本文是《广播与电视技术》2026年3期《基于国产双Vivid标准的广播电视4K超高清直播系统设计与应用》精华版，请访问广电猎酷微信小程序阅读下载全文。

　　近年来，国家广播电视总局持续推动我国超高清产业发展，出台《加快超高清高质量发展行动计划（2025—2027年）》政策文件，并将2025年确定为“超高清发展年”。浙江卫视作为首批上线K频道的卫视机构，既要升级频道、提质内容，也要示范国产标准。本文针对广播电视4K超高清直播需求，设计了一套基于国产双Vivid标准的4K超高清端到端直播系统。该系统融合HDR/SDR双流输出、全IP播控及多终端适配技术，在沿用原有频道流程的前提下，实现了动态元数据映射、空间音频渲染和全链路质量监测等能力。经应用验证，该系统累计运行数百小时无中断，在保障存量HD业务安全播出的同时，有效提升了4K HDR在多终端上的视听一致性与沉浸感。

　　罗列异（1972—），男，高级工程师，工学硕士，浙江卫视（中国蓝新平台）技术中心主任，主要从事新媒体技术平台建设和融媒产品开云体育平台的研发，曾主持参与中国蓝TV、浙江广电集团县融省级新媒体平台、重大文化传播平台Z视介技术平台的建设。

　　罗列异，王迪先，宁立森. 基于国产双Vivid标准的广播电视4K超高清直播系统设计与应用[J]. 广播与电视技术, 2026,Vo1.53(03).

　　本系统面向浙江卫视频道线性播出和Z视介平台多终端直播业务，在现有高清制播体系基础上建设4K超高清端到端直播能力。业务需求主要包括：支持4K HDR 节目的长时间稳定直播，覆盖演播室栏目、外场活动和大型晚会等场景；在制播流程内同时服务卫视频道与新媒体平台，避免重复建设和流程割裂；在4K HDR条件下实现HDR Vivid与Audio Vivid 的端到端应用，使不同终端间画面亮度和空间声场体验基本一致 ；同时兼容现有HD频道、存量机顶盒和移动终端，不改变既有收视方式和主控工作模式。

　　在此约束下，系统需在尽量沿用高清播控架构的前提下完成4K HDR能力扩展，贯通采集、制作、播控、传输和终端各环节的双Vivid信号链路，形成可常态运行的4K HDR直播工艺，并兼顾多平台、多终端场景下的安播管理，为双Vivid后续规模化应用预留扩展空间。

　　系统采用分层架构设计，从“源、道、网、端”四个层面构建基于国产双Vivid标准的4K超高清直播体系，如图1所示。

　　系统设计遵循“少改动、可演进、易运维”的原则：在现有高清播控架构基础上叠加4K HDR与双Vivid能力，控制新增链路和设备规模，避免对频道流程做大幅调整。以4K HDR为母本兼顾HD SDR同播，保障卫视频道主控、IPTV平台和Z视介等现有业务平滑接入，现网业务和用户习惯不受影响。统一承载多出口长时间直播，对端到端时延、码率波动和值班运维复杂度设定工程约束，为后续按频道或活动场景复制部署预留空间。

　　双Vivid端到端视听协同由自研双Vivid处理模块实现，兼容现有H.264/H.265编解码与传输体系。基于HDR Vivid场景映射和Audio Vivid空间描述对画面与声音进行联合优化。系统采用“基础码流+动态元数据”的设计，双Vivid动态元数据长度约35字节，独立嵌入视频流扩展数据区，不改变基础编解码流程和传输协议，可与现网支持HLG等标准的HDR终端兼容。

　　编码侧按直播画面亮度分布和节目类型生成HDR Vivid场景映射参数，并根据拾音布局生成Audio Vivid空间描述信息，以动态元数据形式随码流发送。终端侧逐帧解析并结合设备性能自适应完成亮度重映射与声场渲染，实现在不同终端的风格一致、参数可控的4K HDR视听增强。

　　依托双Vivid处理模块实现HDR Vivid场景自适应亮度映射，用于抑制直播场景亮度波动对画面风格的影响。编码侧基于画面亮度统计和节目类型，计算曝光时间、对比度系数、暗部增强系数、高光压缩系数等映射参数，并以HDR Vivid动态元数据形式随4K HDR主码流发送。

　　Audio Vivid空间声场加权是双Vivid处理模块的核心能力之一，通过多路拾音进行空间标记与权重控制，使同一音频码流在多声道音响、电视扬声器、耳机等终端上获得一致的人声定位和舞台空间效果，为4K超高清直播提供稳定的声场基础。

　　在4K HDR主码流与HD SDR备码流结构基础上，播控侧统一维护两路信号的节目标识、同源关系与延时信息，生成HDR/SDR同播管理表。调度模板按频道、平台和终端类型配置输出组合，将卫视播出链路、IPTV、OTT等分别绑定到对应的HDR或SDR码流，实现同一节目的多规范同步播出。系统在监测与主控界面中对两路信号成对展示与比对，保障内容、时序及画面风格一致。

