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日本各电视台面向4K频道的准备及展望

Panasonic 盐崎光雄

 

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首先简单介绍一下日本广电发展的过程。从图1 中我们可以看到日本广电技术的发展是与奥运会的发展互为关联的。在1948年伦敦奥运会时首次实行了电视转播;在1964年开始了彩色电视转播;在2012年伦敦奥运会时第一次进行4K的节目转播;现在面临的是平昌(冬季)奥运会及东京奥运会,到那时将会真正开始进行4K/8K电视转播。

 

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2是日本发布的关于日本4K工作进展,有线电视等播出手段在2015年就有4K的实际播出,在这以后地面和卫星转播方面是2016年开始进行测试,现在的技术准备是为了2018年开始BS卫星的正式播出。目标是2020年东京奥运得到4K/8K进一步普及。

 

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在这个过程中,每个时间点上都在面向4K频道的播出进行准备工作,对于不同时间点以及各个不同层面的电视机构都有不同的想法,结合自己定位有着不同的发展思路。根据总体部署要求,按照4K电视的播出计划,在去年认定十家公司进行播出,这十家公司都是采用BS卫星的方式通过十一个频道播出,这十家公司包括NHK卫星电视和其他一些民营电视台还有WOWWOW等收费电视节目,另外还有购物频道等。NHK 4K频道之外还运营一个8K频道。在播出方式上,虽然目前日本主要的接收方式是地面播出,但在这方面还没有一个明确的4K播出计划,目前计划是今后继续延用高清的播出,通过卫星播出4K,采用HLGHDR方式及设定2020色域来实现。

 

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在家庭的接收终端上,现在的方式是用蓝光盘BD的方式通过PQ的方式进行HDR的播放,目前也是随着4K频道确定为HLG的方式之后,蓝光盘也要针对HLG方式来支持。

在基础设施方面设备上还在发展过程中,例如在家用电视机方面4K电视的普及率目前在持续提高,但是由于播出方式是刚刚确定下来的,所以现在接收端的电视机大部分不含4K接收装置,特别是HDR对应的只有少部分。这种现状也是跟现在播出现状有关,因为现在的播出是作为实验来播出,随着20184K正式播出后能够有十一个频道可以观看,电视机包括接收装置对应方面也会跟上来。现在政府的指令下来了,标准定了,时间表也定了,谁应该做什么也定了,所面对的是实际的课题。

 

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4列举了若干实现4K播出所面临的课题。首先第一个是设备的更新换代,特别是日本高清化进程已达到十年以上,现在面向4K播出,面向2020年一定要进行大面积设备更新。第二个问题是虽然4K播出计划确定了,作为新的方向已经明确,但大部分观众和广告运营商需要看的还是高清频道,所以说只顾4K不顾高清是不可能的。在传输线路技术方面也在进行非常热烈的讨论,现在也逐渐认可IP化的方式。在实际应用方案设计过程,可以看出同层次的需求,第一是专门制作4K内容的频道,像刚才说的WOWWOW等收费频道,专门做4K的话反而简单了。但是对于主流的电视台他们要兼顾高清播出,同时又要开始4K播出的新尝试是存在课题的,例如要建一个新的演播室,演播室摄像机要用4K 还是高清的以及各种不同的设计思路都会出现。另一方面是在资金投入方面,日本面临广告收入降低的窘况,在这样情况的过程中,现在要作4K尝试,又不会有新的广告投入,在没有新的收入状况下作新尝试,用户对4K播出带来的资金和人的投入都是希望如有可能尽量进行压缩。也包括HDR这样的流程变化带来新变化都会造成新投入,为此用户也有不同想法。

 

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这种高清和4K如何兼顾的探讨从2015年开始就在厂商和电视台之间开始进行,见图5。特别是从去年开始,针对更具体的演播室、摄像机的设计思路和运营思路。包括标准的制定进行真正的研讨,面向这样标准化特别是电视台间素材交换课题,日本做了一些新的尝试,也还有电波产业会这样一些协会的参与,他们组织用户和厂商在一起明确讨论应制定什么标准,HDR和高清的SDR是一个什么样的转换标准,做什么样的HDR等一系列具体的讨论。在这个讨论过程中不包括电视台用户,广电设备的制作厂商、电视机制造厂商多个方面,目前电视大多不对应HDR,一旦节目源纯粹对应HDR了,但还按照正常播出的高清SDR对应的时候其结果可能就会使所看到的图像偏暗了,所以必须厂商、用户再加上电视机制造厂商几个方面联合在一起才能做好,才能更好实现。

上面介绍的是面向4K频道的工作准备,下面再介绍建立4K系统的不同思路。

 

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方式一是一种纯粹的4K系统,例如上面提到的为了建设一个全部是4K内容播出的4K收费频道,对应HDR2020色域,在系统上实现最高性能,真正体现4K水平的节目。对于厂商来说,针对用户的需求反而是很简单的提案,我们设备最高性能发挥就可以了。

