中央電視臺春節聯歡晚會，其重要性和意義對于國人無需多言。能夠借助于最先進的技術和設備來展現其魅力，一直以來也是制作者們的希望。早在 3D 最為火熱的2012和2013年，我們就已經通過 3D轉播車系統以專場拍攝的方式記錄下了春晚節目立體影像。2014年隨著 4K 技術逐漸成熟，央視首先使用 4K 攝錄一體機對春晚彩排進行拍攝；2015年，央視與索尼合作，將一套六訊道 4K 現場轉播系統放入春晚一號廳演播室，第一次用 4K 現場制作方式完成了春晚整場彩排的實況錄制。
　　2017年，我們再一次將 4K 訊道攝像機植入春晚一號廳，與過往不同的是，這一次不再是 4K 專場錄像，而是徹底替代掉了一號演播室原有12個高清轉播訊道中的6套。從第一場整場帶裝彩排一直到第七場春晚直播，6臺 4K 攝像機作為春晚轉播的核心機位，一方面保留下春晚 4K 素材，同時為高清春晚直播系統提供了高質量的下變換格式信號，無論細節還是色彩表現力，都超越了原本高清的畫面質量。
　　本文就重點探討2017年春晚的 4K 制作環節，以及與過去制作的差別，供電視制作者們參考。
一、早期4K春晚制作嘗試與發現的問題
　　讓我們先回到數年前，回到3D技術在電視領域剛剛興起之時，作為3D電影的倡導者和3D電視轉播技術推動者，好萊塢著名導演詹姆斯卡梅隆曾經提出一個觀點：3D如果想要在電視制作領域成功，一個最重要的因素，必須能夠和2D高清節目并機制作。也就是在不增加人力和機位的基礎上，通過一套系統，同時完成3D和HD兩套節目。如果僅從技術角度解決，實現并不復雜，3D采用兩臺攝像機模擬雙眼立體視覺，那么只需要將“一只眼”的輸出作為高清節目源即可。但經過我們大量實踐后，發現并沒有想象的那么簡單，在鏡頭語言表現形式上，立體與平面有很大的差別，構圖與鏡頭焦段設計完全不同，很難兼顧。某種程度上說，3D在電視領域走向沒落，這是關鍵因素之一。
　　這也就是為什么 4K 技術更容易被接受，就像高清替代標清進程相同，大家認為基于平面影像的技術提升，是勢在必行的，就像單反相機的像素數量不斷增加一樣。如同2009年高清頻道開播之前的中國高清發展十年歷程一樣，引進4K技術，來記錄重要的、精彩的節目，作為現階段4K內容儲備，是毋庸置疑的。而與當年不同的是，現有的IPTV平臺，采用網絡方式來傳播4K節目也將成為一種新選擇。所以利用一套4K系統，同時制作4K節目再下變換高清播出，技術沒有瓶頸，可以同時滿足不同節目源的需求。
　　再回到2015年的春晚制作，索尼在當時已經擁有全配置的 4K 系統解決方案，采用基于 4K 數字攝影機 PMW-F55 加裝光纜適配單元的方式，實現了訊道攝像機功能。4K 攝影機加上高質量的電影變焦鏡頭，帶來的是卓越的畫質，即便是下變換到高清分辨率，其色彩深度、細節表現、畫面質感，都不是傳統高清電視攝像機可以比擬的。2015年我們選擇使用了 S-LOG2 模式進行記錄，充分發揮4K攝影機高寬容度和寬色域的優勢，記錄下更多光影和色彩，同時為后期提供最大的調整空間，這也是一次電視制作走數字電影化流程的有益嘗試。

