【精選】基于國產雙Vivid標準的廣播電視4K超高清直播系統設計與應用

本文是《廣播與電視技術》2026年3期《基于國產雙Vivid標準的廣播電視4K超高清直播系統設計與應用》精華版，請訪問廣電獵酷微信小程序閱讀下載全文。

近年來，國家廣播電視總局持續推動我國超高清產業發展，出臺《加快超高清高質量發展行動計劃（2025—2027年）》政策文件，并將2025年確定為“超高清發展年”。浙江衛視作為首批上線4K頻道的衛視機構，既要升級頻道、提質內容，也要示范國產標準。本文針對廣播電視4K超高清直播需求，設計了一套基于國產雙Vivid標準的4K超高清端到端直播系統。該系統融合HDR/SDR雙流輸出、全IP播控及多終端適配技術，在沿用原有頻道流程的前提下，實現了動態元數據映射、空間音頻渲染和全鏈路質量監測等能力。經應用驗證，該系統累計運行數百小時無中斷，在保障存量HD業務安全播出的同時，有效提升了4K HDR在多終端上的視聽一致性與沉浸感。

本文作者：

羅列異，王迪先，寧立森

浙江廣播電視集團

第一作者簡介：

羅列異（1972—），男，高級工程師，工學碩士，浙江衛視（中國藍新平臺）技術中心主任，主要從事新媒體技術平臺建設和融媒產品的研發，曾主持參與中國藍TV、浙江廣電集團縣融省級新媒體平臺、重大文化傳播平臺Z視介技術平臺的建設。

[本文獻信息]

羅列異，王迪先，寧立森. 基于國產雙Vivid標準的廣播電視4K超高清直播系統設計與應用[J]. 廣播與電視技術, 2026,Vo1.53(03).

基于國產雙Vivid標準的

廣播電視4K超高清直播系統

設計與應用

NO.1

系統總體設計

1.1 系統需求分析

本系統面向浙江衛視頻道線性播出和Z視介平臺多終端直播業務，在現有高清制播體系基礎上建設4K超高清端到端直播能力。業務需求主要包括：支持4K HDR 節目的長時間穩定直播，覆蓋演播室欄目、外場活動和大型晚會等場景；在制播流程內同時服務衛視頻道與新媒體平臺，避免重復建設和流程割裂；在4K HDR條件下實現HDR Vivid與Audio Vivid 的端到端應用，使不同終端間畫面亮度和空間聲場體驗基本一致 ；同時兼容現有HD頻道、存量機頂盒和移動終端，不改變既有收視方式和主控工作模式。

在此約束下，系統需在盡量沿用高清播控架構的前提下完成4K HDR能力擴展，貫通采集、制作、播控、傳輸和終端各環節的雙Vivid信號鏈路，形成可常態運行的4K HDR直播工藝，并兼顧多平臺、多終端場景下的安播管理，為雙Vivid后續規模化應用預留擴展空間。

1.2 系統總體架構

系統采用分層架構設計，從“源、道、網、端”四個層面構建基于國產雙Vivid標準的4K超高清直播體系，如圖1所示。

1.3 設計原則與工程約束

系統設計遵循“少改動、可演進、易運維”的原則：在現有高清播控架構基礎上疊加4K HDR與雙Vivid能力，控制新增鏈路和設備規模，避免對頻道流程做大幅調整。以4K HDR為母本兼顧HD SDR同播，保障衛視頻道主控、IPTV平臺和Z視介等現有業務平滑接入，現網業務和用戶習慣不受影響。統一承載多出口長時間直播，對端到端時延、碼率波動和值班運維復雜度設定工程約束，為后續按頻道或活動場景復制部署預留空間。

NO.2

系統關鍵技術

2.1 雙Vivid端到端視聽協同機制

雙Vivid端到端視聽協同由自研雙Vivid處理模塊實現，兼容現有H.264/H.265編解碼與傳輸體系。基于HDR Vivid場景映射和Audio Vivid空間描述對畫面與聲音進行聯合優化。系統采用“基礎碼流+動態元數據”的設計，雙Vivid動態元數據長度約35字節，獨立嵌入視頻流擴展數據區，不改變基礎編解碼流程和傳輸協議，可與現網支持HLG等標準的HDR終端兼容。