　　系统在浙江卫视演播室和转播车建设3840×2160/50p、10bit、BT.2020色域的4K HDR制作链路，统一摄像机曝光、色温和色彩参数，以符合HDR Vivid规范的4K HDR信号作为制作母线。制作端基于PQ EOTF和预设LUT同时生成PGM、clean及一套HD SDR兼容信号，在亮度、对比度和色彩映射上保持HDR与SDR之间的可控对应关系，减少不同终端间风格差异。针对常态节目与大型活动预置机位配置和调色基准，形成可复用制作模板，实现4K HDR与HD SDR的统一调度与输出，为播控、编码及多终端适配提供稳定源号，如图2所示。

　　播控侧以4K HDR画面为母本，通过预置LUT实时生成HD SDR输出，形成“4K HDR主码流+HD SDR备份流”的双码流结构。HDR流面向超高清业务和支持HDR的终端，SDR流面向卫视频道现有播出链路、部分IPTV平台和存量终端，在频道升级为4K HDR的同时保持现网HD业务流程和播出渠道不变。

　　本模块部署于播控侧4K HDR主控编码前，接收PGM HDR信号与节目标识，采用自研HDR Vivid场景映射技术对画面亮度特征进行实时分析并生成动态元数据。系统根据节目类型（如综艺、文艺晚会、新闻访谈）预设多级增强策略，限制增益约束，避免暗部过度提升或高光压缩引发风格突变。元数据通过编码器外挂接口或插件写入视频码流扩展区，由传输链路透明透传。监测系统提供增强开关和档位显示，技术人员可在直播期间根据监控结果调整或关闭增强功能，平衡算法能力与工程可控性，降低人工亮度跟随依赖，场景自适应模块工作流程如图3所示。

　　空间声场渲染模块部署在调音台与主控编码之间，接收主扩、人声、观众、环境等分组信号，并与Audio Vivid元数据生成器联动，将通道路由和电平信息转换为声场描述。系统预置综艺、演唱会、谈话类模板，对人声优先级、观众声上限、环境声占比等参数加以约束，按节目单调用以减少现场操作。编码端在保持PCM/AAC主码流结构不变的前提下携带Audio Vivid元数据，不支持该标准的终端按普通立体声播放，支持标准终端按模板重构声场，实现人声定位稳定、背景氛围可控。

　　全IP直播调度模块以IP流为统一接入形态，将演播室、转播车及外来信号接入核心交换网络，通过流ID和业务标签完成4K HDR、HD SDR信号的集中路由和切换。直播任务采用模板配置信号源、图文方案、主备关系，由调度控制服务下发至编码和播控节点，实现节目级一键启停和源切换，模块维护HDR/SDR同源关系和延时，为双码流输出和异常降级提供依据，并与监测系统联动，在质量异常时触发预案切换。

　　全链路质量监测统一采集、编码、播控、分发各节点的码率、丢包率和时延等关键指标，对4K HDR与HD SDR码流执行静帧、花屏、黑场、音频中断检测，记录同源双流的时序偏差和质量变化。监测结果按节目和通道集中展示，并与编码器、交换机告警关联，支持阈值告警和日志回溯，便于快速定位故障并开展事后复盘，保障4K双Vivid直播的安全播出。

　　建立终端性能分级机制，对OTT、IP开云体育平台TV、智能电视、移动端和车载终端采集芯片型号、解码规格、内存带宽等参数，结合实验室测试结果形成能力档位[3]。在业务入口侧完成4K推荐展示、终端能力检测和码率自适应，4K角标随能力标签自动显示或隐藏。播放侧依据终端能力统一控制4K/50P、HDR Vivid和Audio Vivid的解码与渲染，在用户请求4K播放时绑定能力标签，动态选择HDR主流或SDR伴随流并配置映射和声道策略。对性能或网络不足的终端触发降级，调整分辨率、帧率和声道数，在不改动前端制作与分发流程的前提下实现“一机一档”适配，满足多终端在现网条件下接入4K超高清直播的能力需求，如图4所示。

　　系统已在浙江卫视和Z视介平台运行，接入卫视频道主控、IPTV、OTT及公网CDN出口，服务《来吧好身体》《遇见纪录咖》等常态化栏目及大型活动、跨年晚会等4K超高清直播，累计完成数十场、总时长数百小时。采用“4K HDR主码流+HD SDR备份流”结构，在不改变现网HD流程和收视习惯的前提下完成4K HDR扩展，HD端体验保持稳定，HDR终端在亮度层次和空间声场上得到提升，多终端画质与声场差异收敛。

　　监测表明双Vivid端到端运行稳定，未发生与本系统相关的播出中断。此外，该方案在国家广电总局“第四届高新视频创新应用大赛”超高清赛道中获奖，在行业内具有一定的工程示范意义。

　　国产双Vivid 4K超高清端到端直播系统上线后，以改造量小、兼容性好为特点，满足4K HDR制作播控、多终端呈现和安全播出等需求，实现视音频一体增强、全IP调度监测和多终端智能适配，有效提升超高清节目的呈现质量和安全播出水平。

　　本文受“多模大数据质量高精度真伪检测与追溯的关键技术研究”项目（浙江省 2024 年“尖兵”研发攻关计划 [编号：2024C01025]）资助。