP化的实施方案

虽然以往的以SDI技术架构为载体的数字电视信号传输为超高清数字电视IP化的应用提供了相应的参考，但由于是技术架构方面的调整，原有的模式和方法很难完全满足IP化的需要，因此，需要结合超高清数字电视IP化的具体应用需求和要求，探索明确相应的实施方案。本文尝试从IP化的目的、思路和实施策略三个方面对相关的实施方案进行明确。

2.1 超高清数字电视IP化的目的

超高清数字电视IP化的目的主要包括超高清数字电视技术系统的优化和增加数字电视网络系统的扩展性两个方面。其中，超高清数字电视技术系统的优化是在现有的4K超高清电视技术系统的基础上进行全面优化，通过使用高分辨率的虚拟化、大数据及云计算等数字IP技术优化数字电视系统的结构，实现资源的共享和扩展交互式多屏功能业务发展；增加网络系统的扩展性是借助IP技术构建IP网络技术架构，形成架构简单、易于配置以及管理维护高效便捷的数字电视网络系统，实现超高清电视信号的混合调配和超远距离传输[3]。

2.2 超高清数字电视IP化的思路

超高清数字电视IP化的重点在于电视制播系统的IP化，而电视制播系统的IP化包括电视节目制作、传输及播出等环节的IP化[4]。超高清数字电视节目的制作和播出过程主要借助IP技术构建包含文件域和信号域的场景，进而为演播室和播出系统等制作和播出系统提供IP化的文件域和信号域空间，实现基于IP技术的超高清数字电视系统。在超高清数字电视节目传输的IP化方面，主要是利用IP网络技术和光纤的特性来实现SDI信号和IP分组数据（SDI-over-IP）信号的有效转化，进而保证电视节目在网络中的传输速度。同时，目前关于音视频数据的IP化封装，相关技术已经成熟，能够满足各种格式音视频流和文件的IP化封装、传输、监测需求，并且，可以实现多路音视频流和办公业务流的混合传输，互不影响。

2.3 超高清数字电视IP化的实施策略

结合当前4K超高清电视的发展情况以及IP技术应用的目标和思路，可以将超高清数字电视IP化技术的应用分为业务平台IP化、总控IP化以及无压缩视音频IP化等若干个不同的阶段，只有分阶段完成这些IP化目标，才能够最终实现超高清数字电视的IP化。同时，不同阶段和不同业务版块内容的IP化的实现又会出现相应的不同层次的重点，这就需要以技术目标或者以问题为导向进行IP技术应用的探讨[5]。例如，在实现无压缩视音频IP化处理过程中，要采取相应的IP技术促使超高清数字电视网络的带宽能够真正超出传输视音频所用的码率，以保证电视视音频传输的质量和传输的效果，使用户拥有更好的收视听体验。

除了分步骤、分模块开展IP化技术应用以外，还要充分考虑到超高清数字电视IP化技术应用过程中面临的网络安全、数字安全及同步传输等问题，因为数据是超高清数字电视IP化功能实现的基础条件，而大量数据的存在和数字电视网络的开放性增加了存储于系统中的数据的安全风险[6]。因此，在实际的IP化技术应用过程中，要通过安装防火墙和防病毒网络、采用私有协议以及建立健全网络安全管理平台等措施，来保证IP化技术应用的安全性。

3 结 语

超高清数字电视IP化是在4K超高清电视的基础上进行的性能优化和功能提升，其在实现数字电视超清化、移动化及智能化等方面具有明显的优势。IP技术的应用更多的是在原有4K超高清电视的基础上进行的IP化优化、改造及提升，这需要广播电视系统在现有的电视网络基础上进行IP化技术的研发、应用及优化，以提高超高清数字电视内容制播和传输的质量和效率，最大程度满足用户的电视节目内容需求。