广播与电视技术期刊

本文由《广播与电视技术》杂志独家授权。本文刊发于2020年第2期。作者：庞博 （中央广播电视总台）【摘 要】随着4K技术的全面应用，中央广播电视总台4K超高清频道开播，对于4K后期制作需求快速增加，网络化的超高清制作岛必然成为发展趋势，4K后期制作全面融入全台文件化制播流程体系中。本文以超高清制作岛3为例从系统 架构、素材管理、后期制作及调色流程、4K制作岛特点等，多角度、全方位介绍网络化超高清制作岛的优势。【关键词】4K超高清，超高清制作岛，网络化制作，AVID Nexis存储，BaseLight校色0 引言2019年是总台着力实现“4K+5G+AI”智能化媒体转型升级的关键之年，随着4K超高清频道的播出运行，对于4K后期制作系统需求高速增长，对于超高清制作岛的设计也带来了新的挑战，既要满足大数据量的吞吐，也要保障系统稳定运行，还要融入网络多元化的使用需求，使用新的设计思路、新的超高清节目质量标准、新的系统架构，这样才能充分满足超高清HDR电视制作的需求，通过更宽的动态范围、更大的色彩空间，更高的帧速率，让4K节目给观众带来全新的沉浸式电视观看体验。1 系统架构超高清制作岛3规模超高清制作岛3设备配备：18台AVID 4K非编工作站，2台BaseLight调色工作站，1台音频工作站（与音频岛交互、配音、环绕声审听），配套文本工作站1台（外来文件传输、杀毒）、上载工作站2台（素材上载收录介质高速导入）、网管工作站2台（系统管理、业务管理），2台交换存储、2台转码服务器、3台传输转码服务器、2台岛间迁移服务器（如图1所示） 。核心存储为12座AVID Nexis存储、1台SDA（存储管理服务器），每个存储节点具备20块10TB SATA媒体存储磁盘，单节点具备200TB裸容量。每存储节点达到800MB/s有效视频编辑带宽，存储容量及带宽支持线性增长。总体有效存储节点有12个，总带宽达到，总体裸容量共，满足DNxHR HQX + XAVC双编码工作。核心存储硬件安全性、进岛素材双备份双控制器SDA存储管理服务器，冗余的存储控制器模块，控制器支持所有的 Enterprise Engine（多种企业级存储），可以增加Adds System Director （添加系统控制器）的冗余性能，支持随时调整并优化各工作空间（Workspace）的容量及性能。Nexis E4存储引擎，配备主备双控制器，自动切换备用控制器。4路电源同时供电最多可以停用两个，让岛内数据获得最大程度上的保护。NEXIS E4存储引擎中每座磁盘阵列包含2块热备盘，2块加速SSD或元数据存储SSD，单个Media Pack 10块盘，RAID 6模式，系统硬盘每组 2 块，用于存储System Director 的 Metadata（元数据），有效容量为8块盘，24个Media Pack有效容量：1920TB，每组 Media Pack 提供 400MB/s 读写带宽，每组E4包含2组 Media Pack，800MB/s，单套Nexis支持64个Media Pack，12组E4，有效带宽，实时性达到5轨编辑及共享时间线，18台非编工作站点共享编辑模式，满足XAVC编码的最大并发。共享存储优势：集中上载，素材、时间线共享制作；多机器协同作业提高生产效率，专业存储，素材安全可靠。非编客户端双10Gb接入，比单路带宽速度更快，实现负载均衡高安全，支持高码率DNxHR在线编辑制作，可制作高质量精品节，40Gb/100Gb互联与上下行（如图2所示），演播室素材落地到交换存储，转码服务器调用文件转码至核心存储，交换存储中素材起到双素材备份的作用，数据流磁带库网管手动备份，达到数据安全多重保障。与演播室交互超高清制作岛3与800m2演播室EVS收录服务器连接传输，采用文件级交互（如图3所示），能够达到4路4K文件超实时传输，最高达到四进程倍速，单进程倍速。（举例：4段1个小时的4K XAVC文件用时01：05：00：00可以编辑），后续会经EMK（新升级的企业管理总线）陆续增加新的4K演播室连接。