2024年5月17日发(作者：辜翠梅)
广播
电视4K超高清播出系统关键技术探讨
摘要：随着人们日益增长的生活需求，对电视节目质量的要求也在与日俱增，
以此4K高清电视节目孕育而生并越来越受到观众青睐。所以，加强4K广播系统
的内容建设和技术支持等方面的探讨和研究具有重大意义。基于此，本文以作者
的相关实践经历为基础，先对广播电视4K超高清播出系统的建设理念进行了论
述，之后对播出系统中的关键技术进行了深入地探索，希望可以为广大广播电视
技术人员在进行相应工作时提供有益的帮助。
关键词：广播电视；4K超高清；播出系统；关键技术
引言
随着社会经济的不断发展，人们的生活水平显著提高，对于生活更高品质的
生活需求日益增长，同时科技水平也在日新月异地发展中，各类新技术引入到新
闻媒体行业，带动广播电视行业的创新发展。尤其是传输信号的编译、存储技术
不断精进，为4K超高清播出体系的升级优化提供有利的条件，因此对4K超高清
频道的建设逐渐成为我国未来广电建设的重点项目。2019年，国家工信部联合广
电中心发布了超高清视频产业发展行动计划，给予各省市广电部门大刀阔斧改进
4K超高清视频播出系统的有力支持。4K超高清视频技术的日渐成熟，为4K超高
清播出系统的建设和发展提供强大助力，也指明了未来的发展方向。本文结合目
前广播电视4K超高清播出系统的现状，对已应用关键技术进行阐述，相信不久
的未来，4K超高清播出系统可以顺利完成技术升级和产业转型，给观众带来更加
舒适的观看体验。
1 4K超高清播出系统的建设理念
目前，国家已经出台相应的政策，对4K超高清播出系统建设的各项内容进
行规范和指导，因此各级别的光电部门应执行相关的技术标准，融合新兴播放技
术，在高效可行的原则范围内，建立信息化的超高清播出平台，实现对电视节目
的播出、监控、管理等综合功能的完善，并沿用硬盘控制播出系统，满足观众对
于高清电视节目串联单的自动播出、图文控制和信号直播的需求。
1.1提升播出质量
4K超高清播系统将各种创新的超高清显示技术有效融合，从而大幅提高电视
节目的播放质量。此外，超高清播出平台仍旧可以采用传统的硬盘多通道播放模
式，结合自动或手动方式按特定的次序播放，这样就能够满足不同规模和类型的
节目播放需求。而播放形式主要是以硬盘、光盘等存储装置预先录制的音频文件
来播放，或者是通过总台控制中心的直播信号来播放。在此过程中，实现图像、
文字输出字幕叠加功能，并根据节目播放的实际需求来调整播放过程。
1.2应用新兴技术
4K超高清广播系统将4K编配和文件管理有机结合，并采用虚拟底层结构，
提高了4K视频文件的带宽、编码转换、质量检验等性能。其次，强化新一代的
监控数据处理，人工智能的故障分析和排除，推动基本资源的合理配置，灵活资
源的优化整合，自动化的应急切换，智能化的故障诊断。在此基础上，将SDI基
带视频数据的IP化传送与音视频系统融合，并利用信息交换机和物理链路等技
术，为4K视频数据的非压缩传输提供充足的带宽支持，为质量检验人员的监控
工作提供方便。同时，为了方便对音视频信息进行计算，可以将音频和视频文件
进行灵活压缩处理。
1.3实现灵活应用
超高清广播系统继续沿用了过去的节目单驱动广播模式，并在广播运作的整
个寿命周期内加入了自动闭环控制。同时，利用通用平台结构，促进已有的各个
系统与通用数据库连接并进行资源整合，以此来促进新播出业务的灵活性扩展。
同时，4K超高清播出系统将当前的最新科技和广播电视的业务流程相结合，构建
“管、监、控”为基础的三维模型体系，并可以对服务器及桌面的虚拟化技术进
行高效地支撑，这样，就可以更好地实现广播业务的弹性和灵活性。
2广播电视4K超高清播出系统关键技术
2.1 50p播控技术
传统的高清播出系统是建立在25帧播出控制技术上进行的，但目前传输技
术的突破，使得25帧技术已经明显不适配，因此需要采用50p播控技术，并加
以优化，来满足目前的4K超高清播出系统的需求。基于此，结合当地广播电视