第一代4K訊道攝像機，PMW-F55加裝光纜適配器模式

　　當然，問題同樣存在。首先，4K 對于攝像師最大的挑戰，是由 35mm 大畫幅感光元件帶來的，只有高清 2/3 英寸 CCD 攝像機 1/2.5 的景深范圍，對于聚焦精度要求大幅提升。電視攝像師不同于電影攝影組，電影攝影有專門的跟焦員，演員會根據安排好的走位來完成表演，可以說一切盡在掌握；電視轉播大多數時候做不到電影般精確地彩排，更不要說體育現場直播，一切完全未知，對于面前的拍攝對象需要快速準確捕捉有效鏡頭，只有親身體驗過，才可能了解使用 35mm 大畫幅攝影機進行聚焦，特別是跟隨主體移動的跟焦難度有多大。如果還是像演唱會現場這樣弱光環境下拍攝，幾乎鏡頭光孔全開，聚焦難度可想而知。春晚的舞臺照度是非常理想的，大多數情況下，4K和高清攝像機的光圈平均能達到 F8，景深范圍還有所保證。但景深增大對攝影師也未必都是好事，如果拍攝的背景有液晶大屏，屏幕上密布的 LED 像素顆粒會導致攝像師很難看清焦點的位置，一不留神就可能聚在大屏而不是演員身上，依然需要攝影師全神貫注緊盯畫面，這個壓力會比拍攝高清大得多。
　　另外在設備技術方面，電影變焦鏡頭的變焦范圍較小。相對于電視箱式鏡頭動輒80、100倍的變焦倍率，目前電影鏡頭里也只有佳能有一款20倍變焦、長焦端到1000mm的鏡頭，除此之外的鏡頭最大也就是12倍左右的變焦范圍。這是由于一般電影拍攝沒有大倍率變焦和遠距離長焦的需求，不做大倍率變焦也是為了不妥協電影畫面質量。另外電影變焦鏡頭通常會采用大尺寸的鏡片來獲得優質的邊緣畫質，帶來的問題就是鏡片重量劇增。對于體育轉播和大型綜藝節目，很多機位經常需要快速的推拉變焦來完成變化的構圖，一般的鏡頭伺服馬達安裝在電影變焦鏡頭上，很難完成電視鏡頭一般的快速變焦操作，這一點對于體育轉播中的場地邊近機位比較致命。
　　一方面變焦范圍有限，另一方面快速變焦速度有限，這些都會對大型節目和體育制作的攝像師操作帶來局限，這也是客觀現實。
　　當然不是說電視轉播不能用電影鏡頭，如果你能夠預先根據節目設計好攝像機的覆蓋范圍和鏡頭的構圖安排，就像我們在2015年春晚 4K 制作，以及江蘇跨年演唱會 4K 轉播和國家大劇院的歌劇 4K 錄制中采用的方式，根據鏡頭特點設計機位和鏡頭覆蓋范圍，雖然創作上可能有一些妥協，但回報是卓越的畫面質量。當然，相對現場面積不是很大的和機位相對容易安排的綜藝節目中更容易實現，對于足球轉播等大型體育賽事，全部采用電影鏡頭，難度會更大一些，你可能需要想方設法將需要捕捉特寫的4K攝像機盡可能靠近場地，就像2014年巴西世界杯 4K 轉播的機位設計。

2014年巴西世界杯4K轉播機位圖
（特寫機位都盡可能安排比高清機位更靠近球場）

　　2015年春晚 4K 錄制全部采用的是 35mm 電影變焦鏡頭，包括富士的 85-300mm（長焦）、19-90mm（標頭）和 14-35mm（廣角，搖臂機位），以及索尼自己的一支廣角鏡頭 11-16mm（臺口仰角機位），在景別覆蓋方面，導播對每個機位做了比較細致的要求，同時也盡可能不采用大范圍慢推慢拉這些鏡頭設計，做到了技術與藝術的平衡。

