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本期关注
Focus
4K/UHD视音频创建关键技术研究
天津广播电视台｜金莉萍
【摘要】 4K/UHD超强视觉体验源自其视音频创建各环
节的质量严控。本文以质量监测视角，从图像传输与重组、
视音频及传输链路、色彩校正、图像宽高比四方面，阐述4K
视音频创建关键技术。
【关键词】传输与重组 视频负载标识（VPID） 色彩
校正 宽高比
一.引言
4K/UHD超强视觉体验源自超高分辨率、超高动态范围及
更宽的扩展色域，使收视更具鲜活生动之感。而超强收视体验
的根本在于4K视音频创建各环节的质量把控。本文将从图像
传输与重组、视音频及传输链路、色彩校正、图像宽高比四方
面，阐述4K视音频创建的关键技术。
二.传输与重组
1.图像传输
根据视频帧率，将4K/UHD图像采用四分屏或样值交织分
为四部分，每部分封装为SDI信号，经由四条链路传输。
四分屏（片模式）传输如图1-A所示，先将图像划分为A、
B、C、D四部分，再如图1-C所示将每部分图像数据封装为SDI
信号经由四条链路传输。该方法最简单，但在重组完整图像前需
要更多的存储空间存储各部分图像，常用于拍摄和后期制作。
图1 四链路图像传输
样值交织传输如图1-B所示，将图像分为A、B、C、D四
个交织的像素组，并分别复用封装为SDI信号，经由四条链路
传输。该方法使用存储空间较少，且处理时延低，但复杂、需
要将数据复用为四个SDI码流 。常用于传输和编码。
SMPTE352未定义字节指示传输模式，传输模式确定可使
用下文将阐述的“视频负载标识（VPID）”实现。
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2.帧率定时
正确的帧率定时—帧延时对于视频系统定时至关重要，表
1所示为以ms（毫秒）为单位的帧率时长。四链路信号定时监
测，最重要的是检查各链路视频帧率是否一致，不一致，则存
在视频格式误配所致的定时不一致问题。
帧率(Hz) 23.98 24.00 25.00 29.97 30.00 47.95 48.00 50.00 59.94 60.00
时长(ms) 41.71 41.67 40.00 33.37 33.33 20.86 20.83 20.00 16.68 16.67
表1 帧率定时
3.图像重组
4K/UHD创建始于超高分辨率摄像机基于扩展色域和超高
动态范围的图像获取。如图2-A所示，摄像机获取的4K/UHD
超高分辨率、演播室或转播车1080p 50/59、94/60或从23.98p
到30p的HD信号均基于3G-SDI以四条链路传输。因此，信道
间定时对于四链路信号接收端正确重组至关重要。
图2 四链路分布与信道间定时
四链路SDI传输路径不同，因电缆长度和设备传输延时不
同引发定时偏移，确保每条链路所传数据必须在定时差容限
内接收，即每条链路信号传输延时必须符合标准，唯此可确
保信号的正确重组。图2-A所示SMPTE ST425-5标准规定了
发送端链路A到链路D的SAV（有效视频开始）/EAV（有效视
频结束）间的定时差，即发送端设备出口通道间延时不超过
400ns，约29个时钟；接收端设备最大信号延时没有标准，完
全取决于其定时差容限。图2-B所示，链路A作为其他链路的
参考信号，以黑场或三电平基准信号作为外部参考信号，校准
链路A的定时；链路B、C与A间的延时为6740ns、1个时钟延
时，链路D与A间的延时为20222ns、3个时钟延时。圆圈位于
中心，说明输入已定时至外部参考。标准规定输入信号间定时
差最大容限为1024个时钟，超越此限，信号无法正确重组。