超高清4K电视节目的拍摄制作要点

盘锦市融媒体发展中心：王敬东

随着互联网时代的到来尤其是移动互联网的飞速发展，智能手机、平板电脑等移动终端逐渐成为广受大众青睐的视频观看终端，传统的电视终端受众则有所减少。为了应对这一现象，电视行业需要全面强化自身核心竞争力，尤其要充分发挥电视大屏在观看体验方面的优势，依靠超高清4K电视节目探索行之有效的电视行业发展道路。

1.超高清4K电视发展概述

1.1 4K电视发展现状

电视技术在近年来实现了飞速发展。2008年，我国高清数字电视才开始首播，而到了2012年国际电信联盟便已经发布了超高清电视标准，2020年更是进一步更新了超高清UHD视频制作和显示系统相关的标准，对电视广播领域的超高清视频显示的具体参数指标进行了定义和规范，也为超高清4K电视的发展提供了引导和规范。我国超高清4K电视的发展与经济、科技以及民众观看喜好等有着密切关联。经济的飞速发展以及4K显示屏生产制作成本的降低，为4K电视屏幕的大范围普及奠定了根基。与此同时，民众在移动浪潮中习惯了使用手机、平板等小屏幕进行阅读和观看，自然希望通过电视大屏获得截然不同的体验。大屏幕的最大优势无疑是提供更为清晰、生动的画面，而4K电视技术的发展正是凸显电视大屏幕优势的关键技术。早在2015年，中央电视台便尝试以4K规格拍摄和制作《春节联欢晚会》，并在各种体育赛事转播中大量应用4K技术，为观众带来了超高清的电视观看体验。在移动化浪潮的冲击下，4K电视技术的应用与发展更是成为了电视行业提升竞争力、吸引观众的核心与重点。目前4K电视节目制播主要由原创混合现实模式以及伴随HD模式两类，前者需在节目制播过程中对增强现实、虚拟现实等技术加以运用，形成拍摄、渲染以及后期编辑紧密关联的制播体系；而伴随HD模式则需要使用4K讯道摄像机和基站等设备，后期编辑工作量大，相应的节目制播周期较长。目前4K电视节目的制播已经形成规范，具体的制作流程、技术标准已经得以建立，能为观众提供超高清的电视观看体验。

1.2 4K电视技术的应用趋势

4K电视技术在电视节目中的应用有着较为明显的发展趋势，主要体现为以下三方面。

⑴技术参数多维化。4K电视节目技术是目前超高清电视显示技术的主要标准，实际上其画面分辨率还有进一步提升的空间。就目前来看，电视画面分辨率已经能支持8K，8K电视节目也已经制作和播出，不过目前主流分辨率依旧是4K。除了画面分辨率之外，4K电视技术的其他参数也有着极为明显的多维化发展趋势，譬如画面帧率包含50p、60p、75p、90p、120p等，画面动态范围包含标准动态范围与高动态范围等，音频频率在20HZ ～20000HZ，音频幅值允差为±0.05dBFs。4K电视技术参数的多维化发展，反映了4K电视节目能在多个方面改善观众的电视体验，也有利于电视行业的多维化发展以及长远发展。

⑵内容制播智能化。4K电视节目相较于传统电视节目在制播难度方面无疑更大，广泛体现于设备支持、数据处理、人员素质要求等。尤其是伴随HD的4K电视节目制作模式，需要花费大量时间与精力进行后期编辑制作，导致相应的节目制播成本较高、时间偏长。不过在人工智能技术、云计算技术、大数据技术等先进技术的支持下，这一现象能在未来持续得到改善。借助先进技术构建自动化、智能化的内容生产流程与模式，能大幅提升4K电视节目内容制播的智能化水平，有利于节目制作成本与效率的同步提升。

⑶信号传输技术先进化。超高清4K电视节目的制播意味着海量视频数据的处理，相应的电视信号传输技术必然需要进一步创新和发展。可预见的是，4K电视节目制播需要推动包括IPTV、卫星、有线、无线等在内的各种通信技术融合发展，创新和应用光纤化、IP化、多载波聚合、信道捆绑等信道传输技术，推广应用5G技术，配套优化节目压缩编码技术等，全方位推动超高清视频业务的良好发展。

2.超高清4K电视节目拍摄制作要点

2.1 节目拍摄录制技术要求

为了拍摄制作超高清4K电视节目，必然确保节目拍摄录制的技术符合相应要求和规范。超高清4K电视节目是图像有效像素为3840×2160的超高清HDR视频，在拍摄录制过程中需要使用相应的设备并严格按照行业规范进行操作，具体体现为以下几点。

