2023年总台竖屏春晚技术创新应用及实践

摘要：2023年总台竖屏春晚在腾讯视频号、央视频、央视新闻等播出端圆满呈现，本次竖屏春晚在采集端、制作端、传输端、呈现端实现端到端高清HDR 50P+双耳渲染菁彩声效果。本文介绍了竖屏看春晚制作系统中各创新点的系统架构、实现原理、技术亮点等内容。

作者：中央广播电视总台尹利
来源：选自2023年第2期《现代电视技术》

随着互联网技术、竖屏制播技术的演进，使用手机、平板也可以方便地观看节目，为观众提供了更多的选择。相较于传统媒体以电视作为传播载体，手机、平板显得更便携、更自由，观众通过手机可以随时随地收看自己喜欢的节目。2023年竖屏春晚制作系统的设计汲取了2022年竖屏春晚的成功经验，在采集、制作、传输、呈现各节点进行了技术优化及创新应用。

一、HDR+双耳渲染菁彩声的应用

为了给观众更好的视觉体验，2023年竖屏春晚制作系统全链路都采用符合行业标准的HDR信号进行采集、制作。相较于传统SDR信号制作，HDR信号从色域上可使用更大的色彩空间；从亮度上，HDR可以输出最高1000尼特亮度，远高于SDR最大可输出的100尼特亮度；从颜色深度上，HDR可以达到10位色深，高于SDR可以达到的8位色深。总体来说，HDR拥有更宽广的色彩空间、显示更大的亮度范围、对于春晚绚丽舞台的色彩还原优于SDR，可以更好地还原真实环境，呈现更高的图像品质。

现场摄像机共4种型号，分别为Sony Z280、Z750、FR7、FX3，现场摄像机均以HLG 50P模式统一校色进行拍摄，切换台接入一号厅实时传送的4路音频信号，嵌入切换台制作的PGM信号当中，1、2声道为双耳渲染菁彩声的左、右声道，3、4声道为立体声的左、右声道，完成现场节目信号的制作。

二、采集端机位数量、设备升级

2023年竖屏春晚制作系统共22路信号参与节目制作，其中现场竖拍机位信号5路、大全横拍机位信号1路、游机横拍机位信号2路、一号厅横屏4K超高清信号6路、主备素材播放器信号2路、主备特效制作信号2路、主备包装信号2路、AI智能裁切2路。

相较于2022年，本次竖屏春晚制作系统独立使用的拍摄机位数量及使用的拍摄设备均有所变化。其中由于竖屏机位的拍摄相较于横屏更加突出舞台局部或单表演者的细节体现，为了更好地将每位表演者展现在观众眼前，本次竖屏春晚更换了2台45倍长焦竖拍摄像机，进一步加强对表演者细节的还原效果。

一号厅2层平台居中位置增加1台横屏无人值守摄像机作为大全横拍机位，通过远程遥控进行舞台全景画面的拍摄。增加2个游动拍摄机位，对一号厅上场口、下场口、竖屏直播系统导播间、外景等进行拍摄，通过5G网络进行实时回传后接入竖屏制作系统，进一步丰富节目内容。

三、特效制作技术

1. 特效分屏

竖屏9:16的横纵比适合对单个人物的特写、细微表情和神态的呈现，对于多人表演的节目切换难度较大。本次竖屏春晚增加了特效切换台，通过特效切换台的多图层混合特效功能进行多图层拼接，配合转场效果，通过特效切换台制作的横竖分屏、多分屏等方式对呈现节目中内容缺失的部分进行补充。

小品类、舞蹈类节目一般多人参演，需要全景机位交代人物、环境关系。通过特效切换台将竖拍摄像机拍摄的演员特写和一号厅内新增大全景机位的拍摄内容进行叠加，实现横竖信号分屏展示。使观众在观看小品类节目时既能通过竖屏信号看到主要演员的特写效果，又能通过横屏信号观看全景画面，了解人物关系。

主持人串场环节呈现中，将主持人特写与5G游机机位进行横竖拼接，5G游机机位对台前幕后进行实时拍摄、回传，首次实时为观众揭秘春晚现场，满足了观众的好奇心，对后台明星的拍摄也起到了“宠粉”机位的呈现效果。

多人合唱类节目中，为了保证每位观众都能观看到自己所喜爱歌手的面部细节，现场摄像师在实际拍摄时，对每位歌手均单独构图，保证特效切换台能够获取每位歌手的特写镜头，可以完成多画面的拼接、组合操作，形成2分屏、3分屏、4分屏的展现形式，实现多歌手特写及舞台全景同框展示。

2. 特效分屏转场效果

本次竖屏春晚特效分屏画面制作中加入了转场特效，分屏画面以左右、多方向飞入的形式出现在观众眼前。通过M/E区域中COMP预设存储库对分屏特效的初始、终止位置分别进行存储，通过叠加按键间的转场效果完成分屏特效转场效果的呈现。

