【摘要】 深圳广电4K超高清后期新闻制作系统是深圳卫视超高清设备更新提升工程项目中的一个子系统，是为了满足深圳卫视新闻直播节目、新闻专题节目、影视剧缩编、综艺、纪录片等4K制作业务需求。本文从系统建设实施的角度出发，阐述了深圳广电4K超高清后期新闻制作系统在深圳广电的几个落地应用实践。
【关键词】4K超高清后期新闻制作系统 SUVC LUT
一．引言
为深入贯彻国务院关于《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》的通知要求，落实国家发改委等六部门《推动文化和旅游领域设备更新实施方案》的工作部署，深圳广电集团在4K制播系统平台（一期）建设基础上，进一步实施深圳卫视超高清设备更新提升工程，建设内容包括外拍设备、新闻演播室群、800平方米演播室、4K超高清后期新闻制作系统、4K超高清媒资系统、4K超高清播出系统、4K超高清传输分发系统共7个子系统，总体系统架构见下图。
4K超高清后期新闻制作系统是深圳卫视超高清设备更新提升工程7个子系统之一，主要是满足深圳卫视新闻直播节目、新闻专题节目、影视剧缩编、综艺、纪录片等4K制作业务需求，同时实现4K超高清、高清、新媒体节目内容的互联互通；进一步提升融合媒体制作能力。节目制作使用国产可控的SUVC编码技术，成品节目可通过文件化送播方式送播出系统进行超高清和高清同步播出。系统建成后具备每日不少于150分钟的新闻、每周不少于132分钟的新闻专题、每日不少于25分钟的新闻专题、每日不少于12-16集超高清影视剧缩编制播能力及多档综艺纪录片制作能力，同时提升了融合媒体制作能力。
二．建设实践
深圳广电集团4K超高清后期新闻制作系统实施中有两大创新点：
1.构建了两套基于国产容器云平台的4K超高清后期新闻制作系统后台，一套采用ARM全国产架构构建，一套采用X86架构构建，两者之间通过业务流程驱动实现了素材、文稿和节目生产的全实时同步；
2.采用国产分层编码SUVC作为4K超高清文件编码格式，实现高清、4K超高清系统内容共享，一份文件可用于高清、4K超高清同时编辑，送播的SUVC文件也能满足一份文件实现4K超高清、高清同播。
第一．网络实施
系统采用全IP架构，支持全4K节目高效安全地制作。整个系统采用全万兆网络架构，所有服务器、4K工作站全基于10G链路接入；同时整个系统通过40G链路上行接入到40GB汇聚交换机，从而满足大业务并发的安全高效访问，并实现跟全台业务系统的高效互通；针对核心存储，前后端采用25GB链路；对外交互业务采用40G链路防火墙，同时增加演播室前端40G链路防火墙，满足安全和高效访问。各机房网络铺设时根据需要采用48芯、96芯多模光纤，其中40GB接口采用8芯的MPO接口连接、10GB使用2芯的LC接口互联。
第二．系统后台部署
基于“云计算、虚拟化、K8S容器”等技术构建了制作系统云平台底座，实现可靠、易用的基础云平台架构。采用国产服务器作为网络、存储、交换资源，构建了两套4K超高清制作系统核心后台系统，分别部署于两个机房，一套采用X86架构服务器、一套采用ARM架构，后台平台采用欧拉操作系统，两套系统之间采用业务流程驱动机制加Kafka中间件实现业务互备，内容实时共享。
物理服务器上部署了虚拟化软件来将多台单一的物理服务器资源纳管后，划分为多个逻辑上的独立虚拟机（VMs），每个虚拟机都有自己的操作系统、CPU、内存、磁盘等资源，确保了不同应用或服务间的隔离性，减少彼此间的干扰，提高资源的使用效率；部署了云管理软件来将计算、存储、网络、虚拟化及其他服务资源融合起来，为业务系统提供统一的资源池及容器服务的编排调度，实现了对核心资源和容器的管理，做到服务的高可靠性和易维护性；每套4K超高清制作系统核心后台采用K8S架构，部署3个master节点、5个worker节点，以容器方式部署制作系统核心服务，核心服务可以根据业务需要做到弹性伸缩，其次每套系统采用物理机部署了3个数据库集群，实现核心数据的高可用和高安全；通过平台级API网关，利用配置灰度策略如通过权重、消费者路由和参数路由等方式实现核心应用服务的灰度升级。
第三．SUVC编码在4K节目制作中的应用