編碼側按直播畫面亮度分布和節目類型生成HDR Vivid場景映射參數，并根據拾音布局生成Audio Vivid空間描述信息，以動態元數據形式隨碼流發送。終端側逐幀解析并結合設備性能自適應完成亮度重映射與聲場渲染，實現在不同終端的風格一致、參數可控的4K HDR視聽增強。

2.2 HDR Vivid場景自適應亮度映射技術

依托雙Vivid處理模塊實現HDR Vivid場景自適應亮度映射，用于抑制直播場景亮度波動對畫面風格的影響。編碼側基于畫面亮度統計和節目類型，計算曝光時間、對比度系數、暗部增強系數、高光壓縮系數等映射參數，并以HDR Vivid動態元數據形式隨4K HDR主碼流發送。

2.3 Audio Vivid的空間聲場加權技術

Audio Vivid空間聲場加權是雙Vivid處理模塊的核心能力之一，通過多路拾音進行空間標記與權重控制，使同一音頻碼流在多聲道音響、電視揚聲器、耳機等終端上獲得一致的人聲定位和舞臺空間效果，為4K超高清直播提供穩定的聲場基礎。

2.4 HDR/SDR雙碼流同播管理機制

在4K HDR主碼流與HD SDR備碼流結構基礎上，播控側統一維護兩路信號的節目標識、同源關系與延時信息，生成HDR/SDR同播管理表。調度模板按頻道、平臺和終端類型配置輸出組合，將衛視播出鏈路、IPTV、OTT等分別綁定到對應的HDR或SDR碼流，實現同一節目的多規范同步播出。系統在監測與主控界面中對兩路信號成對展示與比對，保障內容、時序及畫面風格一致。

NO.3

系統實現與工程部署

3.1 4K HDR制作與HDR/SDR雙碼流輸出工藝

系統在浙江衛視演播室和轉播車建設3840×2160/50p、10bit、BT.2020色域的4K HDR制作鏈路，統一攝像機曝光、色溫和色彩參數，以符合HDR Vivid規范的4K HDR信號作為制作母線。制作端基于PQ EOTF和預設LUT同時生成PGM、clean及一套HD SDR兼容信號，在亮度、對比度和色彩映射上保持HDR與SDR之間的可控對應關系，減少不同終端間風格差異。針對常態節目與大型活動預置機位配置和調色基準，形成可復用制作模板，實現4K HDR與HD SDR的統一調度與輸出，為播控、編碼及多終端適配提供穩定源號，如圖2所示。

播控側以4K HDR畫面為母本，通過預置LUT實時生成HD SDR輸出，形成“4K HDR主碼流+HD SDR備份流”的雙碼流結構。HDR流面向超高清業務和支持HDR的終端，SDR流面向衛視頻道現有播出鏈路、部分IPTV平臺和存量終端，在頻道升級為4K HDR的同時保持現網HD業務流程和播出渠道不變。

3.2 HDR場景自適應增強處理流程

本模塊部署于播控側4K HDR主控編碼前，接收PGM HDR信號與節目標識，采用自研HDR Vivid場景映射技術對畫面亮度特征進行實時分析并生成動態元數據。系統根據節目類型（如綜藝、文藝晚會、新聞訪談）預設多級增強策略，限制增益約束，避免暗部過度提升或高光壓縮引發風格突變。元數據通過編碼器外掛接口或插件寫入視頻碼流擴展區，由傳輸鏈路透明透傳。監測系統提供增強開關和檔位顯示，技術人員可在直播期間根據監控結果調整或關閉增強功能，平衡算法能力與工程可控性，降低人工亮度跟隨依賴，場景自適應模塊工作流程如圖3所示。

