5G与超高清影像技术对演艺呈现方式的改变
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作者:于路
【摘要】阐述超高清节目制作领域当前的情况、特点以及需要注意的问题，探讨5G技术对于超高清视频制作与传播会带来怎样的影响，新技术为演艺节目现场直播和呈现会带来的新思路。
【关键词】超高清影像技术;高动态范围;5G技术;演艺呈现
文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2019.08.009
2019年年初，工业和信息化部、国家广播电视总局、中央广播电视总台联合发布《超高清视频产业发展行动计划（2019-2022年）》，针对超高清视频采集、制作、传输、呈现、应用各个环节，特别在丰富超高清电视节目供给、加快行业创新应用方面，提出了推进措施和着力方向。
随着中央广播电视总台和广东电视台先后开播了4K频道，大量高质量的超高清视频内容相继推出。在互联网端、三大运营商和IPTV等都大力推进超高清内容的覆盖，加上第五代移动通信技术（以下简称“5G”）技术在中国的快速推进，5G大带宽的优势与超高清高码率视频内容的结合，对于4K应用普及起到了至关重要的作用。
笔者分别就超高清节目制作领域当前的情况、特点以及需要注意的问题，5G技术对于超高清视频制作与传播会带来怎样的影响，新技术为演艺节目现场直播和呈现会带来哪些新思路，进行阐述与探讨。
1超高清影像技术的核心是高动态范围（HDR）
超高清影像技术是伴随着观众观看屏幕的尺寸越来越大并要求更加清晰的视觉感受而衍生出来的一系列相关技术和标准。
其中比较主要的几项标准包括：
（1）超高清分辨率，4K和8K
（2）高帧率，50P（区别于高清的50i和25P）
（3）高动态范围（HDR），执行标准为ITU-RBT.2100
（4）宽色域（WCG），现行标准为ITU-R BT.2020
以上这些标准，都有利于观众清晰度感受方面的提升。如果进一步划分，还可以用客观清晰度和主观清晰度来说明。
客观清晰度，人眼对于清晰的感知要求是每一度视角需要至少60个像素点。原有高清在观看标准距离设计时，是按照30°水平视角考虑的，水平方向不能少于1800个像素点，故最终设计为水平方向1920个像素点。而随著观看电视的屏幕增大，4K没计的最佳观看视角为水平60°，所以现有4K标准将水平方向设计为3840个像素点数量。另外，随着屏幕尺寸的增大，原有画面中的内容将以等比例的方式被放大，观众的注意力和沉浸感也会随之加强，画面中因运动而模糊的现象需要尽可能减弱，所以需要帧率也随之提升。
研究表明，人眼对于清晰的主观感受，分辨率只在其中占不大的比重，而更重要的是影像对比度的表现。这就像在雾霾天拍摄，画面对比度很低，无论再好的设备也不可能拍到理想、清晰的画面，其道理相同。
近百年来，虽然视频技术从模拟到数字，分辨率从标清到今天4K快速发展，但显示设备却始终保持在相比人眼动态范围差距极大的标准动态范围（SDR）水平。通常人眼可以观看到超过1000000：1的高对比度，而显示端却只能达到1000：1的对比度水平，这也极大地限制了前期拍摄对于大光比下兼顾高光和暗部的呈现。而随着HDR技术的应用，显示端的屏幕技术大幅提升，可以重现出高亮度的高光细节和色彩，同时还能够表现极暗的细节层次。由此认为，HDR才是真正意义上的革命性改变。再加上前面说到，对比度对于人眼的清晰感知比分辨率更为重要这一因素，可以说，超高清技术的核心就是HDR。
而宽色域的最大优势在于，色彩空间内相比过去窄色域更大程度地呈现出高亮度的色彩，特别是在现实场景中，很多高亮度的自发光光源，如霓虹灯、LED光源等，过去拍摄经常出现失真、色彩溢出等情况，而宽色域技术下将得以解决。宽色域能够展现更高对比度的色彩反差，与HDR相同，都可以给观众带来更高对比度的视觉体验。
因此，HDRN宽色域成为主观清晰度因素。
2超高清分辨率与HDR技术对于制作带来的改变和挑战
目前，4K迅猛发展推进。在中国，随着5G的需求、产业的需求，超高清发展速度在全世界范围内显得尤为突出。