2015年春晚4K攝像機配置

　　但由此產生的問題，如何實現將高清與 4K 的部分機位并機，讓高清導播來調度 4K 機位，使用 4K 下變換的高清信號給高清直播系統。如果用兩套攝像系統勢必會有相互干擾，并機顯然是理想解決方案。在2015年春晚我們實際操作中發現的問題，使我們在當時不能采用這種方式。
　　當時的 4K 訊道機位只有六套，現場高清機位有十幾臺。如果采用并機，即將 4K 機位替代部分高清，即便高清導播和攝像能夠接受電影鏡頭焦段以及景深帶來的變化影響，接下來另一個現實問題就是，如何解決 35mm CMOS 成像器件的 F55 4K 攝影機和高清 HDC-2580  2/3 英寸 CCD 攝像機的畫面風格一致性問題。35mm 帶來的富有“電影感”（淺景深、通透和色彩濃郁）的畫面感覺，與常規“電視感”（較大景深、反差較大、色彩艷麗）高清攝像機畫面組接是否突兀；不同種類感光元件以及不同尺寸成像器件造成的攝像機色彩還原（包括色域空間差別，以及色彩風格取向差異）不一致，不是只靠調白平衡就能夠解決，需要嘗試對攝像機畫面菜單做復雜的調校，也不敢保證完全一致。

2015年春晚通過6個4K訊道現場制作共4場彩排

　　通過后期在調色軟件對于畫面的精細調整（包括摳色進行匹配），生成的 3D LUT 幾乎可以將兩種機型的畫面調整的毫無差別，但這在前期演播室訊道上是無法操作的。考慮到春晚直播的嚴肅性，我們也不可能用春晚來做實驗，所以依舊采用專場錄制，與高清系統完全獨立，在不影響最后高清直播的前提下，從第三場彩排到第六場備播，4K共錄制了四個整場的春晚彩排，根據這些素材剪輯出了完整的4K版春晚節目。當然，不能參與到最后的直播，對于4K終究還是有所遺憾的。
二、2017年春晚制作的特點
　　索尼于2015年下半年發布的基于 2/3 英寸 CMOS 研發的 HDC-4300 4K 演播室攝像機，就是希望能夠解決以上所有的問題。與高清 HDC-2580 相同尺寸的成像器件和鏡頭卡口，可以選擇高清或者佳能、富士最新推出的 4K 分辨率標準的 B4 電視鏡頭；景深范圍與高清攝像機相差不大（由于成像器件像素密度的變化，4K 靶面像素彌散圓直徑變小，2/3英寸感光元件得到的4K景深會略小于高清）；HDC-4300 與 HDC-2580 的畫面風格相比于 PMW-F55 也更為接近（差別主要來自不同年代的成像器件工藝，以及 CCD 和 CMOS 的特性差別），更容易在前期完成一致性調整。通過2016年歐洲杯足球賽4K轉播信號，已經可以明顯感覺到，畫面的風格與高清更加接近，而導攝的方式也與傳統足球轉播幾乎沒有差別，這點和2014年巴西世界杯時4K轉播（全電影機、電影鏡頭）風格有明顯不同。