方式二是用户希望做一个4K的系统,但对应现在主流的高清信号进行下变换播出,这是在考虑现有大量的高清播出需求的同时考虑到20204K节目比例的提高,现在就进行技术准备和磨合,提前做好准备建立4K系统。虽然说是4K系统,但是从操作人员界面包括摄像机的调整等操作都跟原来高清是同样的水平,同时在系统的可靠性方面也是要求达到同样的水平。另外为了压缩投资,虽然进行4K的制作但考虑投资没有这么多,所以只对必要的设备例如HDR监视器进行更换。还有一点是高清素材的灵活运用,虽然系统是4K的但是原有的节目其中大部分还是高清的,这些素材如何在4K系统运用好也是要考虑的地方,例如4K采用HDR的字幕所设置的电平与高清字幕电平是不一样的,用户是为压缩整体投资,虽然是4K信号,但仍然沿用高清SDR字幕设置。在这一系统流程中的高清信号都是从4K播出进行下变换成高清信号的,所以系统中上下变换还有包括动态范围及色域设定的变换装置很多。实际上,完成这些转换都是可以做到的,但用户考虑紧急情况发生时,担心经过这些转换装置所有高清都不能输出了。出于这种担心,虽然原功能都可以完成,也同时部署了外部转换设备。用户对于演播室信号传输方式并不做太多拘泥,但不管何种方式都需要进行经过最高等级可靠性考量。如图7,核心的切换台设备是处在4K方式下运行的,所有高清信号经过上变换成为4K用(红线标注)连接到系统里,使得在这个系统里各种各样的转换非常频繁。并且把开关集中到一个区域里操作。这个系统的设计目的是迟早都要到4K阶段,所以现在就用在4K上运行,上下变换适应高清现状需要,由于上下变换存在较大的延时,造成目前主要应用目的的高清处理引入比较多的延迟,这是这种设计思路课题之一。

 

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方式三的用户同样是同播对应,希望在4K HDR/高清SDR内容上都能同时制作,这里所注意针对的问题是高清系统有很多应急备案,但4K应急备份方面还比较少,所以他们要求在4K方式上也要达到高清所具备的安全性。同时他们不希望案例2 中出现的下变换高清方式所产生延时导入,所以计划采用高清及4K分别使用独立的切换。在这种情况下,分别设立单独切换台,但系统切换要求简单,切换台的面板要求共用。与上面用户所说的字幕的电平4K与高清就直接使用不同,这个用户希望在4K节目内容上叠加的经上变换的高清字幕电平是可变动的。在4K HDR对应播出、进行PQ/HLG两种制作方式。针对以上需求在信号通道方面希望信号更简单,安全性更高,所以他们使用12GSDI,由于周边配套产品还不是特别丰富,所以作为最低要求使用了3G四路SDI还是可以认可接受的。从图8可以看出,整个系统规模比较复杂,高清和4 两路系统,但追求更高性能,分别走各自通道,这样双方都不会有过多延迟。

 

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还有一种方式用户需求是4K和高清进行切换对应,现在4K运用较少,尽量压缩投资,所以系统做成一个高清系统,4K系统也要做好准备。在收录素材有标准的演播室接口之外要有云服务保留接口。在传输通道会用12GSDI3GSDI×4可以接受。从应用方面也和前面用户希望整个操作性和高清保持一致。前面提到的一个同播思路时提到有进行上下变换的方式,但切换过程时间较长,针对这样一个现状,这个用户提出切换要求短时间内运行的方式,虽然这是一个简便易行的系统环境,我们还是希望有一个对HDR确认的过程。该用户希望压缩投资,希望沿用现有的高清的3G系统,松下的提案是把4K/12G的信号进行视觉无损的压缩,通过原有的3G通道传输。针对这样的用户需求,我们的提案也是非常简单,不管高清信号还是4K信号,只是变换4K切换台的设置,信号通道都还保持原有的连接,可以保持系统灵活的切换。使用这种方式后,核心切换台设置更新后,原有高清通道还都能保留用在4K 系统,追加投资方面是最小投资。

以上介绍的四个案例,以不同用户角度提出自己未来发展的思路,对于这些不同想法我们和不同用户进行了研讨,提出了实现方案。

 

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  最后进行总结,针对不同用户需求,包括最后成本方面的比较,这些方式各有优劣,需要明确真正想追求的是少投资还是高性能,包括未来IP传输方式应用的考虑。根据日本现状,4K演播室设备计划在2018年至2019年建设,面对2018年的4K频道正式开播,而例如HDR如何确定等问题仍然不确定,大家还处于非常焦急的状态。虽然系统大部分处于研讨和试行的阶段,但收录过程采用4K方式进行已经实现。但是对于ENG 新闻报道的工作流程普遍还没有4K化的实质考虑,更多电视希望灵活利用现在高清的素材,新闻报道的节目里,外采部分拍摄高清,而演播室里则要采用4K信号。在面向4K准备过程中带头人是国家电视台NHK,一些民营电视台也作4K 准备,这些电视台是指在东京的主台,而各地区的分支机构,由于本身自制节目少,也没有出口,是由主台对全国播出,即使做了4K并没有4K出口,则一般会采用IPTV的方式作为出口。从2016年研讨后,各电视台正在进行20184K播出准备,特别是为了2020年奥运会的4K播出做准备,届时通过超高清的精彩画面将为观众带来更多感动。