大陸中央電視台4K分辨率高端技術在節目製作中的應用

popo · 發表於 2014-11-6 17:08:26

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摘要
介紹了中央電視台4K高端製作島系統項目建設情況、4K製作系統及工藝流程，列舉了4K製作系統製作的節目實例，思考和總結了4K製作方面的問題。

關鍵詞
4K高端製作島前期拍攝後期編輯生產實踐

一4K高端製作島系統項目建設情況
2013年全球影視技術的發展催生了4K分辨率製作設備小型化、輕量化，為電視節目製作領域的應用開啟了先河，高速4K分辨率圖像處理引擎技術，高容量快速存儲性能以及4K編解碼等尖端技術，帶來全流程的4096×2160分辨率圖像拍攝製作，電影級別影像的呈現，工作流程逐步經濟合理，為廣大電視媒體創作開闢了空間。探索4K製作工藝，積累製作經驗，成為動力和目標，在這個背景下，中央電視台4K高端製作項目列入建設規劃，為台內綜合類精品節目製作搭建了試驗性平台。

4K高端製作島系統於2013年4月起，經過系統設備調研、技術測試，形成了系統架構設計方案和生產業務管理、製播流程方案，8月，4K前期設備F55投入節目拍攝，在系統設備安裝集成的同時，進行了業務接口定制和軟件研發，於2014年1月完成了系統軟硬件聯調和入庫媒資、應急送播流程調試，全方位投入試運行。

二4K高端製作系統和工藝流程
4K高端製作島系統從前期拍攝到後期編輯合成，是完整連貫的技術體系，同時又具有台內高清後期製作島的製播功能，適配4K節目母版歸檔、高清版播出以及影院版播映等多種格式節目製作需求。

圖1 4K ENG拍攝系統

圖2 高清/4k色域圖

圖3 電視/對數/線性伽馬曲線

4K高端製作島系統包括4K ENG前期拍攝和後期編輯合成兩部分，4K ENG系統採用索尼高分辨率4K攝像機PMW-F55，代表數字攝影最新技術成果。F55採用全畫幅35mm CMOS成像器件和多種格式編解碼器，具有1160萬像素高數據量、14檔寬容度的優異性能。淺景深影像效果、高動態光線範圍和豐富的圖像細節增強了畫面質感和藝術感染力。4K/2K/高清模式、RAW/XAVC/SSTP/MPEG-2 HD編碼格式設置靈活可選，滿足多種拍攝需求。全文件化數據格式，採用A方（AXS）卡或SxS pro+卡兩種介質記錄。具有2K XAVC 180幀/RAW 240幀/4K 60幀超高速拍攝功能，突出了影像內部的張力。F5516 bit RAW格式數據和CINE EI電影模式設置，並兼容S-gamut和ITU 709兩種色域模式，更加突出影像質感，豐富了細節層次和顏色色階，特別是S-gamut色域cine色域，突破了電視傳統彩色空間，擴展了視覺顏色範圍，為節目後期創作提供了更多的技術手段，更加方便與DCI-P3等影院色域的對接，在屏幕上還原出更加多姿多彩的自然色彩。4K ENG系統性能優異，又配置了高質量電影定焦/變焦鏡頭，T值恆定、很小的呼吸效應和畸變，附帶輕型遮光斗、濾光鏡，特別是ZK系列小型化電影變焦鏡頭既具備高精度光學性能，又具有自動伺服機構和遮光罩，兼顧了電視拍攝的高效便捷性；特別適合創意性節目拍攝，系統軟件經過幾次升級，功能日益完善，並吸納了廣大用戶的體驗，先進的技術昇華作品的藝術內涵，深受節目編導與攝影的喜愛。

圖4 中央電視台4K高端製作島系統框圖

4K後期編輯合成系統由5套蘋果FCP X常規編輯工作站和5套歐特克Flame/Luster高端合成工作站組成，與4K ENG系統適配。系統採用單機工作模式，單機存儲容量24TB。媒體文件和數據通過萬兆以太網互聯，通過業務接口與全台節目生產管理系統和媒資播出系統進行數據和媒體交互，實現全文件、全高清、全網絡製播流程。4K後期系統兼容4K/2K/HD多種分辨率，支持多種行業標準的原生格式，可直接讀取前期攝像機/攝影機的記錄數據：Sony F65/F55 Raw、ARRI RAW、P2 HD、Sony XDCAM、 DNxHD，並且最新版本支持XAVC格式時間線編輯，不必轉碼。支持AXS、SxS pro、P2、XDCAM等多種文件介質上載，完成4K節目精剪、特效、字幕、配音、調色、合成等工作。系統藉助三維合成、跟踪、文本、遮罩、摳像及二次佈光的技術和創新視效工具，實現高效專業實時調色配光合成。系統具有快速唱詞製作和高效RAW素材批採功能。

系統支持HD、XAVC、Avid DNxHD、Apple. ProRes和多通道OpenEXR圖像序列等編碼格式，在導入後能保持該格式包含的完整設置信息。系統可提供多種4K工作流程：經濟型4K XAVC工作流程、高畫質RAW+ MPEG-2高低碼流套片流程，支持導入非編時間線文件EDL/XML/AAF文件進行4K高質量畫面套底，實現與非編軟件協同工作，以及與後期製作環節各系統之間的靈活流程組合。系統通過LTO5/ LTO6數據流磁帶歸檔，備份無壓縮10bit 4K DPX成片和RAW素材文件，由媒資、資料館進行物理保存；並輸出DNxHD 185M高質量高清文件入庫媒資送播。