2016年歐冠決賽中使用HDC-4300進行4K直播

2016年歐洲杯比賽的4K直播畫面
與高清足球轉播風格幾無區別

　　可以說，技術與設備上的變化，很大程度促進了實現 4K 與高清并機制作的可行性。實際上國內索尼2016年初給 SMG 交付使用的16+8訊道超大型高清 4K 轉播車，在 4K 訊道數量上就已經能夠完成這樣的操作，如上海迪士尼樂園開園晚會、ATP1000 網球大師杯、中超聯賽上海賽區部分比賽、2017上海跨年晚會等大型節目，都是通過 HDC-4300 下變換輸出的高清信號用于高清直播。
　　央視在2017年即將交付使用的一輛 4K 轉播車，同樣配置了8套 HDC-4300。本次春晚錄制，我們將這幾套4K訊道先移植到春晚一號廳演播室，用于 4K 制作計劃。
　　其實在今年春晚最初的 4K 錄制計劃中，并沒有考慮完全替代高清訊道，一方面由于春晚的重要性，另外也是因為 HDC-4300 初次在央視使用，攝像師和技術人員還沒有實際的使用經驗。最初計劃是和2016年相同，將數臺 PMW-F55 單機放入一號廳現場，還是采用專場錄制的方式來拍攝 4K，后期進行剪輯。由于 4K 不能影響高清的彩排拍攝，所以沒有運動機位，故這次因為有 HDC-4300，臺里希望能夠臨時替換掉兩套搖臂和軌道攝像機，來增加 4K 畫面的運動感，同時高清也可以直接用下變換信號。這同時也是作為一次嘗試，如果和高清信號畫面風格差異不大，同時不影響攝像正常拍攝，則根據情況再進一步考慮；如果有任何問題，則在彩排 4K 專場錄制后，再將這兩個機位替換回高清 HDC-2580。
　　央視春晚1號廳現場共12個高清攝像機機位，包括兩個電控軌道、兩支搖臂，以及一臺飛貓攝像機，使用的高清機型包括10臺 HDC-2580 標準訊道，以及兩臺 HDC-P1 特種攝像機。最初替換為 4K 攝像機的，是5號機下臺口搖臂，和10號機觀眾后區電控軌道機器人攝像機。

5號機下臺口搖臂

10號機電控軌道機器人

　　我們通過一套索尼 PWS-4500 服務器，直接將兩個機位的 4K 畫面完整記錄；HDC-4300 下變換的高清信號，交給高清切換臺和矩陣進行正常調度。為了盡可能減少高清演播室的系統改動，我們選擇采用添加 4K 基帶處理單元 BPU-4000 的方式，BPU-4000 可以和現有的高清攝像機基站 HDCU-2080 直接通過 SMPTE 標準攝像機光纜連接，這樣的好處是，HDC-4300 的攝像機光纜直接接入 BPU-4000，BPU-4000 輸出 4K 信號（4路3G-SDI）給 PWS-4500 服務器進行記錄，而 BPU-4000 的光纜輸出對接 HDCU-2080，4K 下變換信號直接進入高清基站，而高清基站不需要更改任何線纜連接，高清系統中需要的 TALLY、通話、攝像機返送、控制、音頻等依舊保留沿用，這樣在實現功能的前提下，對于系統的改動非常小。

兩套4K攝像機基帶處理單元BPU

　　經過最初的安裝和現場調試，特別是與高清 HDC-2580 進行實際高清畫面對比，覺得主觀感受差別較小，攝像師操作除了個別攝像提出有景深變化感覺之外，其他基本不影響拍攝。臺內技術老師向臺領導做了匯報，臺領導決定，在第一場聯排之前，可以再增加兩套 4K 攝像機，共替換4套原有高清訊道，進一步測試。
　　考慮到除運動機位需求外，過去的 4K 攝影機同樣欠缺大倍率變焦鏡頭和特寫的捕捉，故央視負責 4K 春晚制作的錄制四部老師和演播室技術老師商議，將1號機和3號機兩臺主要負責中近景特寫機位進行替換，用 HDC-4300 直接安裝箱式鏡頭來拍攝。其中1號機使用佳能公司支持的86倍 4K 箱式鏡頭，3號機使用高清80倍箱式鏡頭。

