舞台演出的5G+8K直播信号制作——以国家大剧院《繁华众声》线上直播为例

田 晨，孙 迪

（国家大剧院影视节目制作部，北京 100031）

2020年初新冠疫情肆虐，国家大剧院暂停了所有线下演出与参观，开展了一系列的线上演出与影视节目创作工作，让高雅艺术通过线上科技的传播手段走进寻常百姓家。自4月11日至12月31日，国家大剧院策划播出43场线上演出，累计点击量突破13亿人次①。疫情改变了观众的欣赏习惯，虽然剧场停摆，但凸显了舞台艺术的线上呈现方式，观众对“画面”有了更多的期待和要求。

8月8日，国家大剧院“华彩秋韵”系列演出的首场音乐会《繁华众声》在国家大剧院的音乐厅上演（见图1），采用8K超高清网络云分发、5G+8K转播车等5G+8K技术和设备进行“5G+8K”直播，呈现在8K电视、5G手机及各类显示终端，将5G+8K应用从点对点的示范应用扩展到面向消费级的应用。本次直播在国家大剧院花瓣厅和金融街购物中心、海淀展示中心会议中心、王府井步行街、三里屯太古里、中关村步行街、华熙LIVE商圈、亦庄经济开发区大族广场等设置了8K直播点，同时通过古典音乐频道、央视新媒体、快手等50余家网络媒体同步高清直播，本场演出的全网总点击量近3 000万。笔者就该场舞台演出的线上超高清直播，阐述基于5G+8K技术的直播切换流程、8K超高清视频及音频的制作要点，探讨5G+8K技术应用需要注意的问题。

1 直播信号的切换流程

国家大剧院线上演出的直播制作从机位设置、镜头设计、字幕样式等制定了一套标准化的模式及流程。将传统的舞台演出进行舞台影视节目化的制作，通过网络在线传播的方式放送，既是对舞台演出的真实记录与刻绘，也是制作团队在音视频等影视制作的再度创作。这就要求影视制作人员，对舞台艺术本身有较为深入的领悟与理解，也需要遵循转播公用信号的制作规律与创作原则，在舞台演出与影视制作双重维度上，进行符合传播规律的视听创作，实现技术衔接与艺术融合，满足网络媒介观众的收视需求与市场的选择。

本场演出以交响音乐会的形式呈现，既有经典的西方交响乐作品，又有新创作或改编的作品。前期准备中，导演根据乐曲总谱进行分镜头设计，在转播车进场之后根据8K镜头的特点和设备测试结果对分镜头脚本进一步细化和完善；并与指挥家、舞台监督等沟通制定直播切换流程表，如表1所示。

表1 直播切换部分流程

图2 机位图

图3 不同机位的视角

图4 8K厢式镜头

2 8K超高清视频制作

8K显示技术的画质相比于高清画质更清晰，带来的视野也更加宽广，可以加强观众的临场体验感，非常适合体育赛事、演艺类活动以及对图像质量要求极高的应用场景。

本场演出使用了8台8K超高清摄像机进行拍摄，拍摄机位设置如图2所示，不同机位的视角如图3所示。同时，根据音乐会曲目的特点和国家大剧院音乐厅的客观条件、机位等综合考量选择镜头，其中，包含6个8K厢式镜头，如图4所示，以及2个4K便携镜头。对于全球首台5G+8K转播车（见图5、图6）的应用，国家大剧院摄制团队各专业就设备使用的各方面进行了适应性测试。

但在实践中，存在着一些难点和水土不服。这次8K超高清拍摄制作与以往高清相比，难点主要集中在摄像机操作、灯光照度、镜头种类受限及下变换兼容高清等方面。

2.1 视频拍摄的关键点

2.1.1 灯光的照度

8K摄像机的进光量更大，相对于普通高清设备对光照的需求更强，在曝光不足的情况下容易出现噪点，影响画面质量。国家大剧院音乐厅作为一个以音乐会表演为主的演出场所，本身的灯光照度偏低，因此需要增加大量的电脑灯来补充舞台的照度。但如果灯光太亮，可能会出现艺术家由于光线晃眼而无法抬头看指挥的问题，这会严重影响演出的正常进行。在与乐团进行多次沟通和磨合后，用了三天时间调试灯光，确定摄像机整体光圈控制在5～7，拍摄的画面效果比较理想。另外，根据不同曲目特点对氛围灯光进行色彩变化的设计，通过视觉化手段渲染音乐的不同情绪，图7、图8为转播车内个机位换面显示的灯光效果。