3. 特效追踪

本次春晚舞台上的游动机位为横屏系统机位，竖屏系统需要通过9:16裁切的方式将横屏信号转换为竖屏信号再进行制作。横屏系统中的机位在运动中拍摄时不能保证表演者时时位于画面中央，因此默认居中裁切会导致被拍摄主体丢失。针对此类节目的制作，技术人员利用特效切换台M/E通道，通过摇杆更改竖屏裁切区域的坐标值，使裁切区域产生实时的位移变化，实现对拍摄主体的实时追踪。

四、5G传输及帧级切换传输技术

本次春晚5G游机机位的信号、制作系统输出的节目播出信号均使用5G背包作为编码传输设备，为保证低时延且安全的传输效果，针对5G背包的低时延传输、主备帧级切换传输技术进行了进一步优化。

1. 5G游机的低时延传输

为保证5G游机采集到的画面内容与现场主持人口播相互呼应，5G背包编码采用了低时延编码模式。5G背包在编码中增加GOP结构长度，抽去P帧，有效降低编码产生的时延，编码后的IP流通过总台集成发布平台调度、转发至竖屏春晚导控间部署的解码器进行解码，实现基于5G公共网络端到端900ms可靠传输。

2. 帧级切换传输技术

为减少人为干预，提升主备切换效率，本次竖屏春晚加入帧级切换网关，主备路信号同时接入网关，主路出现黑场、静帧、丢失信源等现象时，传输码率会出现突然降低的情况，帧级切换网关检测到主路传输码率降至设置阈值以下时自动切换至备路。实际测试中主备切换过程中视频无卡顿、静帧、花屏现象，音频也无断点。当主路信号恢复时，根据现场情况由专岗专人切换回主路。

五、分发端多组合分发

考虑到当今市场手机品牌、型号众多，硬件配置、操作系统等差异较大，本次竖屏春晚分发端接收HDR 50P+双耳渲染菁彩声和立体声信号后，基于播出端具体需求及手机硬件解码能力差异生成了3版播出信号：HDR 50P+双耳渲染菁彩声、SDR 50P+双耳渲染菁彩声、SDR 25P+立体声。

根据各播出端需求向腾讯视频号推送SDR 50P+双耳渲染菁彩声信号，向央视新闻推送SDR 25P+立体声信号，向央视频端推送HDR 50P+双耳渲染菁彩声、SDR 25P+立体声两版信号，播出端向观众推送适配手机硬件解码能力的视、音频信号，使广大观众都能通过手机流畅地观看竖屏春晚盛况。

六、对竖屏新媒体制作系统的技术展望

经过总台技术局的不懈努力，2023年竖屏春晚直播取得了阶段性的成果，但是也在实践中发现了更多可以改进和提高的空间。

首先，竖屏春晚制作系统为了减小设备体积，精简设备数量，所有竖屏机位均使用摄录一体机，这样的机型选择极大地降低系统搭建的复杂程度，但同时也丧失了讯道机通过CCU远程控制光圈的能力，致使摄像在进行拍摄时，还要同时兼顾光圈调整，增加了额外的工作量。在以后的工作中，技术团队可以尝试增加摄像机光圈远程控制岗位，通过摄像机的IP化管理端口，定制一套可以机械化操作的光圈控制器，远程协助摄像进行光圈控制。

其次，竖屏春晚直播系统在主持人串场期间通过画面分屏的方式为观众展现了许多台前幕后的精彩瞬间，然而受限于节目与节目之间的这个短暂的“窗口”，还有更多的后台花絮没能呈现出来。针对这一现状，未来可以尝试在系统内增加慢动作回放设备，不遗漏在春晚现场每一个角落发生的大事小情。

另外，除夕佳节是全国人民举国欢庆的时刻，精彩不止于春晚，不止于舞台，相信全国各地都已经张灯结彩、喜迎团圆，观众的视角也不必局限于一方舞台，系统内可以增加一些基于5G网络回传的异地机位，将各方精彩都呈现在分屏窗口中，使大家纵然安坐于家中，却依然能博览神州。

本次竖屏春晚直播系统中的微裁切功能，基于横屏4K信号实现了位置可控的信号裁切，为竖屏春晚节目的制作提供了极大的便利性，使系统能够充分运用横屏春晚的节目信号，但是这样的裁切效果仍然具有一定的局限性，在一些景别之下无法满足最好的裁切效果，在未来的竖屏节目制作中，可以尝试在系统的8K横屏信号中进行裁切，在保证画质的前提下，画面裁切的范围和位置具有更高的灵活性，从而在有限的机位资源下，使竖屏节目的制作拥有更丰富的画面内容。

2023年竖屏春晚给广大用户带来了全新观看体验，吸引了大量用户关注，取得了良好的传播效果，收获了观众的广泛好评。本次春晚的系统架构、技术创新应用为今后大型文艺类节目的节目制作提供了宝贵的经验。

本文研究工作受超高清视音频制播呈现国家重点实验室支持。