1號機使用HDC-4300和佳能86倍4K鏡頭

3號機使用HDC-4300和佳能80倍高清鏡頭

　　在1月15日的第一場春晚聯排中，現場12臺轉播機位，包括4套 4K HDC-4300（替換掉高清1號機、3號機、下臺口搖臂5號機，后排電控軌道10號機）、6套高清 HDC-2580、兩套高清特種攝像機 HDC-P1（臺口電控軌道和空中飛貓攝像機）。整場拍攝過程比較順利，但由于當時還未對攝像機進行畫面匹配調整，只是做了基本的白平衡校正，應該說三種機型整體較為接近，但各自間還有一些微小差別。相對而言，使用了第一代高清攝像機HDC-1580 相同成像器件的 HDC-P1，在畫質表現方面差異更為明顯；HDC-4300 和 HDC-2580 整體比較接近，但在膚色還原方面，4300白里透紅的膚色表現，主觀上比2580更為舒服，經過比較，膚色上大家更為喜歡4K攝像機的表現。
　　在1月17日第二場春晚聯排后，臺領導聽取了春晚導攝及技術團隊多方面反饋，根據實際情況，進一步提出要求，再增加兩臺4K攝像機替代兩個核心機位。由于2號機作為春晚大全景主機位，同時還要兼顧虛擬鏡頭的任務，構圖時需要為虛擬添加前景考慮適當留空。但虛擬沒有4K輸出，對于4K來講2號機的構圖并不一定符合要求，故4K制作團隊在2號機機位的左右兩側各架設了一臺 PMW-F55，用于捕捉4K需要的大全景的小全景。所以最終決定，替換掉高清4號機臺口正中仰角大全景，和11號機上臺口游擊機位。

4號機使用HDC-4300和富士廣角4K鏡頭

　　這樣，最終2017春晚4K錄制的所有機位都已經到位，一直到最終1月27日春晚直播。包括6套HDC-4300替換原有高清機位，以及錄制四部自己的5臺PMW-F55單機，共11個機位共同完成4K版春晚制作。而高清依舊采用12機位，其中6套主要機位來自于4K下變換的高清信號。

央視第一導控室春晚直播現場

2017年4K春晚機位分布圖

　　通過機位圖可以看到，除了高清2號機之外，負責特寫的1號機（使用佳能86倍4K鏡頭）和3號機，臺口仰角4號機（使用富士廣角4K鏡頭），上臺口游擊11號機和下臺口搖臂5號機（使用佳能廣角4K鏡頭），以及后面的電控軌道10號機（使用佳能廣角4K鏡頭），基本上重要的機位都已經用4K進行了替換，再加上額外的PMW-F55單機，可以充分保證17年春晚4K版的畫面豐富程度不亞于高清直播。
　　最后更換的4套4K訊道，使用了全新的一體型攝像機基站HDCU-4300，將原有CCU和BPU的功能進行了合并，減小了體積。共6個4K的素材錄制使用兩套索尼記錄服務器PWS-4400和PWS-4500，編碼采用XAVC格式，碼率為500Mbps@3840x2160/50P，大約每個訊道每小時250G，整場春晚約4個半小時，6個機位的總素材量大約7T左右，錄制4部共使用了3個盤陣通過與PWS服務器連接進行實時拷貝。

4K攝像機基站HDCU-4300

記錄服務器PWS-4400/4500

用于素材拷貝的硬盤陣列

三、畫面一致性匹配和技術指標測試
　　為了確保每臺攝像機畫面的一致性和準確性，在2月18日晚，索尼維修站的攝像機工程師來到一號導控室，對所有12臺訊道攝像機進行畫面一致性調整。調整基于加拿大DSC攝像機調整卡與泰克公司共同推出的攝像機調整標準，在僅開啟主光面光情況下，參考畫面和波形監視器波形和色度矢量顯示，將所有攝像機的電平幅度、黑底電平和伽馬點調整為完全一致，所有的色彩矢量點通過攝像機色彩矩陣參數調整到落入泰克矢量標準位中，膚色相位也同樣將三種機型調整到相同位置。通過反復波形比對，及切換臺劃像比較，最終將各個機位的畫面調到幾乎沒有任何差別，并對參數進行保存。

索尼工程師對攝像機進行一致性調整 

通過切換臺劃像反復比較各機位一致性

　　另外央視對于信號質量非常重視，在將高清訊道更換為4K攝像機后，立即邀請廣電總局規劃院的技術專家來到一號廳，對4K攝像機的信號特別是下變換后的高清信號與原有一號廳攝像機的信號進行指標測量，包括色域空間、分辨率、信號指標以及延時量等測試，最終確認所有測量指標都滿足廣播級播出標準，可以在春晚直播中使用。