图5 5G+8K转播车

图6 转播车内的8K切换台

图7 转播车多机位画面

图8 通过手机直播转播车内工作场景

图9 8K摄像机不同变焦镜头的近景画面的比较

2.1.2 8K摄影机镜头的运用

8K摄影机拍摄的画面相对于4K和高清来说景深更浅，如图9所示，对焦行程更长，对焦需要更加精准，尤其是在8K大屏幕上的呈现，焦点问题也会被放大。

（1）由于8K镜头目前在市场上并未达到量产，可选择的种类和数量有限，为了兼顾音乐会拍摄对镜头选择的要求，此次直播使用了2支4K便携镜头。在前期镜头测试中发现4K镜头在某些焦段会呈现色散，针对这一问题，在设计脚本时根据其特点，最大限度发挥其功能，增加近景、特写及小全景的拍摄，避免广角端的使用，图10为4K便携式镜头拍摄的全景画面效果。

（2）考虑到8K画面分辨率高，运动镜头数据量大等特点，在镜头进行推拉以及横移时，要比拍摄高清时更稳，速度更慢；对于画面转换中的叠画效果也进行了虚化处理，从而保证画面视觉上的流畅。

（3）采用BT 2020色域HLG HDR技术使色域和层次有质的飞跃，甚至有一种裸眼3D的观看效果。从转播车上的8K显示器上，确实能够看到高清和4K摄像机无法拍摄出来的细节，舞台上的乐器大都价值不菲，这些名贵的乐器在8K分辨率的画面中熠熠闪烁，管乐的金属质感及弦乐的木纹纹理透出迷人的高级质感，亮部和暗部的平衡和宽容度让观众的视觉感官犹如亲临现场，这是8K的优势所在。

（4）音乐会的直播在镜头设计及组接、切换点的选择上讲究很多，小提琴主奏时，画面不能切到长笛大管上，舒缓的乐句不适合频繁切换镜头，某个声部何时突出、指挥何时突出，种种细节都要对照总谱。同时，为了最大限度地展示8K的呈像优势，让观众能更加直观地感受8K的细腻和沉浸感，此次直播的分镜头脚本（见图11）规划根据不同镜头的特点来布局，打破了以往直播古典音乐会的一些习惯和定式，根据不同的音乐风格设计不同的镜头语言，特别设计了一些不同的角度和局部镜头。通过快切、俯拍等镜头的设计，观众看到乐手的手部细节、脸上的汗珠等画面，有着极其丰富的视觉效果，每一个镜头都在传递着国家大剧院对于艺术品质的追求。

图10 4K便携式镜头拍摄的全景画面

图11 分镜头脚本

2.2 视频信号的制作

本次5G+8K直播，在满足8K大屏落地收看的同时，还要将8K超高清直播信号下变换成高清信号实现全平台网络直播，并且收录高清信号作为线上点播的保障。

下变换的高清信号为匹配8K素材拍摄，需要调整色域及HLG的不同所带来的参数统一问题，即光圈增益差的调整。本次录制增益差经过实际测算对比，最终确定为-9 dB，兼顾了8K和下变换高清图像的平衡和统一。

由于8K素材的数据量巨大，对收录服务器的存储空间和运算速度、编解码器格式等都提出了更高的要求。本次高清多迅道录制分为两个部分，如图12所示。一是将转播车上CCU（摄像机控制单元）给出信号源通过SDI线缆将6路摄像机信号和车尾给出的PGM（切换信号）、PGM Clean（无字幕切换信号）传输到DVS服务器Venice S8收录。按照国家大剧院线上演出常规制作标准，本次采用Apple ProRes 422格式录制。收录过程中，数据信号直接存储在服务器本地硬盘中，演出结束后将服务器运回至中心机房，将录制素材迁移至制作系统存储。二是用1台下变换器输出4路高清视频信号，包括2路单挂视频信号和PGM（切换视频信号）及PGM Clean（无字幕切换视频信号），其中PGM（切换视频信号）嵌入立体声作为直播信号源播出。

8K视频信号需要经过两次下变换处理成高清视频信号，并嵌入8K转播车录制音频信号，通过光纤传输高清直播信号至播出服务器。经过测试音视频出现声画不对位的现象，声音和画面相差6帧（约240 ms），声音快于画面。其主要原因是视频两次下变换造成画面延迟，为了同时保证8K超高清直播及网络平台高清直播的声画对位，技术人员需要对加嵌的高清PGM（切换视频信号）解嵌，对立体声信号进行二次处理，通过高清直播调音台加一定量的延时，并将延时后的立体声与高清视频信号加嵌，解决声画同步问题。