⑴录制设备视音频输入接口和编辑精度要求

以《高清晰度电视3Gbps串行数据接口和源图像格式映射》（GB/T 32631—2016）、《超高清晰度电视信号实时串行数字接口第1部分：多链路10Gbit/s光接口（10比特字容器）》（GY/T 347.1—2021）、《演播室数字音频信号接口》（GY/T 158—2000）等作为基准，确保4K电视节目录制设备视音频输入接口符合相应规定，同时确保设备具有同步信号为黑场同步信号或双极性三电平同步信号的外同步接口，另外设备的编辑精度需达到帧精度编辑的标准。

⑵视频录制要求

视频录制是4K电视节目拍摄录制的关键，需要确保视频录制符合相应的行业要求。首先，规范参考信号电平。4K电视节目拍摄录制的参考白基准电平是75%HLG与58%PQ，通过峰值亮度为1000cd/m2的监视器进行观察应确保显示亮度为203cd/m2。具体来看，针对不同反射对象需对标称亮度以及信号电平采取不尽相同的处理办法。针对1～2型浅肤色，应将标称亮度设置为65～110cd/m2，信号电平则需设置为55% ～65%HLG和45% ～55%PQ；针对3～4型中等肤色，应将标称亮度设置为40～85cd/m2，信号电平则需设置为45% ～60%HLG和40% ～50%PQ；针对5～6型深肤色，应将标称亮度设置为10～40cd/m2，信号电平则需设置为25% ～45%HLG和30% ～40%PQ；针对草坪，应将标称亮度设置为30～65cd/m2，信号电平则需设置为40% ～55%HLG和40% ～45%PQ。其次，规范视频信号。4K电视节目拍摄录制对视频信号有着严格要求，应当确保视频信号格式以及参数符合相关规定。具体来看，4K电视节目拍摄录制时应确保幅型比为16:9，有效像素数为3840×2160，取样结构为正交，像素宽高比为1:1，像素排列顺序为从左到右、从上到下，帧率为50HZ或100HZ，扫描模式为逐行扫描，色彩级数量化为10bit或12bit，色域为BT.2020，伽马曲线HLG或PQ，取样方式为4:4：4或4:2:2。4K电视节目拍摄需要将节目时长设置为秒的整数倍，否则会影响后期编辑制作。然后，规范图像亮度。超高清4K电视节目制作对图像亮度有着明确要求，这样能为节目制作者提供指导，协调作者艺术创作空间和电视节目制作标准之间的关系，从而保障观众的观看体验。针对静态图像需尽可能将亮度设置在人眼感到舒服的亮度范围内，通常在1000cd/m2的HLG监视器上，平均亮度不超过250cd/m2的图像不会被判定为太亮，即图像平均亮度超过该值可能会令人感到不舒适。而且4K电视节目画面亮度突然发生变化的话，也可能令观众感到不舒适。当节目画面从较暗的场景转换到较亮的场景后，观众较易感到不适，通常在平均显示亮度电平之差160cd/m2就可能出现这种问题。而从明亮场景过渡到阴暗场景后，由于人眼可能不会马上观察到阴暗场景中的阴影细节，故而人眼感到不舒适的情况相对较少。故而对4K电视节目的拍摄与录制而言，应尽量减少和避免从较暗场景过渡到高度明亮场景的情况。最后，规范图像质量。拍摄录制4K电视节目需要对图像质量进行明确要求，主要体现为图像静态清晰度与动态清晰度足够高、主体焦点准确、色彩还原自然、彩色饱和度与图像对比度适中、节目整体图像亮度和场景相适配、图像亮度动态范围运用合理、同一节目中不同机位与不同场景的图像在色彩与亮度等方面一致性良好、图像无明显噪点与干扰纹、节目字幕及图形的位置恰当且清晰无闪烁，同时节目中不得出现和节目内容无关的黑场画面、单色画面、彩条画面、静帧画面等。

⑶音频录制要求

音频录制同样是4K电视节目拍摄录制的重点部分，需要对其录制要求进行明确规范。首先，规范环绕声节目声道分配。4K电视节目大多采取环绕声方式进行录制，需要按照规范对节目声道进行分配，通常按照声轨序号可分别设置环绕声前左声道、前右声道、中置声道、低频增强声道、左环绕声道、右环绕声道以及立体声左声道和立体声右声道，其次，规范音频信号参数。4K电视节目拍摄需要确保音频信号采样频率超过48kHz，同时量化比特数应超过16bit，另外音频最大真峰值电平应小于-2dBTP、平均响度目标值为-24LKFS±2LU。最后，规范声音质量。超高清4K电视节目拍摄过程中需对声音质量进行要求，确保音频的频响、清晰度、可懂度、响应平衡、音色平衡、声像平衡、动态平衡等技术指标符合要求，同时声音的感染力、空间感、临场感、包围感、真实感等艺术呈现效果应令人满意，另外不得出现与节目内容无关的静音、噪声、断点、失真等问题。

