一 技术概况
《歌手2025》是湖南卫视一档现象级音乐竞技综艺节目，节目共13期，每周五在湖南卫视与芒果TV同步直播。节目采用“殿堂感”舞美设计，直播区域延续了往季歌手经典分区模式，包括歌手竞演主舞台（如图1所示）、歌手之家及歌手房间。本季直播采用湖南广播电视台UHD-01 4K IP转播车（主车）与12讯道高清转播车级联的方式完成制作，配套音频车、融合媒体车、传输车协同作业，实现 4K HDR 与HD SDR同步直播。
图1 《歌手2025》主舞台
二 视频技术方案
1.机位情况
本次歌手直播共设置3个直播区域，分别是歌手竞演舞台、歌手之家及歌手房间，一共架设了35个摄像机位。歌手竞演主舞台设置17个机位，主舞台使用10台 Sony HDC-3500 4K讯道摄像机，其中包括4台升降云台长焦机位、4台座机、1台双控伸缩摇臂、1台游机；另有7个外来无线机位：3台Sony PXW-Z750无线游机、4台Sony HDC-P50分别为斯坦尼康、轨道机器人、四线飞梭，跳楼机；所有无线机位均通过返控系统接入UHD-01转播车，实现TALLY触发及RCP返控面板的操控；镜头使用方面：3个107倍率箱式长焦镜头、4个45倍便携式长焦镜头，其余为25倍镜头或广角镜头。歌手之家区域设置8个机位：使用8台 Sony HDC-3500 4K 讯道摄像机，其中5套为原系统内讯道，3套为增补的讯道。歌手房间和双语直播间共设置有10个机位，使用9台Sony HDC-1580R高清讯道摄像机与一台斯坦尼康设备。主舞台和歌手之家的机位基本每期保持不变，歌手房间的机位数，会根据每期歌手数量略有调整。
图2 主舞台机位图
表1 《歌手2025》机位表
2.系统设计
在视频系统设计方面，与往季节目一样，本次直播依旧采取双车级联方式。但与往季不同的是，本季《歌手2025》首次采用4K HDR/HD SDR同播模式制作，具体方式为：UHD-01转播车系统接收12讯道高清转播车的二级HD PGM信号、HD PVW信号、多画面信号与TALLY信号，并把同步信号、播出HD PGM、歌手之家高清机位信号以及二级导播通话送回12 讯道转播车。12讯道转播车的二级导播负责歌手之家及7间房的信号切换，UHD-01系统将主备两路12讯道的HD PGM 信号上转换后，在主导播台进行4K切换。为满足节目制作需求，我们将12讯道转播车的切换台面板移至UHD-01转播车，这样二级导播也在UHD-01转播车上切换，方便了主导播与二级导播的沟通及机位实时调度。
图3 主副导播监视墙
UHD-01系统的4K HDR制作以 SMPTE ST 2110 协议为核心的4K IP架构构建。
系统内的4K摄像机信号源、4K外来机位信号源、高清信号源（上转换为4K信号）均通过IP流进入核心交换机，经LSM管理系统进行统一调度，送入4K 切换台切换制作，监看则用高清原生信号或4K下转换HD信号。
播出信号包括：4K 12G立体声PGM主备2路以及下变换高清三维声PGM主备2路，送至芒果TV 播出；高清下变换立体声PGM送卫视播出主备3路，送至湖南卫视播出。
图4 视频系统链路图
三 4K HDR 与 HD SDR 同播制作
1.前期准备
（1）SDR 调光在4K HDR与HD SDR同播制作中，我们首先确定了以SDR调光为主要基准的制作流程，采用79%的HLG作为HDR参考白的标准，这样调光工程师可采用与我们平时HD SDR制作时相同的定光点作为参考，实现通过SDR调光精准控制HDR曝光的目的，而且肤色电平都在SDR范围内，使用SDR调光能够精确控制SDR和HDR的肤色电平，在确保高清SDR图像质量的同时，获得高质量4K HDR图像。
（2）监视器的设置对4K HDR 制作来说，使用符合行业技术标准且经过校准的监视器是确保图像质量的重要依据。HDR技监环节采用Sony BVM-HX310 4K HDR 监视器，设置参数为1000nit峰值亮度、ITU-R BT.2100（HLG）、BT.2020色域、D65，确保信号源与监看设备的技术特性完全匹配，并依据ITU-R BT.2111规定的HDR彩条信号对监视器的亮度和彩色进行校准。调整黑电平提升控制，使得屏幕上低于黑电平约2%的水平条刚好消失，而高于黑电平约2%的水平条仍然可见。审片监看所使用的Sony 超高清商显也通过相同方式进行校对，选择正确的HDR模式和色彩空间，并对设备图像调整高级设定中的参数进行设置。高清监视器的校准使用SMPTE彩条进行监视器的调整。亮度调整使4%灰条可见而中间灰条不可见，对比度设置避免白色正方形出现突起感，确保色度和相位调整在单蓝模式下使色条融合无边界。
