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JPEG XS 刊载于《MXF》:中国新的超高清广播标准如何将视觉无损压缩作为8K传输的核心

2022年9月26日 上午10:01 作者: intoPIX

新发布的UHD世界协会标准将JPEG XS 直接写入了其8K节目文件要求中——这明确预示了大规模UHD广播的发展方向。

中国超高清世界协会(UWA)发布了一项新的技术标准 ——T/UWA 012.1-2023——该标准明确了“百城千屏”计划的视频、音频及文件封装要求:这是一项雄心勃勃的公共广播项目,旨在向中国百余座城市的大型公共屏幕传输8K超高清HDR视频和3D音频。 在其技术表格中隐藏着一个细节,值得所有从事广播基础设施工作的人士关注:对于8K超高清节目文件,该标准规定必须采用JPEG XS (ISO/IEC 21122-2)中的High 444 12配置文件, 并使用MXF OP1a格式封装。

为什么这很重要

该标准明确区分了4K和8K的要求。 对于4K超高清内容,该标准规定使用XAVC-I——一种较早的传统帧内广播编解码器。但一旦分辨率提升至8K(7680×4320),要求便转为采用较新的JPEG XS ,其规定的帧内比特率约为2073.6 Mbps,仍封装在工作流中其他环节已使用的同一MXF OP1a容器内。

4K 超高清8K 超高清
3840 2160x3840 21607680 4320x7680 4320
XAVC-IJPEG XS High.444.12
>500 Mbps2073 Mbps 帧内速率

这种区别恰恰反映了JPEG XS 旨在解决的问题。在8K分辨率下,数据速率和处理负载会急剧增加,因此制作和播出系统需要一种具备以下特性的编解码器:

  • 由于具有视觉无损特性,因此中质级素材可以在多次编码/解码过程中(包括采集、编辑、存储以及分发至数百个显示站点)流畅传输,而不会产生有损帧间压缩带来的累积伪影。
  • 由于采用纯帧内编码(每帧独立编码)因此具有低延迟和低复杂度的特点,这对一个需要近乎实时地将live 的8K信号传输至大屏幕网络的系统而言至关重要。
  • 它能完美融入现有的基于文件的工作流和IP 工作流,因为MXF封装(OP1a,KLV编码,符合SMPTE ST 377-2标准, ST 378M 及 ST 379-2)早已成为专业广播文件交换的骨干——JPEG XS 自然融入了现有的 4K 容器工具中。JPEG XS 是live IP 制作的标准,被广泛应用于ST 2110 、VSF TR07、IPMX 等领域……
简化的从制作到播放的流程。由于JPEG XS 在视觉上无损且仅支持子帧内编码,因此内容可以在MXF格式下多次进行解码、编辑和重新封装,而不会产生长GOP传输编解码器中常见的累积伪影。此外,它还可以通过ST2110和VSF TR07网络进行传输。

对于如此大规模面向公共屏幕播放的项目而言,在繁重的制作流程中保持画质、确保8K分辨率下的文件大小处于可控范围,以及与业界已广泛采用的MXF/KLV工具链的无缝兼容性,正是标准制定机构选择JPEG XS 而非更传统、压缩率更高的编解码器的原因所在。

JPEG XS 在MXF文件中的位置

该标准不仅对编解码器,还对封装形式作出了具体规定:文件必须符合 SMPTE ST 377-2(文件格式)、ST 379-2(受限通用容器)和 ST 378M(操作模式 1a — 单项、单包)标准,且全程采用 KLV(密钥-长度-值)数据编码。 实际上,这意味着JPEG XS 元素流只是标准MXF OP1a结构中的另一条内容轨道——这与同一工作流中已用于4K XAVC-I文件的结构模式完全相同。

JPEG XS “essence”作为一条标准的KLV编码音轨,位于与工作流中其他部分已使用的相同MXF OP1a容器结构(SMPTE ST 377-2 / 378M / 379-2)内——无需进行定制封装。

更广泛应用的迹象

T/UWA 012.1-2023 是一个具体案例,表明JPEG XS 已被直接写入国家广播标准中针对大规模 UHD 传输的文件格式要求——它不仅被临时采用,更作为 8K 节目交换的官方编解码器,与 SMPTE MXF 标准一同被正式规定。 对于正在评估下一代超高清基于文件工作流编解码器的广播机构和系统集成商而言,这是一个有用的参考依据,同时也进一步巩固了JPEG XS 作为中间层/制作编解码器的地位——该编解码器适用于在从采集到屏幕的多次传输过程中,仍能保持内容质量且无明显画质损失的情况。

该标准的全文(T/UWA 012.1-2023,英文译本)可从UHD世界协会获取。

来源:超高清世界协会, T/UWA 012.1-2023 ——《“白城千平”超高清(UHD)视频和音频广播系统节目播出技术要求》。

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