音频合署工作流程优势超高清制作岛3核心存储中划分部分空间与现址音频岛共享，使用输出的AAF文件，为音频岛提供参考视频画面和带有所有剪辑点的音频编辑线，音频岛通过岛间交互流程，提供分轨成品音频文件并携带音频技审信息，写入超3核心存储 （如图4所示），节省了原有拷贝视音频文件人力传送的方式所带来的耗时，由于能够识别编辑点，方便了音频岛对剪辑后的音频再次编辑，回岛后可使用音频工作站环绕声环境对成品文件进行监听。Avid Media Composer与protools源于同一个公司，耦合性更高。调色不止有DaVinci还有BaseLight 校色系统BaseLight作为顶级专业调色系统在电影调色中有很好的口碑，能够提升节目画面的震撼，渲染镜头情绪中的美感，BaseLight具有更强的创造力，简化了复杂的调色与效果制作过程，为影视后期调色提供了智能高效的解决方案。成功案例如：国外的《黑豹》、《纸牌屋》、《疯狂麦克斯·狂暴之路》，国内的《痞子英雄》、《三生三世十里桃花》、《睡在我上铺的兄弟》，北京电影学院、中影制作基地、索尼影视学院都使用该校色系统。基于BaseLight TWO高端校色方式，可以准确的转换不同的色彩空间，对色域和动态范围不会有功能上的局限性，实际工作中超3岛AVID工作站输出AAF文件，由BaseLight TWO工作站在核心存储中调用，可以进行色彩空间转换、伽玛曲线转换、调色、抠像、跟踪等操作，调色完成后继续使用AAF文件发回至AVID MC进行渲染和打包输出 （如图5所示），好处是不占用BaseLight TWO工作站进行渲染提高工作效率。如果在BaseLight TWO中只校色不修改镜头也可以使用BLG免渲染工作流方式，校色原数据文件交互，媒体文件不需要复制，直接引用。BaseLight与MC交互的调色信息包括：无限调色层、遮罩、跟踪、关键帧和TrueLight色彩管理等。BLG文件包含：带有和不带有调色效果的参考画面，以OpenEXR的格式存储。在超3岛还可以选择具备基于BaseLight插件快速校色方式，BaseLight Editions for Avid调色插件，专为4K HDR开发的图像转换调色工具，可以在AVID剪辑系统中使用BaseLight调色工具和色彩管理系统，精确控制明暗细节和色彩范围，通过插件可对BLG调色信息进行简单调整，无需返回调色工作站再修改，高质量编码，同时多亮度版本输出。当节目无需复杂调色环节时，也可以直接使用插件在AVID工作站上完成调色。 4K审看环境超高清制作岛3 4K环绕声审片室，配备SONY 4K HDR OLED77英寸电视，采用有机电激光显示（OLED，Organic Light-Emitting Diode）屏幕，具备自发光，不需背光源、对比度高、色彩鲜艳、厚度薄、视角广、反应速度快，支持HDR高动态范围HLG标准，配备Genelec真力环绕声监听环境，可直接播放岛内编辑工程，实时标记问题，支持多格式审看。超高清制作岛3节目现状《科技盛典》：新址E01录像后通过新奥特收录服务器写入到SSD硬盘，通过上载工作站promiss磁盘箱上载至核心存储，通过AVID软件合并为视音频分离文件并进行整理素材，部分音频录制在高清文件，文件通过网关传输至超3，科技盛典节目素材分为彩排素材和录像素材，6讯道画面，1路斯坦尼康，编辑时4位导演共享合作编辑，1台工作站最终合成，台外小片和节目包装，在套用709LUT的基础上使用BaseLight Editions for Avid调色插件调整颜色，音频方面带环绕声剪辑附加8轨单独声音编辑，精编后和现址音频岛进行交互，同时使用BaseLight Editions for Avid调色插件对整体画面进行补充调色，审片通过后，经超3正常4K入库流程播出和无包装成片素材入库。《4K春晚重播》：4K春晚文件包括，一轨主切，一轨CLEAN，演播室传输视频编码为XAVC的MXF（OP-1a）文件，至岛间迁移服务器，再经转码服务器分离为单独的视音频文件（OP-Atom），写入文件至AvidNexis存储，编辑人员应从TurboWhere软件中调用素材。