图5 HLG窄域BT.2111测试信号
图6 SMPTE高清测试信号
UHD-01转播车系统可以用于转换设备主要为Sony NXLK-IP50Y/51 12G SDI-IP 转换板与Imagine SNP ，通过湖南台此前其他4K HDR节目制作的经验，以及我们在本季《歌手2025》节目前期准备测试过程中的细致比对，不难发现，转播车系统内这两种不同的转换器（Sony IPG与Imagine SNP）由于底层算法和设置方法不一样，同一信号源经过不同品牌的转换器，转换出来的效果是有差异的，而本次《歌手2025》节目的系统比较复杂，机位信号及外来信号源众多，信号的上下转换也会较多且色彩管理起来较为复杂，为保证最终画面的一致性，通过增加了8 块Sony NXLK-IP51Y板卡，将UHD-01转播车系统内上下转换都用Sony IPG板卡。
2.4K HDR/HD SDR制作实施
在4K HDR同播的制作中，4K信号需满足《4K 超高清晰度电视节目录制规范》的要求，即3840×2160分辨率， 50FPS帧速率，色域BT.2020、伽马曲线 HLG（Hybrid Log-Gamma）标准。
由于HDR的动态范围大于SDR，摄像机以SDR为基准调光时HDR就会曝光不足，为使HDR 与SDR画面都能正确曝光，这就需要设置合适的HDR转换SDR的增益差值，使得HLG电平正确映射至SDR。结合我们在节目制作前的大量测试研究，以及本次节目录制的灯光照度值，通过增大HDR转SDR的增益差，可以获得亮度更高的4K HDR图像，得到HDR效果更明显的图像。这一调整既保证了SDR 播出的画面质量，又充分显示出了HDR的高动态范围的优势。增益差值的确定是后续调白及色彩管理工作的基础。基于确定的增益差标准，我们进行了全面的摄像机参数调整，包括RCP参数的调整，如伽马、细节电平、肤色细节、flare、饱和度、色彩矩阵等核心参数。这些参数的调整需要结合主观艺术评价，确保充分展现每位歌手的视觉特性且与节目整体舞美风格协调统一。
图7 4K HDR/HD SDR同播制作流程图
在本次《歌手2025》直播制作中，考虑到湖南卫视目前仍以高清播出为主要平台，因此在4K HDR 与HD SDR同播的制作中，采用卫视高清播出优先、兼顾超高清效果的策略，在确保高清播出质量的同时，推进超高清技术实践，为湖南台超高清频道的开播做好技术准备。在制作流程上，HD SDR的播出信号是由4K HDR信号下转换来的，而在本次制作中4K HDR信号有摄像机直出的4K信号，也有高清信号经过上转换的4K信号，因此确认参与制作的4K信号、高清信号以及分配好处理上下转换的板卡然后调整参数，使得经过下转换的高清与原生高清信号在色彩映射、灰度、画面层次、色域上的统一，是同播制作中的关键环节。
具体实施方式为：
◆确认参与制作的4K信号：包括UHD-01转播车的4K讯道摄像机CCU输出的4K信号、Sony PWS-4500精彩回放的4K信号、外来机位4K信号、VCR素材上转换的4K信号、在线包装及字幕上转换的4K信号、4K切换台的4K PGM、外来高清机位信号和12CH转播车HD PGM上转换的4K信号；
◆确认参与制作的高清信号：包括4K 讯道摄像机出的原生高清、Sony PWS-4500精彩回放经过下转换的高清信号、外来4K机位信号下转换的高清信号、VCR播放的高清信号、在线包装及字幕的高清信号4K切换台的4K PGM下转换的HD PGM、外来高清机位信号、12CH转播车的二级HD PGM。
将这些信号对应到每一块相关的板卡（Sony IP50/51Y）进行处理，调整上下转换的参数。值得注意的是，在Sony IPG转换设置参数上，其中HDR-SDR/SDR-HDR GAIN增益差、GAMMA TABLE、Step、Level等参数设置要与摄像机RCP上的设置是一致的。若对切两路高清信号画面有不一致，则还需调整板卡的Additional Paint设置，包括White Balance、Master White Gain、Saturation等参数。目的是要将下转换的高清与原生高清信号画面调成趋于一致。
在最终同播效果方面，通过4K HDR监视器与高清监视器的对比监看可见，整个画面的色彩还原与肤色都很相似，4K HDR画面在高光、暗部细节和画质等方面体现出了独特的优势。
图8 监看画面（最右为4K HDR）
四 结语
《歌手2025》通过4K HDR与HD SDR同播制作，成功实现了技术突破与艺术呈现的双重升级。在这连续十三场的直播实践中，技术团队积累了完整的超高清制作经验及数据，为湖南台进一步梳理同播核心技术、提升制作流程效率、完善工作标准提供了重要的技术支撑。
