【論文精選】面向多終端播發(fā)的4K超高清頻道音頻系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計與實現(xiàn)

本文是《廣播與電視技術(shù)》2026年6期《面向多終端播發(fā)的4K超高清頻道音頻系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計與實現(xiàn)》精華版，請訪問廣電獵酷微信小程序閱讀下載全文。

浙江衛(wèi)視作為首批建設(shè)的省級衛(wèi)視，于2025年9月開播4K超高清頻道。相較高清頻道，4K頻道在聲道數(shù)量、編碼格式、傳輸鏈路與終端適配方面要求更高。

本文作者：

王志剛，莫若銘，李冠蓉，李英若

浙江廣播電視集團

第一作者簡介：

王志剛，1978年7月，男，浙江余姚，高級工程師，工程學(xué)士， 現(xiàn)任浙江廣播電視集團廣播電視制作中心音頻部主任，常年在一線衛(wèi)視季播綜藝、大型主題晚會、電競賽事直轉(zhuǎn)播、演唱會、音樂節(jié)等項目中從事音頻項目管理運營工作，具備豐富的大型演出、節(jié)目現(xiàn)場制作及直轉(zhuǎn)播音頻項目運營經(jīng)驗。負責(zé)的項目曾多次獲得國家級、省級（浙江省）制作獎項一等獎。

[本文獻信息]

王志剛，莫若銘，李冠蓉，李英若. 面向多終端播發(fā)的4K超高清頻道音頻系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 廣播與電視技術(shù), 2026, VoL.53(6).

面向多終端播發(fā)的4K超高清頻道音頻系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計與實現(xiàn)

01

4K頻道聲道設(shè)置的

現(xiàn)狀與核心需求

浙江衛(wèi)視實現(xiàn)環(huán)繞聲全流程制播，形成了“5.1環(huán)繞聲+立體聲”制作模式。但受限于高清4聲道傳輸架構(gòu)，現(xiàn)行方案以1～2聲道傳混合立體聲、3～4聲道傳杜比E環(huán)繞聲，需解碼過橋處理，鏈路復(fù)雜且存在安全隱患（詳見圖1）。同時，4聲道架構(gòu)無法滿足4K頻道16聲道擴展需求，不利于三維聲落地。此外，部分機頂盒無AC-3解碼授權(quán)、“Z視介”APP僅支持立體聲播放，對系統(tǒng)兼容性提出挑戰(zhàn)。因此，亟需構(gòu)建符合國標(biāo)、兼容存量終端、面向未來演進的4K超高清頻道音頻系統(tǒng)。

在滿足國家廣播電視總局相關(guān)技術(shù)規(guī)范的前提下，綜合播出安全、終端兼容與技術(shù)擴展需求，浙江衛(wèi)視確立“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、分軌傳輸、按需解碼”的系統(tǒng)設(shè)計核心：

其一，播出安全性：簡化信號鏈路，減少轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，保障高穩(wěn)定可靠運行；

其二，終端兼容性：獨立傳輸環(huán)繞聲與立體聲格式，適配不同解碼能力終端；

其三，技術(shù)擴展性：預(yù)留聲道、編碼與鏈路接口，支撐三維聲（Audio Vivid菁彩聲）升級。

02

大屏端音頻系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

2.1 聲道配置方案

國內(nèi)已開播4K頻道的電視臺普遍采用“1～6聲道為5.1環(huán)繞聲，7～8聲道為立體聲”的8聲道PCM基礎(chǔ)架構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上為三維聲預(yù)留了擴展聲道，如表1所示。

這種架構(gòu)既能保證高質(zhì)量的環(huán)繞聲制作與傳輸，又能通過獨立的立體聲聲道實現(xiàn)對不具備環(huán)繞聲解碼能力的舊式終端設(shè)備的完美兼容。中央臺、湖南臺等已在小屏端實現(xiàn)三維菁彩聲播出。

結(jié)合行業(yè)實踐與國標(biāo)要求，浙江衛(wèi)視4K頻道采用“5.1環(huán)繞聲+立體聲”8聲道PCM架構(gòu)，具體聲道指配如表2所示。該設(shè)計既嚴(yán)格遵循了國家標(biāo)準(zhǔn)的推薦范式，也與國內(nèi)主流電視臺的實踐保持一致，確保節(jié)目交換與協(xié)同制作的便利性。