⑷视音频文件封装要求

对4K电视节目文件进行封装，应当以《4K超高清晰度电视节目文件格式规范》（GY/T 365-2023）相关标准为依据，通过MXF文件格式进行封装，同时确保光电转换特性、彩色体系等视音频参数信息与节目内容高度契合。为了防止超高清4K电视节目出现音画不同步的现象，需在视音频封装过程中进行同步处理，确保声音相对图像的超前与滞后分别不得超过20ms与60ms。

2.2 信号域

4K电视节目拍摄录制一般可采取窄域和全域两种信号表示法，前者被广泛应用，而后者则只能在4K电视节目的端到端各方均遵循的情况下才可使用。换言之，窄域信号表示法有着更为广泛的适用性，而全域信号表示法则需在特定情况下才可应用。HLG一般应使用窄域信号，以此保障信号保真度，同时防止4K电视节目制作过程中将全域信号误认为窄域信号的风险。应用4K电视摄制技术，如图像调整技术、滤波技术、压缩技术等，可能会导致亮度过冲、下冲并出现信号E’＞1.0或E’＜0.0的情况，严重影响图像保真度。至于全域信号表示法则多用于PQ信号，其能起到抑制条带和轮廓可见性的作用，同时还能在图像处理方面占据增量优势，再加上PQ图像动态范围更大，不易发生过冲、下冲现象。

2.3 信号监看

4K电视节目拍摄录制过程中需做好信号监看工作，通过“节目预览输出”、调色等功能对节目拍摄录制情况进行有效监看。为了保障信号监看的质量与效果，应在4K电视节目的摄制中使用支持宽色域、高动态范围信号、BT.2020彩色空间的监视器。使用监视器前应对监视器进行校准处理，一般可使用包括HLG窄域彩条、PQ窄域采条、PQ全域采条信号等会作为测试信号。具体操作方法为根据监视器操作方法以及4K电视节目制作的参数要求，对监视器的峰值亮度可参考白基准信号电平亮度加以调整，并在现实彩条测试信号时根据电平具体情况对监视器的亮度加以调整。使用不同峰值亮度的HLG监视器制作4K电视节目时，应对显示伽马值进行调整，以保障各种监视器产生一致的信号。基准峰值亮度分别为400cd/m2、600cd/m2、800cd/m2、1000cd/m2、1500cd/m2、2000cd/m2的HLG监视器，其显示伽马分别为1.03、1.11、1.16、1.20、1.27、1.33，相应的HDR参考白亮度级别则分别为101cd/m2、138cd/m2、172cd/m2、203cd/m2、276cd/m2、343cd/m2。而在不同的观看环境中，则需要对典型照度、典型亮度以及典型伽马调整进行合理设置，以此保障4K电视节目的画面亮度及效果。一般在晴天的办公室环境下，可分别将典型照度、典型亮度以及典型伽马值设置为130Lux、25cd/m2和-0.05；在阴天的办公室环境下，分别将典型照度、典型亮度以及典型伽马值设置为75Lux、15cd/m2和-0.04；在编辑室环境下，分别将典型照度、典型亮度以及典型伽马值设置为50Lux、10cd/m2和-0.02；在调色室环境下，分别将典型照度、典型亮度以及典型伽马值设置为25Lux、5cd/m2和0.00；在制作调控室或昏暗的调色室环境下，分别将典型照度、典型亮度以及典型伽马值设置为3Lux、0.5cd/m2和＋0.08。

2.4 SDR与HDR制作

HDR内容是4K电视节目制作的基础与重点，实践中主要有包含SDR内容的HDR制作以及SDR与HDR同时制作两种类型。对SDR拍摄的内容可通过直接映射、反色调映射等方式拓展其可用的HDR亮度范围，实践中则根据实际情况可采取场景参考映射与显示参考映射两种方式，前者主要适用于匹配HDR与SDR摄像机的彩色与相对色调的情况，后者主要适用于在HDR监视器显示内容是保留SDR监视器上看到的彩色与相对色调的情况。将SDR内容转换为HDR内容，一定要注意保留暗部细节、不过分扩展中部内容、保障高亮部分内容质量并尽可能将其拓展到显示峰值亮度、保证色度分量的正确调整、保持时域稳定性等。

3.结束语

超高清4K电视节目的拍摄与制作已然成为电视行业发展的主流趋势，是电视节目在移动浪潮冲击下维持竞争力的重要手段。可预见的是，随着技术的不断成熟以及摄制体系的逐步完善，4K电视节目的拍摄与制作将会变得更为轻松与高效，能为观众带来大量高质量的超高清电视节目，以无与伦比的观看体验吸引受众。