镜头编辑与高清重播一致，5段时长一致，由于在4K在线包装与高清在线包装有所不同，为节省制作时间提前准备4K包装制作好并放入编辑线，编辑时直接调用，由于音频为环绕声，由现址音频岛单独制作掌声，再由超3进行声音的编辑。还包括无包装成片素材入库流程。《4K元宵晚会》：元宵晚会也是由800m2演播室传送，4K下变换给高清版本，提前录制插播节目并进行编辑，与高清版本保持一致性，由于高清版编辑镜头不够，用还使用了一些4K下变换的镜头，同时也用到了音频合署制作流程，还有节目包装色域调整，超3岛内制作片尾字幕，传送无包装成片素材入库。《向幸福出发》和《一起音乐吧》类型相似的综艺节目，都是800m2演播室录像，主体为访谈、表演+唱歌，进行正常节目内容编辑、上包装、字幕、插外来视频或照片，由于需要与音频岛交互，需要注意音频环绕声编辑，有高清上变换需求，节目包装需要套LUT曲线加BaseLight Editions for Avid调色插件。2 素材管理素材来源A演播室（编码为XAVC Class300的MXF文件）、B主流ENG（SONY摄像机XAVC Class 300MXF、阿莱摄像机4K ProRes MOV、松下摄像机AVC-ULTRA MXF）、C便携外拍设备如大疆 MOV、 MP4，D外来小片文件格式标准，参照中央广播电视总台4K超高清电视节目制播技术规范（如表1所示）。色彩空间及伽马曲线管理超高清制作岛3能够识别多种输入文件色彩元数据，目前主流ENG摄像机，包括 SONY、松下、ARRI，演播室摄像机SONY和池上，在编辑时时间线支持多种色彩空间和Gamma曲线，也可以对每一个镜头自动或手动进行LUT校正，支持主流厂商的LUT（如图6所示）。硬件上/下变换 SONY HDRC-4000优势SONY HDRC-4000硬件HDR制作转换器，用于HDR和SDR同步制作，可以对色彩空间和分辨率进行转换，ITU-R709和ITU-R BT2020之间双向转换，3840×2160和 1920×1080之间双向转换， HDR/SDR 之间转换，即HLG->BT709（如图7所示），可以实现HDR和SDR节目的同步监看，效果与媒资4K下变换画面质量相似。上载介质Promise Pegasus3 R8 Raid系统：可以支持演播室收录SSD硬盘普通的SATA或SAS硬盘，实现单盘到系统的自动加载，素材的高性能上载。SxS Pro读卡器：可以支持SONY F5/F55 摄像机的SxS存储卡，素材读取速度不低于400MB/s。Cfast 读卡器：可以支持Arri系列摄像机，Thunderbolt 3或USB 接口，接口可直接供电，素材读取速度不低于400MB/s。P2/P2 Express读卡器：可以支持Panasonic系列摄像机，提供P2 Express卡到P2卡适配器，素材读取速度不低于200MB/s。3 后期制作及调色流程介绍超高清制作岛3标准流程介绍演播室通过网关方式向超3推送4K素材，转码执行器自动转封装，迁入到TurboWhere中，技术人员通过TurboWhere调取素材开始编辑，编辑过程中如有其它格式的素材可通过非编软件对不同来源的节目素材进行手动指定LUT并校正颜色，从而达到节目整体色域空间的一致性，编辑完成后提交内审，确定节目内容无修改后，使用BaseLight Editions for Avid插件按照播出标准对节目指标进行调整，生成AAf文件通过音频合署的方式与音频岛交互，编辑好的音频文件与视频合并生成播出文件，提交入库流程，系统后台自动完成转封装，并提交UQC进行自动技审，UQC返回结果通知后，打开TurboAudit软件，有技审资格的技术员对高码文件和UQC结果进行技审，并检查技审单，确认无误后提交入库（如图8所示）。直播类制作流程以4K春晚重播为例，800m2演播室通过EVS直连方式与超3传送4K文件，经转码服务器转封装至核心存储，在H204 AVID 4K工作站进行编辑制作，字幕通过高清字幕工程转换为4K字幕直接导入使用，流程采用内审现场审片方式，入库采用自由分段流程（每段可不固定时长，但不超1小时）。