2.2 信號傳輸與編碼策略

在信號傳輸層面，本研究提出“制作端一次成型、傳輸端透傳分發(fā)、編碼端分軌編碼”的全鏈路傳輸架構(gòu)。如圖2所示，從節(jié)目制作端至編碼傳輸前端，全鏈路均以未壓縮的8聲道PCM信號進行透傳，播控、總控環(huán)節(jié)僅對信號進行調(diào)度與監(jiān)測，不做任何處理，以最大限度保障信號質(zhì)量與鏈路安全性。

在編碼分發(fā)環(huán)節(jié)，采用分軌編碼策略以滿足不同終端設(shè)備的解碼需求。對于1～6聲道（5.1環(huán)繞聲內(nèi)容），采用杜比 AC-3編碼，服務(wù)于具備環(huán)繞聲解碼能力的大屏終端（有線電視、IPTV）；對于7～8聲道（立體聲內(nèi)容），采用MPG-2編碼，服務(wù)于僅支持立體聲解碼的舊式機頂盒終端。兩種編碼碼流隨傳輸流（TS 流）一同分發(fā)至各渠道，最終由用戶終端根據(jù)自身解碼能力自動選擇或手動選擇相應(yīng)音軌進行解碼播放，如圖3所示。

03

小屏端技術(shù)擴展與三維聲應(yīng)用

3.1 小屏端播放能力升級

“Z視介”APP作為浙江廣播電視集團重要的移動端內(nèi)容展示窗口，其音頻播放能力的升級是實現(xiàn)全終端覆蓋的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。經(jīng)調(diào)研，國內(nèi)頭部小屏平臺（如愛奇藝、優(yōu)酷、騰訊視頻）及“央視頻”“芒果 TV”等省級衛(wèi)視小屏端，均已支持5.1環(huán)繞聲乃至Audio Vivid三維聲的點播與直播。為此，本研究提出對“Z視介”APP進行音頻播放能力擴展升級，使其支持立體聲、5.1環(huán)繞聲及三維聲的軟件解碼監(jiān)聽，其直播信號傳輸流程如圖4所示。

3.2 三維聲節(jié)目直播技術(shù)方案

針對未來Audio Vivid菁彩聲（16聲道）節(jié)目的直播需求，本研究設(shè)計了獨立的技術(shù)實現(xiàn)路徑，如圖5所示。由于浙江衛(wèi)視新聞演播室暫不具備4K節(jié)目導(dǎo)控條件，三維聲節(jié)目的導(dǎo)控工作可通過新平臺演播室完成。

具體流程如下：

在直播制作端，傳輸16聲道PCM信號至新平臺演播室，完成延時與應(yīng)急切換后，將16聲道信號進行Audio Vivid編碼，直接推送至直播流，用戶終端通過支持Audio Vivid 解碼的播放器還原三維聲節(jié)目內(nèi)容。

同時，為兼顧大屏端播出需求，新平臺將延時與應(yīng)急切換后的16聲道信號下混為5.1環(huán)繞聲及立體聲信號（共計8聲道），送入播出中心，再經(jīng)由廣聯(lián)傳輸中心完成與前述相同的分軌編碼與分發(fā)流程。

04

系統(tǒng)實現(xiàn)與關(guān)鍵技術(shù)驗證

為確保方案的可行性與播出安全性，本研究在系統(tǒng)上線前完成了全鏈路技術(shù)驗證。

4.1 制作端規(guī)范制定與系統(tǒng)改造

首先，對4K超高清轉(zhuǎn)播車、演播室及后期制作網(wǎng)進行音頻系統(tǒng)升級，使其支持8聲道及以上PCM信號的錄制、監(jiān)聽與輸出。同時，制定《浙江衛(wèi)視4K節(jié)目音頻制作規(guī)范》，明確要求所有4K自制節(jié)目必須按照表2格式填充聲道。對于立體聲節(jié)目，要求制作人員確保1～2聲道與7～8聲道內(nèi)容完全一致，避免用戶在切換音軌時產(chǎn)生音量或內(nèi)容差異。