的建设情况，按照4K超高清播出系统的建设要求，在符合有关标准的基础上，
在系统内引入50p帧频逐行扫描，以此对目前超高清节目播出提供有利条件，实
现广播电视4K超高清播出系统建设和升级。具体而言，引入50p播控技术来改
造和优化4K播出控制逻辑，使得4K超高清播出软件能够准确识别播出列表中的
50p文件素材，然后基于50p文件素材中不同等级的帧数精度门槛进行调整控制，
从而生成相应的正确指令，最后验证VDCP协议通过后，便可直接传送到终端服
务器。在终端服务器中，当接到系统发出的播出指令后，将按照50帧码率展开
转码工作，能够将输出信号转换成LTC+VITC格式，再依据播出指令，逐帧扫描
文件素材并进行精准定位。
2.2 4K净静切换技术
4K高清播出系统中音频和视频链路的构建服务器较多，播出信号就是依照各
种服务器搭建的传输路径进行有效输出。4K高清播出系统在构建时，视频和音频
链路的终端配置4台同步服务器，2主2备进行双路倒换选择传输，具体的配置
规格是，16个输入端口以及8个输出端口。这样的配置端口满足4路信号同时运
行的需求。这种配置下，链路终端的2主2备双路倒换器选择输出时，系统控制
面板能够以GPI接口传输来实现信号同步功能，从而实现音频信号和视频信号的
净静切换。系统发出对应指令后，通过GPI接口到达倒换器时，可在视频切换行
内实现视频净静切换，同时已完成切换的信号再进行同步转码。另外，因为切换
面依靠GPI接口与双路倒换器并联，当任何一条2选1路径设备出线故障，另一
条路径上的GPI接口也无法进行电势能水平判断，因而在实际操作中，通常会在
连接信道中设置单向信号限流器，如此一来如果其中一条路径短路后，另一条路
径的GPI端口电势差不会改变，能够位置这条控制路径的畅通，避免设备切换时
的单路故障影响到4K高清播出效果。
2.3信号一致性比对检测技术
因为4K高清播出系统对音视频信号的传输质量的监控要求较高，因此必须
采集4路音视频信号进行检测，在检测按=参照质量监控指标，对信号传输的真
值逻辑展开一致性对比，保证4K高清播出信号基于同步传输。具体而言，信号
一致性比对检测技术实行的算法内容分为2个独立部分，即视频一致性检测与音
频一致性检测，检测时在规定的延时要求下，对采集的视频信号和视频信号进行
精确检测，分别得到的时间检测数据再进行一致性对比，以此判断视频信号和音
频信号是否同步传输。实际上，对每一路的3G-SDI信号也都可以进行一致性对
比检测，检测视频信号时的主要内容有视频丢失、中断、黑场等；检测音频信号
时的主要内容有音量高低、静音以及音频中断等。采样检测音频和视频信号的一
致性对比技术的应用，可以协助工作人员判断传输路径的完整性。需要注意的是，
在检测音频和视频信号一致性对比时需在采集线程中展开，采集后数据经过回调
函数进行预处理，方能进入待检序列，最后在检测线程中检测，完成一致性对比，
并将检测结果回传给控制系统。
结语
综上所述，高品质的电视节目内容对于提升广播电视产业的市场竞争力至关
重要，所以，加速4K超高清视频技术升级和规范化建设，已成为目前广播电视
行业发展的核心问题。基于此，需要广播电视行业各参与者和建设者共同努力，
积极构建一个安全稳定的4K超高清播出系统，将4K超高清电视的特性和优点更
好地发挥出来，从而为切实提高电视节目的播出品质，提升观众的观看体验打下
坚实的基础。
参考文献
[1]吴东伟.浅谈4K超高清播出的实现方式[J].广播电视信
息,2022,29(02):41-43.
[2]徐进.中央广播电视总台4K超高清电视节目制播技术规范[J].现代电视
技术,2018(08):31-35.
[3]钟昌海.广播电视系统中4K超高清技术的应用[J].西部广播电
视,2018(10):201.
[4]毕志刚.广播电视台4K超高清播出系统关键技术[J].电视技
术,2022,46(11):133-136.
