为UHD做准备

许志雄

超高清（UHD）的兴趣正在快速增长，在决定需要用什么类型的素材进行制作之前，重要的是要明确地理解UHD的含义，特别是在不同情况下意味着不同的事情。

首先，它意味着屏幕分辨率高于今天的HD。我们所说的4K分辨率的像素数是HD（3840 x 2160）的四倍。但在不久的将来，可能需要支持更高的分辨率，例如N H K超高清视频系统，又是一个四倍（7680 x 4320）。

其次，它也意味着高动态范围（HDR）。ITU Rec. 709 （for HD）和Rec. 2020 （for UHD） 标准中定义了SDR，仍然是基于传统阴极射线管的光输出能力，峰值亮度约为100尼特。目前提出的HDR系统的亮度峰值明显更高，通常为1000尼特甚至更高，并且在黑暗区域内提供了更高的分辨率，从而使感官上的图像更加“逼真”。但是为了让消费者受益，HDR的能力必须从拍摄到交付一路延伸。

除了HDR之外，许多UHD成像器和显示器都支持比Rec. 709更广泛的颜色。在整个制作链交付中，这些“扩展色域”功能，消费者可以将其视为改善的图像质量。

在制作环境中，U H D信号有多种不同的选择。采用SDI或IP未压缩（SMPTE 2110）或采用IP上几种压缩格式中的一种。对于广播公司来说，新增了几个竞争的H D R演播室系统（HLG，PQ，SLOG3 等等）以及许多传输HDR到电视屏幕的技术挑战。

在两种最流行的H D R传输方案中，HDR10使用静态元数据（HDR扩展元数据在整个程序中保持一致），而Dolby Vision可以逐场或甚至逐帧更改HDR。

HDR能力与UHD分辨率并不严格相关。例如，您可以制作高清（或更好的1080p）分辨率的HDR，或者制作不带HDR的4K。如果您现在正在构建高级制作或交付系统，则必须能够处理从HD到4K，SDR和HDR。换句话说，它必须非常灵活。

就在很短的时间之前，在严格的SDI世界中，这种灵活性将是完全不切实际的。如今，由于转向软件定义的广播技术，因此可以合理地交付。屏幕分辨率，色深和元数据转换都可以通过适当的信号和参数在集成软件环境中进行管理。

与此同时，有一个共同的观点，支持转向采用IP进行通信的软件定义体系结构，特别是通过采用来自IT行业的商用现货（COTS）硬件，是具有成本效益的。这种灵活性可以满足不断变化的需求，同样有说服力。任何考虑UHD的人都应该把软件和IP的制作和交付技术作为基础。

HD和UHD灵活的制作环境最近的一个例子是瑞士tpc公司开发的户外转播车。其使用毅美公司的Selenio网络处理器（SNP）作为IP处理引擎，以及SDI与IP之间的网关。SNP符合SMPTE ST 2110系列实时IP标准，因此非常适合使用多个供应商设备提供最佳网络。

它充当软件控制的信号处理中心，提供上下变换，以及输出标准和高动态范围所需的所有适配和元数据。SNP还提供所有必要的信号定时和同步，包括SDI到IP转换。

SNP被设计成一个紧凑的信号处理器，尽管它是一个紧凑的1RU机架设备，却提供了极高的处理能力（使用FPGA）。在tpc卡车中，它直接馈送到一对冗余的Arista网络交换机，为超过100千兆以太网的复杂现场制作提供所需的全部带宽。

IP连接贯穿设备中所有制作部件之间，意味着在整个制作环境中保持灵活性。提供超高清信号的网络设备可以同时切换。另外，制作环境可以以最高的质量永久运行，SNP提供可适应HD和UHD服务所需的输出范围。

每次制作都不一定需要UHD。标准不断发展，目前还不是每个制作机构都能够投资建立一个完整的专用超高清制作链。但是，现在开发的任何系统都应该是敏捷的，可以根据未来的需要，从一种程序类型转换到另一种程序类型，从一种制作标准转换到另一种。

现在对制作技术的任何投资都应该反映这种灵活性，同时确保它不以任何方式限制创意计划的制定者。整个产业链必须看到并感受到运营者和制作者的期望。它必须在安全、有弹性和成本效益的基础设施中完成所有这些工作。解决方案在于IP網络连接和软件定义技术。B&P