如果说观看高清视频就如同人眼看世界一样清晰的话，那么，看超高清则有一些感觉要超越人眼所感知的细节了，而随着屏幕的进一步增大，家用电视多选择60英寸、70英寸屏幕时，这种视觉冲击力，随着屏幕变大、分辨率提升，会更为明显（见图1）。
在超高清视频的呈现中，由于摄像机可以通过变焦来放大局部，就如同放在放大镜之下，拍摄物体的细节信息都能够一览无余，包括舞台的舞美、灯光、道具、服装、化妆的细节呈现，都能分毫毕现。所有的优点放大，同样所有的缺点也会被放大。因此，对舞台的舞美、灯光、道具、服装、化妆等的要求都会有相应的提升。
对于现场的舞美、服化道团队，如果面对一场4K拍摄，需要仔细检查所有的细节，小到一个道具的质感，特别是有可能被镜头放大表现的物件;演员衣服上是否有线头，粉底是否均匀，胸麦是否藏好等。尤其要注意场景中的亮部区域和暗部区域，相比于主体可能现场观众会忽视，创作人员可能也会忽略，但是在超高清特别是HDR影像中很可能暴露无遗。所以，一般在超高清制作时，会在现场通过一台足够大的4KN视器来仔细检验每一个细节的呈现效果（见图2）。
相比较而言，HDR带来的一些改变，是过去从未经历的，对于制作领域很多环节的改变，甚至可能是颠覆性的。比如，强光源会成为第一视觉重心。
人的视觉感知在中高光区域更为敏锐，所以一般会将画面主体，如演员的面部，放在偏亮区域而非阴影中（除非剧情需要）。在SDR（标准动态范围）影像中的高光区域，如太阳、月亮、灯具、反光点（如高光下的鼻尖，金属器皿等）高光源，由于摄影机或者显示屏幕的动态范围有限，一般会呈现为高光溢出（疵光，一片白色但没有细节），且由于SDR屏幕的亮度不高，仅仅以白色没有细节纹理的方式呈现在观众眼前，不会太影响观众的注意力。因此，在拍摄中往往还会考虑到SDR的动态范围特性，尽可能避免高光过分溢出的情况。 但在HDR的影像中，这些高光不仅颜色和层次都可能被呈现，且高光的亮度也能够更加展现，呈现出远远比主体更亮的视觉表现。这时候观众的注意力很可能被这些耀眼的亮度吸引，而忽略相对偏暗的主体（见图3）。这就造成了喧宾夺主的效果，这是在过去不曾遇到的情况。
在HDR的影像中，一些舞台光线造型带来惊艳的效果，有些初做HDR的制作人可能会觉得这些炫目的高光恰恰是HDR最吸引人的地方。这就像最初很多人看3D立体影像，着迷于物体出屏带来的视觉冲击力，但长时间观看又会感觉过强的立体感影响对于正常剧情的获取。因此，在HDR的制作中，高光处可以有但是不宜多，否则就可能适得其反。少量的强光和大量的暗部细节表现，会带来平衡的画面效果。
35G技术与超高清的结合
5G和超高清是视频技术发展的新方向。两者看起来似乎没有必然的联系，但现在非常紧密地结合在一起了。为什么}首先要清楚5G的发展方向和应用场景。
5G作为跨国界、跨行业的通信技术标准，为全球通信行业乃至相关垂直领域提供通用的语言。其目标是实现高达20Gb/s的增强型移动宽带（eMBB）、每平方公里100万台机器的大规模机器类通信（mMTC）、1ms的超可靠低时延通信（uRLLC）。5G标准随着通信技术发展，会涉及更多功能、场景出现，衍生出更多技术标准，助力实现更多的科技梦想，犹如一个不断进化的有机生物，最终实现真正意义的人工智能和萬物互联。
目前处于5G技术和应用推广的起步阶段，基于工业互联网、电力部署、车联网、医疗等领域与5G融合，可能对于现有的商业模式、应用场景产生巨变，并且涉及到利益的重新划分等很多非技术问题尚需要逐步、合理解决。而借助于增强型移动宽带技术可以提供的大带宽优势，对于正处于快速发展的超高清产业正可谓一拍即合。
超高清视频目前受限于网络现状，无论有线或无线，除专线模式，都无法满足超高清高达30Mb/s以上码率的播放要求，目前观众看到的仅仅是2Mb/s～3Mb/s的高清视频，而这样的体验效果还不如有线电视网络的高清带宽要求。在当前4K前端制作已经相对成熟的情况下，观众却无法顺利接收到高质量的4K内容，使整个生态链发展受阻。
同理，5G同样需要在发展初期拥有一个相对成熟的应用场景来支撑业务发展，超高清视频直接面向c端用户，有助于快速的铺开市场，吸引用户的关注，拉动产业发展。和其他领域相比，超高清行业生产出来的产品，直接通过5G平台进行传输和分发，并且双方在基础架构层面并没有干涉和直接影响。这对于两方来说都是很好的相互推动机会。