3.3 Audio Vivid空間聲場渲染方案

空間聲場渲染模塊部署在調音臺與主控編碼之間，接收主擴、人聲、觀眾、環境等分組信號，并與Audio Vivid元數據生成器聯動，將通道路由和電平信息轉換為聲場描述。系統預置綜藝、演唱會、談話類模板，對人聲優先級、觀眾聲上限、環境聲占比等參數加以約束，按節目單調用以減少現場操作。編碼端在保持PCM/AAC主碼流結構不變的前提下攜帶Audio Vivid元數據，不支持該標準的終端按普通立體聲播放，支持標準終端按模板重構聲場，實現人聲定位穩定、背景氛圍可控。

3.4 全IP調度與鏈路質量監測體系

全IP直播調度模塊以IP流為統一接入形態，將演播室、轉播車及外來信號接入核心交換網絡，通過流ID和業務標簽完成4K HDR、HD SDR信號的集中路由和切換。直播任務采用模板配置信號源、圖文方案、主備關系，由調度控制服務下發至編碼和播控節點，實現節目級一鍵啟停和源切換，模塊維護HDR/SDR同源關系和延時，為雙碼流輸出和異常降級提供依據，并與監測系統聯動，在質量異常時觸發預案切換。

全鏈路質量監測統一采集、編碼、播控、分發各節點的碼率、丟包率和時延等關鍵指標，對4K HDR與HD SDR碼流執行靜幀、花屏、黑場、音頻中斷檢測，記錄同源雙流的時序偏差和質量變化。監測結果按節目和通道集中展示，并與編碼器、交換機告警關聯，支持閾值告警和日志回溯，便于快速定位故障并開展事后復盤，保障4K雙Vivid直播的安全播出。

3.5 多終端智能適配策略

建立終端性能分級機制，對OTT、IPTV、智能電視、移動端和車載終端采集芯片型號、解碼規格、內存帶寬等參數，結合實驗室測試結果形成能力檔位[3]。在業務入口側完成4K推薦展示、終端能力檢測和碼率自適應，4K角標隨能力標簽自動顯示或隱藏。播放側依據終端能力統一控制4K/50P、HDR Vivid和Audio Vivid的解碼與渲染，在用戶請求4K播放時綁定能力標簽，動態選擇HDR主流或SDR伴隨流并配置映射和聲道策略。對性能或網絡不足的終端觸發降級，調整分辨率、幀率和聲道數，在不改動前端制作與分發流程的前提下實現“一機一檔”適配，滿足多終端在現網條件下接入4K超高清直播的能力需求，如圖4所示。

NO.4

成果與應用

系統已在浙江衛視和Z視介平臺運行，接入衛視頻道主控、IPTV、OTT及公網CDN出口，服務《來吧好身體》《遇見紀錄咖》等常態化欄目及大型活動、跨年晚會等4K超高清直播，累計完成數十場、總時長數百小時。采用“4K HDR主碼流+HD SDR備份流”結構，在不改變現網HD流程和收視習慣的前提下完成4K HDR擴展，HD端體驗保持穩定，HDR終端在亮度層次和空間聲場上得到提升，多終端畫質與聲場差異收斂。

監測表明雙Vivid端到端運行穩定，未發生與本系統相關的播出中斷。此外，該方案在國家廣電總局“第四屆高新視頻創新應用大賽”超高清賽道中獲獎，在行業內具有一定的工程示范意義。

NO.5

結束語

國產雙Vivid 4K超高清端到端直播系統上線后，以改造量小、兼容性好為特點，滿足4K HDR制作播控、多終端呈現和安全播出等需求，實現視音頻一體增強、全IP調度監測和多終端智能適配，有效提升超高清節目的呈現質量和安全播出水平。

基金項目

本文受“多模大數據質量高精度真偽檢測與追溯的關鍵技術研究”項目（浙江省 2024 年“尖兵”研發攻關計劃 [編號：2024C01025]）資助。

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參考文獻

[1] 王東華.5G+4K超高清直播技術在廣播電視工程中的應用[J].中國科技信息, 2025,(12):151-153.

[2] 黃志強.HDR Vivid技術在多場景體育賽事超高清直播內容制作中的實時處理應用[J].廣播電視信息,2025, 32(10): 67-70.

[3] 羅列異.融合AI能力的智慧直播系統設計研究[J].廣播與電視技術, 2021,48(7):40-45.

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