2024年5月17日发(作者：辜翠梅)
广播
电视4K超高清播出系统关键技术探讨
摘要：随着人们日益增长的生活需求，对电视节目质量的要求也在与日俱增，
以此4K高清电视节目孕育而生并越来越受到观众青睐。所以，加强4K广播系统
的内容建设和技术支持等方面的探讨和研究具有重大意义。基于此，本文以作者
的相关实践经历为基础，先对广播电视4K超高清播出系统的建设理念进行了论
述，之后对播出系统中的关键技术进行了深入地探索，希望可以为广大广播电视
技术人员在进行相应工作时提供有益的帮助。
关键词：广播电视；4K超高清；播出系统；关键技术
引言
随着社会经济的不断发展，人们的生活水平显著提高，对于生活更高品质的
生活需求日益增长，同时科技水平也在日新月异地发展中，各类新技术引入到新
闻媒体行业，带动广播电视行业的创新发展。尤其是传输信号的编译、存储技术
不断精进，为4K超高清播出体系的升级优化提供有利的条件，因此对4K超高清
频道的建设逐渐成为我国未来广电建设的重点项目。2019年，国家工信部联合广
电中心发布了超高清视频产业发展行动计划，给予各省市广电部门大刀阔斧改进
4K超高清视频播出系统的有力支持。4K超高清视频技术的日渐成熟，为4K超高
清播出系统的建设和发展提供强大助力，也指明了未来的发展方向。本文结合目
前广播电视4K超高清播出系统的现状，对已应用关键技术进行阐述，相信不久
的未来，4K超高清播出系统可以顺利完成技术升级和产业转型，给观众带来更加
舒适的观看体验。
1 4K超高清播出系统的建设理念
目前，国家已经出台相应的政策，对4K超高清播出系统建设的各项内容进
行规范和指导，因此各级别的光电部门应执行相关的技术标准，融合新兴播放技
术，在高效可行的原则范围内，建立信息化的超高清播出平台，实现对电视节目
的播出、监控、管理等综合功能的完善，并沿用硬盘控制播出系统，满足观众对
于高清电视节目串联单的自动播出、图文控制和信号直播的需求。
1.1提升播出质量
4K超高清播系统将各种创新的超高清显示技术有效融合，从而大幅提高电视
节目的播放质量。此外，超高清播出平台仍旧可以采用传统的硬盘多通道播放模
式，结合自动或手动方式按特定的次序播放，这样就能够满足不同规模和类型的
节目播放需求。而播放形式主要是以硬盘、光盘等存储装置预先录制的音频文件
来播放，或者是通过总台控制中心的直播信号来播放。在此过程中，实现图像、
文字输出字幕叠加功能，并根据节目播放的实际需求来调整播放过程。
1.2应用新兴技术
4K超高清广播系统将4K编配和文件管理有机结合，并采用虚拟底层结构，
提高了4K视频文件的带宽、编码转换、质量检验等性能。其次，强化新一代的
监控数据处理，人工智能的故障分析和排除，推动基本资源的合理配置，灵活资
源的优化整合，自动化的应急切换，智能化的故障诊断。在此基础上，将SDI基
带视频数据的IP化传送与音视频系统融合，并利用信息交换机和物理链路等技
术，为4K视频数据的非压缩传输提供充足的带宽支持，为质量检验人员的监控
工作提供方便。同时，为了方便对音视频信息进行计算，可以将音频和视频文件
进行灵活压缩处理。
1.3实现灵活应用
超高清广播系统继续沿用了过去的节目单驱动广播模式，并在广播运作的整
个寿命周期内加入了自动闭环控制。同时，利用通用平台结构，促进已有的各个
系统与通用数据库连接并进行资源整合，以此来促进新播出业务的灵活性扩展。
同时，4K超高清播出系统将当前的最新科技和广播电视的业务流程相结合，构建
“管、监、控”为基础的三维模型体系，并可以对服务器及桌面的虚拟化技术进
行高效地支撑，这样，就可以更好地实现广播业务的弹性和灵活性。
2广播电视4K超高清播出系统关键技术
2.1 50p播控技术
传统的高清播出系统是建立在25帧播出控制技术上进行的，但目前传输技
术的突破，使得25帧技术已经明显不适配，因此需要采用50p播控技术，并加
以优化，来满足目前的4K超高清播出系统的需求。基于此，结合当地广播电视