伴随着5G无线通信网络开始逐步在城市内进行信号覆盖，目前在很多主要场所已经拥有了5G基站，提供高带宽、低延时传输网络，促使诞生了一些新的商业模式。
国家大剧院从2015年开始就启动了4K超高清歌剧电影的制作计划，将更多的经典高雅艺术演出，利用4K技术进行拍摄录制，制作成精良的4K歌剧电影，并通过院线进行播放，弥补很多观众没有机会亲临现场体验的遗憾。这些作品无疑有极高的艺术价值，对于推动民众的艺术和审美水平都有很大帮助，但是电影的制作周期比较漫长，每年的产能毕竟有限，加上国内缺少艺术类专业院线，对于期望中的价值体现有限。而伴随着5G技术的到来，越来越多公共场合被优先覆盖5G网络，于是就提供了一种新的渠道，可以将更多的现场演出通过电影院的银幕或网络端进行高质量的直播呈现，这也就孕育出一种新的商业模式，对于高雅艺术推广也极有帮助。
2019年5月11日，在国家大剧院、中国移动咪咕、北京电影学院、首都电影院、4K花园、华为等多家公司通力合作下，成功将国家大剧院原创民族舞剧《天路》的现场演出采用5G+4K的方式向首都电影院直播。直播过程中，利用4K超高清转播车进行现场拍摄和制作，然后通过中国移动的5G网络通道传送到影院，以50Mb/s的高码率对院线观众进行超高清播放。4K技术将现场表演的每一处细节都忠实记录并还原，将演员的情感有效传递到了电影院观众面前，甚至通过镜头可以看到演员清晰的神态和眼神表演，可以说比剧院现场体验还能带来沉浸感。观众获得了身临其境的视听感受，直播结束后，全场观众鼓掌大呼过瘾。
未来随着更多大型表演场所及放映渠道被5G网络的覆盖，或许，这种新型业务将变成新的艺术传播方式，并且比过往任何一种方式都能带来更优质体验。而今后5G对于移动端的覆盖，这样的体验方式会越来越多。
45G为未来现场的转播形态带来新的思路
事实上现有超高清内容通过5G传输，只是未来现场内容转播形态实验的第一步，而5G的优势能带来更多的可能，需要通过不断思考去发掘新的应用场景。
需要思考的是，第四次工业革命的到来，给这个时代普通民众带来的根本性改变是：拥有更自由的选择空间，基于个人的喜好可以对所有身边的东西进行定制化，无论是产品还是服务。所以过去一成不变的转播形态，单纯的将制作好的统一成品送到用户端，而忽略了用户的参与度和个人兴趣，逐渐被用户摒弃。很多观众从大屏移向小屏，不仅仅是因为方便，还因为移动端拥有更好的交互式体验。
事实上，近一年来，从移动客户端的很多现场转播，看到了创新形式，包括体育赛事、综艺演出等。越来越多的转播开始尝试多机位多屏设计，带给观众的不再是单一的导播视角，观众可以根据个人的喜好进行更多选择（见图4），比如挑选自己喜欢的球员，或者只关注最近的视角等;而在比赛过程中，观众也可以随时以画中画形式去调取前面的精彩片段，而不会中断当前的实时画面。充分利用移动端触摸屏的优势更多引入实时数据，观众可以方便地点选自己想要看到的球员数据信息，甚至更多其他场次的实时比赛画面;更不要说，现在已经被很多人所接受的，实时弹幕、小游戏、转播中插入的抽奖环节或其他信息植入。这些都很大程度地将互动这一模式引入到了现场转播中，增加了观众的投入感和兴趣度，避免了观众原来一边看着大屏，一边玩儿着小屏的情况出现。
在以前，如真人秀节目，有的观众想看艺人表演，有的观众想看嘉宾评审的反应，很多综艺节目后期，为了插入更多内容，把原有一场精彩的表演剪辑得支离破碎。目前，在综艺现场等节目中，可同时提供更多的画面和内容，解决现在很多节目希望向观众提供更大信息量的难题。提供了多种呈现的选择。当然，如何以最合理、观众最喜欢的方式去表现，获得观众真正的认可，还需要更多的思考和尝试，寻找最佳途径。
5结语
无论是5G还是超高清技术，必须承载有效的内容，传递给观众，才能被接纳。技术的提升势必会带来改变，只有多尝试，掌握运用好新技术，才能成为有效的武器。技术为本，应用为王，用好新技术，不断创新，寻求新发展。
（编辑：杜青）
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