深圳广电4K超高清后期新闻制作系统采用满足GY/T 398.1—2024《视频浅压缩编码 第1部分：超高清视频分层编码》标准的广播级超高清视频制播编码技术SUVC作为超高清文件编码格式，SUVC采用“基本层+增强层”方式进行编码封装成一个文件，编码内嵌了多LUT变换实现SDR和HDR编码数据的共存,应用根据需要按需读取不同层数据，从而简化了媒体不同格式的管理，最大化利用了存储空间和网络带宽，简化了复杂的同播业务流程实现超高清和高清同播一个文件；根据业务适配，SUVC编码分层采用三层结构，基本层：采用XAVC Intra 1920*1080 SDR 50I 100Mb编码，支持高清系统软件的直接编辑，以及不能编辑4K的软件直接使用基本层编辑；增强层1采用SUVC-EL编码，存放1920*1080 HDR 50P与基本层的200Mb残差数据，支持1920*1080幅面的HDR的编辑模式，既支持了HDR效果的编辑也降低了对编辑环境的要求；增强层2采用SUVC-EL编码，存放3840*2160 HDR 50P全幅面编码与基本层+增强层1间的200Mb残差数据，在支持4K全幅面编辑的环境下，质量效果等同XAVC Intra 3840*2160 HDR 50P的编辑效果。在同一的4K编码规范下，整个编辑系统的稳定性和制作生产效率得到了极大的提升。
1.从源头规范管理——4K素材入库时转码为SUVC编码文件的流程实现。
4K超高清后期新闻制作系统素材入库主要有手动引入、自动扫描入库、介质上载等方式，系统规划实施了如下流程实现4K格式的归一管理：
介质上载：素材格式相对固定，对于高清素材，不做转码直接采用拷贝入库使用，对于4K素材，转为SUVC格式，色域空间保持不变；
手动引入、自动扫描入库：对于高清素材，不做转码直接拷贝入库使用；对于4K Rec.709素材，系统会自动转为4K SUVC、色域采用默认转换表转为Rec.2020素材入库使用，对于非4K SUVC、Rec.2020素材，系统会自动转为4K SUVC、色域Rec.2020素材入库使用，对于其它4K格式、色域空间非Rec.709或Rec.2020素材，系统会转为XAVC格式、色域空间保持不变。
2.4K素材超高清高清共享——超高清、高清系统通过SUVC文件实现内容共享。
高清新闻制作系统把4K超高清内容库封装后作为一个远程站点外挂到高清内容库中，高清系统可以直接访问获取4K超高清内容库，对于4K内容库中的4K SUVC文件，高清系统在不更换设备和网络的情况，直接读取SUVC基本层100M数据进行高清编辑；SUVC分层编码文件的特性，决定了可以实现一个文件同时满足4K超高清和高清的内容获取，其它格式4K超高清文件需要至少两个不同的文件才能实现；另外，4K超高清后期新闻制作系统把高清系统的内容库作为一个外挂远程站点挂载在4K内容库中，在4K非编制作时，也可以直接访问使用，从而做到新老网资源共享同步生产。
3.4K超高清演播室播出、送播、媒资归档采用SUVC文件，做到一次生产满足多业务的需求，大大减少了业务流程和内容管理的复杂度。
第四．HDR与SDR间多LUT应用
为解决4K HDR画面变换为高清SDR画面，存在的亮度曝光过大等问题，深圳广电4K超高清后期新闻制作系统在非编制作时，在节目生产中引入多LUT转换表技术，4K编辑系统可以实时输出HDR效果和SDR效果，通过不同的LUT选择应用，生产中不单单只使用CMG LUT，也可以根据实际素材的需要，自定义LUT表，实现对特殊素材的特殊处理，使制作生产节目在超高清和高清中效果表现做到最佳。在非编制作时，如果不做特殊处理，所有HDR转SDR采用一个默认LUT转换表，系统自动使用；对于需要进行亮度和色彩处理的节目，采用LUT表生成工具根据部分场景预先生成专用LUT表，在记者编辑时直接使用，编辑也可以使用调色工具进行更细微的调整处理，目前系统已经准备了：轻度过曝LUT场景、重度过曝LUT场景等；在非编节目制作时，根据需要，编辑可以对节目时间线进行打点选择区域，然后套用不同的LUT表，通过输出对应要求的效果进行预监查看，在节目合成为SUVC编码文件时，对应Lut表信息会带入到SUVC编码文件中，在生成SUVC基本层和增强层数据中HDR转SDR时，会根据不同出入点按照编辑选择的结果使用不同的LUT转换表进行转换，最终使成品节目的4K超高清效果和高清效果均达到最优质量.