總局規劃院專家測試4K攝像機指標

　　確保所有攝像機畫面達到一致，且完全符合播出要求，央視規范化和嚴謹的態度，確保在春晚直播中高標準的畫面質量。

視頻工程師在春晚直播中時時調整畫面

四、4K后期制作

4K后期制作

　　央視錄制四部負責本次春晚前后期的4K技術把控和制作，除了前期5臺 PMW-F55 在現場單機拍攝任務外，最重要的工作就是所有 4K 素材的管理和剪輯調色。巨大的素材量，包括6個 4K 訊道和5臺單機，每一場彩排下來就是10多個T的素材量，而每隔一天一場錄制，再加上個別節目的單拍任務，七場下來總數據量近百T。素材的管理、備份任務相當繁重，每場彩排過后基本都要連軸轉才能在下一場之前完成必需的所有工作。
　　好在本次采用了多機位的并機拍攝，剪輯可以直接參考高清轉播的調度腳本，除了6個 4K 訊道之外的鏡頭，采用5臺 F55 單機的畫面來替換；虛擬鏡頭則根據實際情況來考慮是否需要用高清上變換的帶虛擬畫面來補充。調色中最大的難度來自兩種不同規格4K攝像機的畫面差異，一方面感光元件和鏡頭差別，F55 的色彩傾向偏暖，畫面層次更豐富，過渡更平緩；而 HDC-4300 則相對更靠近電視攝像機風格，反差較大且色調硬朗；拜電影鏡頭優勢，F55 細節及其豐富，而 HDC-4300 則邊緣銳利。錄制四部的后期老師對畫面進行細致的分析和色彩取樣，在色彩大方向朝向真實還原的基礎上，盡可能體現4K層次特點和色彩的豐富，并且將兩種機型的畫面調整到幾乎看不出差別。
五、更進一步——元宵晚會HDR LIVE初試
　　春晚錄制考慮到舞臺燈光特點和客觀因素，4K 采用了傳統 SDR 流程，在伽馬曲線、寬容度上和高清相同，在色域選擇上4K采用了寬色域BT2020空間進行記錄，給予后期更大調色空間；高清則延續ITU-R709標準。
　　在隨后的元宵晚會錄制中，我們將所有4K攝像機的4K輸出設置為了S-LOG3 OETF（電光轉換曲線）和BT2020寬色域模式（高清輸出不變，不影響高清制作），并啟用了HDR LIVE 4K制作模式。
　　在HDR LIVE模式下，4K將根據現場HDR 4K監視器BVM-X300的HDR效果進行曝光和反差控制，而高清輸出則基于高清畫面效果控光。根據以往我們的HDR制作經驗，HDR的畫面光圈值應比SDR開大一檔光孔為宜，故我們將HDR LIVE模式中的HDR GAIN設置為-6dB，此時視頻工程師的光圈控制將基于HDR標準，而SDR高清輸出自動降低一檔光圈的亮度，這樣就可以同時保證HDR和高清SDR的畫面都滿足播出要求。

4K攝像機設置為HDR制作模式

　　通過現場的BVM-X300 HDR監視器與旁邊的高清技術監視器對比，可以很明顯看出HDR畫面的高光和暗部層次以及高光的亮度效果都明顯超過原有高清，色彩則更為飽和，細節更加豐富。這一點也充分驗證了4K與HDR發展是密不可分的。

元宵晚會錄制中的HDR和SDR效果對比

HDR和SDR對比（右為HDR）

結語
　　每年春晚都會有新氣象，對于央視4K進程來說，2017春晚制作的成功體驗毫無疑問代表著發展又向前邁了一大步。而4K與高清并機的制作模式，對于今后多格式現場制作無疑具有重要的借鑒意義。本次元宵晚會HDR制作同樣也為央視參與制定的國家HDR制作規范提供了實際案例。前進的腳步永遠不會停止，我們也期待著，到2018春晚，又會有怎樣新的變化，等待我們去探索。