圖5 經濟型4K XAVC工作流程圖

圖6 高畫質RAW+MPEG-2高低碼流套片流程圖

4K高端製作島通過管理接口和業務接口與全台製播管理體系連接，接受新址節目生產管理系統的統一調度；有效組織生產任務入島、內審、技審、入庫備播、成品歸檔全部流程，並包括ENG設備使用、任務分配、資源分配和運行記錄，後台形成統一的使用報告和報表。系統具備島間媒體數據交互功能，保障外來素材入島、環繞聲製作技審功能。系統支持媒資備播、文件直送、介質直送三種節目入庫方式，實現代碼綁定、審片、轉碼、技審、校驗全流程網絡化文件送播。

三4K製作系統生產實踐及節目製作
4K高分辨率設備特別適合紀錄片等場景變化多、畫面質感要求較高的節目拍攝，從2013年7月至2014年7月，已有紀錄頻道、大型節目中心、新聞頻道、科教頻道、體育頻道使用4K設備拍攝不同類型的電視節目。如專題類《舌尖上的中國II》、《春晚又一年》、《園林》、《犛牛》、《自然的力量》、《中國人》、MV《我們的中國夢》等。與高清攝像機相比，F55在拍攝設置和選擇上有自己獨到之處。

圖7 紀錄片《園林》拍攝工作照和調整前後截圖

紀錄片《園林》記錄格式：4K RAW 25p/1Gbps + MPEG-2 HD 50i/50M線性伽瑪、寬色域S-gamut。採用高低碼率套片製作流程。定焦鏡頭拍攝。

採用RAW格式拍攝，設置16bit線性伽瑪linear。小型化機身配置PL口定焦鏡頭，現場輕鬆使用搖臂裝置F55，完成影片創作。如圖7，灰色的原始圖像中包含豐富的層次和顏色信息，在後期製作時，套用LUT曲線還原色彩和亮度層次。在現場拍攝時，可以輸出加載了LUT曲線的還原圖像，在監視器上看到後期編輯環節還原後的色彩。

圖8 MV《我們的中國夢》調整後截圖

MV《我們的中國夢》記錄格式：4K RAW 25p/1Gbps+ MPEG-2 HD 50i/50M線性伽瑪、寬色域S-gamut。

如圖8，淺景深效果增加了畫面的真實感，淡化了周圍環境，突出了主體人物質樸親切。14檔光圈的寬容度增強了高反差場景的表現力，高亮區部分的層次被吸納，細節清晰可見，暗部牆體的質感和凹凸表面也能完整表現出來。在拍攝時，高亮區域看上去有被白切掉的部分，後期調色工具可以調節出RAW格式記錄下來的細部層次。寬色域更突出了色彩細膩真實。優異性能增強了畫面感染力。

圖9 專題片《春晚又一年》調整前後截圖

三集專題片《春晚又一年》記錄格式：4K XAVC 50p/500Mbps，S-LOG2伽瑪、色域ITU 709。

《春晚又一年》是一部紀實性很強的專題片，採用幀率50幀4K XAVC壓縮格式拍攝，畫面動態連續感好，運動鏡頭平滑，觀看舒適自然，壓縮製作能夠節省製作資源佔用，採用蘋果FCP X將50P 4K XAVC存儲到盤陣，容量是高清50i同等素材量的4倍，直接拖拽原始素材到高清時間線，可保持很高的效率，採用flame工作站配合lut恢復調色，高清播出版完成以後，再回到起始端，建立4K時間線，將成片工程調出，從原始4K素材生成4K節目版，輸出prores4k 480Mbps編碼mov文件。在Flame進行色彩精修後，輸出DPX母版。S-LOG2曲線增加拍攝時光照動態範圍，後期調整後還原更多的亮度層次。採用與高清錄製要求相同的ITU 709色域，在拍攝製作高清版時，可節省色彩校準環節，色彩所見即所得，可保證高清版製作效率不降低。

圖10 紀錄片《舌尖上的中國II》調整前截圖

紀錄片《舌尖上的中國II》記錄格式：2K XAVC 25p/250Mbps，S-LOG2伽瑪、色域ITU 709。

根據鏡頭動態設計，可以選擇幀率25p或50p，有說法認為，畫面運動時微小抖動是一種膠片感體驗。《舌尖上的中國II》結合畫面動作與剪輯來控制內容節奏，是選擇幀率25p的一種表達方式。這部作品利用F55攝影機35mm大畫幅成像的特點，展現局部淺景深效果，突出食材表面紋理和質感，突出鮮亮的光澤。浮動的火苗中間明暗層次過渡自然，動態寬容度優勢賦予畫面的完美表現。優異的技術性能能夠補償現場燈線不足，帶來自然的觀看體驗。

四關於4K製作方面的問題與思考
4K新技術激發了電視藝術的原創力，但是，不可否認的是，現階段的應用與實踐還受到很大的局限，4K分辨率視頻格式數據量超過高清廣播級質量的4倍以上，拍攝中的素材管理、數據備份速度、網絡傳輸帶寬、效率、空間佔用等多方面的困難，攀昇運行成本；4K壓縮標準和傳輸標準不確定，母版格式不能確定，造成工作流程中還需要還原為無壓縮製作，反复編碼轉換，影響工作效率。缺少超高清電視輸出格式標準，節目母版以無壓縮格式存儲1小時需要6TB容量，極佔資源。4K/超高清色域標準ITU 2020已經發布，相應設備並未配屬，器材種類不齊全，攝像機配置接口、鏡頭選擇性小，前後期工作流程適配不完善，使用代理碼率編輯效率降低等問題。我們期待著4K技術的進步突破瓶頸，為觀眾奉獻更多更好的影像創作精品。

中央電視台4K分辨率高端技術在節目製作中的應用
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