第五．审片软件实现了4K超高清、高清画面同审
4K超高清的建设中，4K节目的超高清和高清同播，这是目前无法绕开得问题，通常采用两种方案：
方案一：做一版4K节目，通过下变换设备直接下变换高清，这种方案由信号域直接下变换虽然能保证大部分内容的正确性，但对于高清节目的效果会有较大的降低，个别情况会发现，在观看高清节目的时候发现还不如以前的高清节目效果；
方案二：分别做一版4K节目和高清节目，通过非线编工具和调色工具等，对节目做精细化加工，确保两版节目分别对应的4K和高清效果都是最优的，但这种情况下人力以及设备配套都需要极大的投入，同时时效性也会成倍增加。
深圳广电基于自身出发，依托SUVC分层编码，规划了采用分层编码技术，加多LUT编辑制作，实现4K HDR效果和HD SDR效果融合在一个成品文件中，这样一次节目生产，既输出高质量的4K节目，也输出高质量的HD节目，为了确保输出的质量，以及做到播出的内容和审片时的内容一致，在节目审片中做到所见即所得，规划设计了双监视器审片，通过同步控制机制，分别用4K监视器播放4K HDR效果，HD监视器播放HD SDR效果，这样审核人员在审核4K超高清节目画面时，可以实时查看高清播出效果。
第六．4K苹果制作系统与4K超高清制作系统内容共享及节目送播、归档等功能的实现
深圳广电4K苹果制作系统之前是个独立的制作系统，没有跟其它系统互联，使用的制作软件为PR、FCP等软件，制作后的成品节目在系统内审核后下载成文件送播出中心播出。本次4K超高清后期新闻制作系统建设完成后，针对此类应用，通过专业的管理接入工具实现了4K苹果系统与4K超高清系统的内容共享、成品节目送播及归档。具体实现如下：
1.在每台苹果工作站上部署一个客户端软件，通过万兆光纤网卡与4K超高清系统连通；
2.通过苹果工作站上部署的客户端，可以把苹果系统制作的内容上载到4K超高清内容库中，也可以把4K超高清内容库的素材直接上线编辑和下载到苹果系统本地；
3.在苹果系统上制作审核后的成品节目，通过客户端可以填写送播信息，在客户端打开送播审核页面后，审核通过后直接启动送播流程送播出中心播出；
4.在苹果系统上制作审核后的成品节目，通过客户端启动归档流程后送媒资系统入库。
三．结束语
深圳广电4K超高清后期新闻制作系统已经上线使用了一段时间，系统总体运行稳定，本次4K超高清后期新闻制作系统建设，成功实现技术架构与制作流程的双重升级，不仅满足了深圳广电4K超高清新闻制作的需求，也为未来媒体融合背景下的内容创新提供了技术支撑。深圳广电也在不断地探索经验，持续优化系统性能，深化技术与业务的融合，推动新闻内容生产向更高质量、更高效能发展。
参考文献
深圳卫视超高清设备更新提升工程技术方案。
中华人民共和国广播电视和网络视听行业标准GY/T 398.1—2024。