的建设情况，按照4K超高清播出系统的建设要求，在符合有关标准的基础上，
在系统内引入50p帧频逐行扫描，以此对目前超高清节目播出提供有利条件，实
现广播电视4K超高清播出系统建设和升级。具体而言，引入50p播控技术来改
造和优化4K播出控制逻辑，使得4K超高清播出软件能够准确识别播出列表中的
50p文件素材，然后基于50p文件素材中不同等级的帧数精度门槛进行调整控制，
从而生成相应的正确指令，最后验证VDCP协议通过后，便可直接传送到终端服
务器。在终端服务器中，当接到系统发出的播出指令后，将按照50帧码率展开
转码工作，能够将输出信号转换成LTC+VITC格式，再依据播出指令，逐帧扫描
文件素材并进行精准定位。
2.2 4K净静切换技术
4K高清播出系统中音频和视频链路的构建服务器较多，播出信号就是依照各
种服务器搭建的传输路径进行有效输出。4K高清播出系统在构建时，视频和音频
链路的终端配置4台同步服务器，2主2备进行双路倒换选择传输，具体的配置
规格是，16个输入端口以及8个输出端口。这样的配置端口满足4路信号同时运
行的需求。这种配置下，链路终端的2主2备双路倒换器选择输出时，系统控制
面板能够以GPI接口传输来实现信号同步功能，从而实现音频信号和视频信号的
净静切换。系统发出对应指令后，通过GPI接口到达倒换器时，可在视频切换行
内实现视频净静切换，同时已完成切换的信号再进行同步转码。另外，因为切换
面依靠GPI接口与双路倒换器并联，当任何一条2选1路径设备出线故障，另一
条路径上的GPI接口也无法进行电势能水平判断，因而在实际操作中，通常会在
连接信道中设置单向信号限流器，如此一来如果其中一条路径短路后，另一条路
径的GPI端口电势差不会改变，能够位置这条控制路径的畅通，避免设备切换时
的单路故障影响到4K高清播出效果。
2.3信号一致性比对检测技术
因为4K高清播出系统对音视频信号的传输质量的监控要求较高，因此必须
采集4路音视频信号进行检测，在检测按=参照质量监控指标，对信号传输的真
值逻辑展开一致性对比，保证4K高清播出信号基于同步传输。具体而言，信号
一致性比对检测技术实行的算法内容分为2个独立部分，即视频一致性检测与音
频一致性检测，检测时在规定的延时要求下，对采集的视频信号和视频信号进行
精确检测，分别得到的时间检测数据再进行一致性对比，以此判断视频信号和音
频信号是否同步传输。实际上，对每一路的3G-SDI信号也都可以进行一致性对
比检测，检测视频信号时的主要内容有视频丢失、中断、黑场等；检测音频信号
时的主要内容有音量高低、静音以及音频中断等。采样检测音频和视频信号的一
致性对比技术的应用，可以协助工作人员判断传输路径的完整性。需要注意的是，
在检测音频和视频信号一致性对比时需在采集线程中展开，采集后数据经过回调
函数进行预处理，方能进入待检序列，最后在检测线程中检测，完成一致性对比，
并将检测结果回传给控制系统。
结语
综上所述，高品质的电视节目内容对于提升广播电视产业的市场竞争力至关
重要，所以，加速4K超高清视频技术升级和规范化建设，已成为目前广播电视
行业发展的核心问题。基于此，需要广播电视行业各参与者和建设者共同努力，
积极构建一个安全稳定的4K超高清播出系统，将4K超高清电视的特性和优点更
好地发挥出来，从而为切实提高电视节目的播出品质，提升观众的观看体验打下
坚实的基础。
参考文献
[1]吴东伟.浅谈4K超高清播出的实现方式[J].广播电视信
息,2022,29(02):41-43.
[2]徐进.中央广播电视总台4K超高清电视节目制播技术规范[J].现代电视
技术,2018(08):31-35.
[3]钟昌海.广播电视系统中4K超高清技术的应用[J].西部广播电
视,2018(10):201.
[4]毕志刚.广播电视台4K超高清播出系统关键技术[J].电视技
术,2022,46(11):133-136.