外拍小片制作流程及BaseLight调色流程以4K春晚精编为例，素材通过移动硬盘上载到核心存储，在AVID中进行合并转码后编辑，或link使用素材保留原始色域/gamma信息，在非编工作站制作完成后可生成AAF文件，BaseLight调色工作站可调用该AAF文件进行高端校色，校色完成后调色工作站将重新生成携带调色信息的AAF文件返还给非编工作站，非编工作站将返还的AAF文件进行播出文件制作。节目包装素材色域转换节目包装素材包括：片头、宣传片、人名条、角标、块字幕、导视窗等，使用BaseLight Editions for Avid调色插件可以在插件内部制定色彩空间并进行转换，通过Video grade视频调色工具进行一级调色，以监视器为准让包装素材还原正确的色彩显示。4 网络化超高清制作岛特点 4K文件配备的大容量中央存储容量XAVC 4K IntraCBG Class 300 MXF文件每小时占用磁盘空间230GB（高清DNxHD 120 每小时54GB），超高清制作岛3核心存储有效容量：1920TB，平均每工作站96TB，可以存储320多个小时素材。采用光纤连接和顶配工作站超高清制作岛3全部采用10GB光纤连接，每个站点读写带宽700MB左右，单轨4K视频轨道占用带宽75MB，受限于计算机性能瓶颈实时性达到5轨（选用AVID官方推荐的最佳性能配置），内审低码3倍速（1小时成片20分钟完成），转封装5倍速（1小时成片12分钟完成）。 网络化4K播出传送流程以一起音乐吧为例：60分钟节目时长，从提交入库流程开始①转低码（耗时20分钟）、②送审片系统（耗时2分钟）、③等待主任内审（需另行计算）、④环绕声制作时间（需另行计算）、⑤通过后提交入媒资流程转封装（耗时12分钟）、⑥UQC质检 （耗时1小时）、⑦播出文件人工检查 （耗时2小时，视频、环绕声、立体声检查）、⑧技审单检查（耗时10分钟）、⑨确认后文件迁移至媒资 （耗时8分钟），共计耗时232分钟 （不包括另计时间）。基本上和高清环绕声播出流程耗时持平。 BaseLight TWO调色系统优势实时性，硬件性能强大，BaseLight TWO调色完成后可以实时播放，不会出现像Davinci调4K文件时播放卡顿的现象或渲染文件丢失的情况。AAF文件的交互性好，带编辑点交互能够为节目制作节省很多的时间，Davinci输出的AAF文件AVID是无法识别的。也可以使用BLG文件携带校色信息实现免渲染工作流程。BaseLight有自己独立的Turelight色彩管理（无损失），使用T-log伽马曲线有更高的动态范围，E-Gamut色彩空间有更广的色域范围。成品多模式发布流程超高清制作岛3通过传输转码服务器和转码服务器可对成品文件进行多模式发布流程，支持对审片系统、媒资与播出、融合媒体等多格式的转换。5 结束语4K技术作为时代进步的趋势，发展及应用前景广阔，这次网络化4K超高清制作岛的建设，充分吸收高清制作岛的经验，结合台内上下游各系统的业务规则，本着多元化的设计理念，充分利用行业内新标准、新技术、新规范，打造全流程网络化、数字化的超高清后期制作系统，为电视制作行业勾勒出未来的绚烂美景。作者简介庞博，男，1979年7月生，北京航空航天大学软件工程硕士、中央电视台技术制作中心视频制作高级工程师、连续15年参加《春节联欢晚会》后期制作，制作的大型晚会：《春节歌舞晚会》、《元旦晚会》、《五一晚会》、《60年国庆晚会》、《六一晚会》、《七一晚会》、《八一晚会》、《心连心》、《G20峰会》、《亚洲文化嘉年华》、《道德力量晚会》、《双拥晚会》、《文联春晚》、《中俄艺术家大连欢》等，纪录片：《东方主战场》、《故宫》、《再说长江》、《香港十年》、《大三峡》等,栏目: 《中华民族》、《欢乐中国行》、《综艺盛典》、《我爱满堂彩》、《CCTV音乐厅》、《智慧树周末版》等。好文共赏请转发 有话要说请留言

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