3 音频制作的要点

本次5G+8K直播并未选择业界先例少、实操经验少的NHK 22.2制式，而是选用更为得心应手的传统立体声2.0制式，并且一切音频工作围绕此理念进行作业。此外，由于8K超高清拍摄方式所呈现的高画质，使得音频工作人员在架设传声器等设备时需要更多兼顾音频设备是否会对画面产生过多干扰，以至于影响观看体验。

3.1 传声器的设置

本次传声器配置采用2.0立体声制式进行拾音设计，主传声器采用AB立体声制式，并采用1 m横杆使双全向传声器侧展，以体现乐队的宏大感、声音厅堂感；对音量小的乐器增加补点传声器；观众席上方吊装了一对KM183全向传声器，用于捕捉观众鼓掌等环境声，为混音提供素材。

3.2 音频系统架构及工作站点分布

本次直播的音频系统结构如图13所示，工作站点主要分为舞台、8K转播车（见图14）以及影视部B2音频控制室三个区域。核心机箱将接收自舞台的音频信号分为3路：第一路进入Tamura NT660主调音台进行混音，并输出立体声混音信号至8K视频加嵌设备以及各录制（含备份录制）工作站；另两路分别进入主备两套分轨录制工作站（Pyramix以及Studio One，分别通过Dante以及Madi连接）。主调音台对各个传声器信号进行处理（平衡、EQ、压缩、延迟等）后，最终除了给出响度合适的立体声混音外，还要将信号发送至不同的监听点，如P2、导播台、车尾信号分布器等；同时片头片尾的音频播放文件也通过调音台处理后在直播时进行实时播放。

图12 信号收录分配图

图13 音频系统结构图

图14 转播车内音频控制室

4 5G技术的使用

此次直播是国家大剧院5G网络建成（2020年8月1开通日）之后的首次投入使用。为了更好地保障此次直播在8个8K落地点的顺利播出，积极对接移动做好核心网、传输、研发后台方面的技术支撑，合理设计信号传输的路由[1]，布设信号增强设备，每天对末端CPE及CDN分发进行12小时以上的不间断测试，累计测试近百小时，根据测试情况不断优化调整设备参数，保障下行1 Gb/s、上传150 Mb/s以上的速率，保障了各直播点、转播车区域等重要场所5G信号的质量。

5 5G+8K应用注意的问题

此次8K应用中还存在一些目前尚未解决的现实问题，未来国家大剧院要制作更多的8K节目，尝试多种舞台表演形式的拍摄，持续关注技术的更新，并加以掌握，提升自身业务能力，以找到更好的解决问题的方法。

（1）素材量庞大

本场直播的8K文件单轨记录近两小时素材，数据量达4 TB。如果需要后期剪辑和制作，8K素材的渲染时长基本上是素材时长的4～5倍，再加上相对复杂的特效包装，则渲染时间会更长。这不仅对后期系统的配置要求是个考验，对工作周期和整体拍摄工作的统筹调度也提出更高的要求。

（2）时码不能同步

本次8K素材共收录四轨，分别为PGM（切换视频信号）、PGM Clean（无字幕切换视频信号）及两路单挂视频信号。四路8K信号分别收录在不同的录制服务器中，其中仅有PGM（切换视频信号）嵌入立体声作为直播信号源播出。由于此次使用的5G+8K转播车时间码发生器与录制服务器不兼容，无法做到多轨录制时间码同步。对于舞台音乐类节目的后期制作，想要实现多轨编辑有一定的难度。因此，在现有条件下，8K直播对于超高清技术的应用确实是一个最好的选择。

（3）服化道的配位

8K技术挑战的还不只是舞台技术团队。在超高清镜头的“逼视”下，舞台上的每个细节都一览无余，制作流程中任何一个环节的细微缺失都可能被放大。如果8K技术在未来广泛应用于舞台表演领域，舞台上的服化道及表演的艺术家们也需要更加细致与准确的妆发和表演，以及技术和物料的全面升级。

6 结语

国家大剧院此次直播是舞台演出一次有益的尝试。艺术贵在创新，影视创作是拓展舞台演出空间的有效手段，将原有震撼的舞台演出转化为屏幕前的视听盛宴，通过线上线下双重途径，让越来越多的群体欣赏舞台作品。这不仅需要科技手段的加持，也要求制作团队运用更多的创新思维，为观众提供与线下不一样的观演感受。如何在观演感受方面有所突破，或许将成为线上演出在未来发展中需要关注的现实问题。

随着观众对视觉体验要求的不断提高，在国家大力推动超高清视频产业发展的背景下，5G+8K技术的应用是必然的，新技术与艺术的融合将进一步开拓文化发展的空间。

注释：

① 国家大剧院线上系列演出网络点击量数据来源于国家大剧院官方统计。