4K超高清视频系统架构研究与思考
【慧聪广电网】随着4K超高清技术的发展，建造4K超高清演播厅已逐渐成为发展趋势。然而，由于4K超高清系统与高清系统在技术上有很大差异，在建造过程中会遇到很多新问题。本文从4K超高清视频系统架构设计出发，对IP化、4K视频系统架构、4K制作和IP化的关键技术进行了详细讨论，为4K超高清视频系统建设提供参考。
IP化的探讨
在详细探讨4K演播厅视频系统建造前，先要确定是否进行IP化建设。因为是否IP化直接影响视频系统架构设计、周边设备选型，以及音频系统对接等问题。由于它是4K超高清系统建设的一个重要选项，现就IP技术在广电制作域的现状及优势进行阐述。
IP化在广电行业的应用由来已久，随着技术的不断发展和各种协议的不断完善，IP化技术逐步进入广电行业的核心制作域。从AVB标准到SMPTE2022-6标准、再到之后的SMPTE2110标准，IP化技术最终实现了视频信号、音频信号、辅助数据的分离制作和信号无压缩传输，这使得其在广电制作域的深入应用向前推进了一大步。
4K视频系统架构的研究
4K视频系统的架构设计可分为纯基带架构、纯IP架构、“IP+基带”混合架构三种。
(1)纯基带架构
纯基带架构即传统“切换台+矩阵”架构模式，切换台和矩阵为核心且互为备份。
(2)纯IP架构
纯IP架构以IP交换机为核心，所有设备都通过网线或光纤连接至IP交换机。
(3)“IP+基带”混合架构
“IP+基带”混合架构中以IP架构为主，基带架构为辅。下面以一种常见的混合架构为例进行探讨。
4K制作和IP化关键技术分析
(1)HDR(高动态范围)
4K不仅仅是分辨率的改变，还有色域、动态范围、量化bit数、帧频的提升。
(2)视频净切换
在IP架构中，IP交换机替代了传统矩阵的功能，但其在进行画面切换时却不知道视频帧的分界，从而在切换时会出现画面抖动、紊乱现象。为解决这个问题，产生了净切换技术。
(3)IP化的其他关键技术
除了上述视频净切换技术外，在IP架构中，同步技术、网络冗余备份、SDN(软件定义网络)也十分重要。
随着科技的不断进步，4K和IP化的结合会越来越紧密，IP化后的4K制播系统在远程制作、资源整合、演播厅级联上发挥更大的优势。然而，4K与高清制作将长期共存，HDR与SDR的共同制作还需要不断摸索积累经验，4K和IP化的结合必会给广电行业带来新的发展机遇与挑战。