4.2 播控與傳輸鏈路優(yōu)化

播出系統(tǒng)完成對4K信號8聲道PCM透傳的支持改造，并增設(shè)針對1～2聲道和7～8聲道的獨立音頻監(jiān)測儀表，實現(xiàn)對關(guān)鍵聲道的實時監(jiān)控。同時，與傳輸中心協(xié)同明確8聲道PCM信號的交接規(guī)范與物理接口，徹底摒棄原有的杜比E編碼解碼過橋環(huán)節(jié)，顯著簡化鏈路、降低故障風(fēng)險。

4.3 編碼端策略配置與驗證

在廣聯(lián)傳輸中心完成編碼器的策略配置。當(dāng)接收到8聲道PCM信號后，編碼器內(nèi)部路由為兩路獨立編碼任務(wù)：

編碼任務(wù)1（AC-3）：提取PCM 的1～6聲道，配置為5.1環(huán)繞聲編碼。

編碼任務(wù)2（MPG-2）：提取PCM的7～8聲道，配置為立體聲編碼。

經(jīng)嚴(yán)格監(jiān)聽與儀器測試驗證，兩路編碼碼流參數(shù)符合規(guī)范，且在響度和音質(zhì)上保持從AC-3碼流下混的立體聲與MPG-2立體聲高度一致，能夠為用戶提供無縫的聽覺體驗。

4.4 終端兼容性測試

系統(tǒng)上線前，聯(lián)合華數(shù)、浙江電信、浙江移動、浙江聯(lián)通等運營商，在不同品牌、不同型號的機頂盒終端上進行了大規(guī)模兼容性測試。

立體聲節(jié)目測試：制作端提供1～2與7～8聲道內(nèi)容一致的立體聲節(jié)目。測試結(jié)果表明，所有機頂盒均能通過MPG-2音軌或AC-3音軌下混的立體聲正常發(fā)聲，聲音一致。

5.1環(huán)繞聲節(jié)目測試：選取《天賜的聲音》節(jié)目片段作為測試源。結(jié)果顯示，支持AC-3解碼的機頂盒成功解碼出5.1環(huán)繞聲，家庭影院系統(tǒng)工作正常，僅支持 MPG-2解碼的舊式機頂盒自動切換至7～8聲道立體聲MPG-2音軌，未發(fā)生無聲或異常情況。

三維聲節(jié)目小屏端試點測試：在“Z視介”APP搭建Audio Vivid試驗性播出通道。選取一段5.1+4H的10聲道三維聲素材，在制作端進行16聲道PCM傳輸，經(jīng)由新平臺演播室Audio Vivid編碼后推送至APP。測試結(jié)果表明，支持Audio Vivid解碼的手機終端能夠成功渲染并播放具有沉浸感的三維聲效果，同時，三維聲下混為5.1及立體聲并送入大屏端編碼鏈路的可行性亦得到驗證，為未來三維聲的正式上線奠定了基礎(chǔ)。

05

結(jié)束語

本文提出的浙江衛(wèi)視4K超高清音頻系統(tǒng)方案，基于國家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)實踐，構(gòu)建了兼顧大屏端廣泛兼容與小屏端前瞻拓展的傳輸架構(gòu)。核心在于采用統(tǒng)一的8聲道PCM基礎(chǔ)鏈路與“分軌編碼”策略，成功解決了原有4聲道模式的瓶頸，確保了播出安全與全終端適配，并為三維聲升級預(yù)留了技術(shù)空間。該方案為省級衛(wèi)視4K音頻系統(tǒng)建設(shè)提供了可復(fù)用的技術(shù)參考，有助于推動行業(yè)向超高清、沉浸式視聽時代邁進。

更多技術(shù)細節(jié)、部署方案與實踐數(shù)據(jù)

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end

參考文獻

[1] 張小雨, 趙天曉, 王嘉.《4K超高清頻道建設(shè)指南》解讀[J].廣播與電視技術(shù), 2025, 52(7): 17-21.

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