杜百川 國家廣播電視總局科技委副主任
習(xí)近平十九大報(bào)告指出: “建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系,必須把發(fā)展經(jīng)濟(jì)的著力點(diǎn)放在實(shí)體經(jīng)濟(jì)上,把提高供給體系質(zhì)量作為主攻方向,顯著增強(qiáng)我國經(jīng)濟(jì)質(zhì)量優(yōu)勢。”
在2018年1月4日全國新聞出版廣播影視工作會議上,聶辰席部長強(qiáng)調(diào)要加快優(yōu)化升級,推動事業(yè)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。推動廣電高質(zhì)量發(fā)展,要以改革為突破口,以創(chuàng)新為驅(qū)動力,以優(yōu)化升級為著力點(diǎn)。我認(rèn)為廣電高質(zhì)量發(fā)展主要有這幾個(gè)方面:
(1)電視業(yè)務(wù)從模擬、標(biāo)清和高清共存向高清和超高清共存發(fā)展;
(2)音頻格式從單聲道、立體聲和5.1環(huán)繞立體聲向增加3D聲音發(fā)展;
(3)演播室節(jié)目制作從SDI架構(gòu)向IP架構(gòu)發(fā)展;
(4)廣電網(wǎng)絡(luò)從單一廣播網(wǎng)絡(luò)向和互聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)融合的下一代網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變;
(5)廣電媒體從單一媒體向綜合性、智慧化、融合型的“泛媒體”轉(zhuǎn)變;
(6)廣電服務(wù)從單一分割向有大數(shù)據(jù)分析、人工智能支撐的全局服務(wù)轉(zhuǎn)變。
我認(rèn)為評價(jià)廣電高質(zhì)量發(fā)展的標(biāo)志,一是可以提供更高質(zhì)量內(nèi)容和服務(wù);二是可以引領(lǐng)中國乃至世界廣電創(chuàng)新發(fā)展;三是可以進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)、移動和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域進(jìn)行有效競爭。
圖1 日本NHK廣播技術(shù)階段
中國廣電能不能引領(lǐng)創(chuàng)新,我認(rèn)為廣電的基礎(chǔ)研究投入是個(gè)關(guān)鍵。日本NHK廣播將其技術(shù)分成這么幾個(gè)階段,第一個(gè)階段是radio,也就是無線電最早的收音機(jī)。第二個(gè)階段是電視,第三個(gè)階段是彩色電視,第四個(gè)階段是高清電視,第五個(gè)階段是數(shù)字廣播,第六個(gè)階段是基于互聯(lián)網(wǎng)的混合廣播,第七個(gè)階段是8K超高清電視,沒提4K超高清電視。第九個(gè)階段是整體3D電視。
在各個(gè)技術(shù)階段,NHK提出了很多自己的方法。例如所謂的3D電視,他們提出的3D電視,不是我們現(xiàn)在的3D,而是整體3D電視,物體在空間作為真實(shí)圖像再生,你看到的是一個(gè)實(shí)際物體,而不是你眼睛形成的3D物體,所以眼睛不會有不舒服的感覺。整體3D電視生成的3D圖像,不需要使用特殊的眼鏡觀看。3D效果垂直和水平都有效,圖像看起來固定真實(shí)。NHK計(jì)劃在2030年完成整個(gè)計(jì)劃。
廣電高質(zhì)量發(fā)展,首先要提供高質(zhì)量節(jié)目,推進(jìn)UHD/HDR進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段。
向超高清轉(zhuǎn)換的三個(gè)階段:第一個(gè)階段是清晰度提高,類似于標(biāo)清到高清的轉(zhuǎn)換,整個(gè)系統(tǒng)變化不大。
第二個(gè)階段是增加動態(tài)范圍和色域,整個(gè)系統(tǒng)將完全更新,重新定義最大最小電平,色域,彩色空間和彩色分量;重新定義光電、電光、光光轉(zhuǎn)換函數(shù)和電視系統(tǒng)架構(gòu);定義在制作、傳輸和接收各環(huán)節(jié)SDR和HDR兼容方法;第二階段是整個(gè)系統(tǒng)的變更,而非一般的性能提高。
第三階段增加幀率、量化比特和動態(tài)元數(shù)據(jù),是在新系統(tǒng)基礎(chǔ)上性能的進(jìn)一步提高。
向超高清轉(zhuǎn)換的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn):Rec.BT.709高清標(biāo)準(zhǔn)、Rec.BT.2020超高清標(biāo)準(zhǔn)和Rec.BT.2100 HDR高動態(tài)范圍標(biāo)準(zhǔn)。
圖2 整體3D電視基本技術(shù)
圖3 向超高清轉(zhuǎn)換的三個(gè)階段和三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)
需要注意的是,HDR媒體彩色范圍,也就是標(biāo)準(zhǔn)的彩色范圍,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)在HDR顯示器能夠提供的范圍。如何把標(biāo)準(zhǔn)的彩色范圍在HDR顯示器上實(shí)現(xiàn),還需做進(jìn)一步的努力。
寬色域可以得到更深的色彩。同樣一個(gè)顏色,也就是同一個(gè)顏色數(shù)值,在HD(Rec. 709)、Digital Cinema(P3)、UHD(Rec. 2020)三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中顏色是不一樣的,寬色域UHD(Rec. 2020)可以得到更深的色彩。
HDR比清晰度更能明顯改善圖像質(zhì)量,HDR的圖像即使沒有提高清晰度,也要比SDR的圖像要好得多。
HLG是“拍攝場景為參考”,就像BT.601、BT.709、Slog3、 PanaLog等一樣, HLG信號描述的是拍攝場景的相對亮度。由OETF (Opto-Electronic Transfer Function)規(guī)范, 實(shí)際上是攝像機(jī)特性。
PQ是“顯示為參考”,就像數(shù)字電影標(biāo)準(zhǔn),信號描述的是從母版顯示器顯示的絕對亮度輸出。信號由EOTF規(guī)范。
HLG和PQ的不同點(diǎn)如下:
HLG:圖像亮度隨顯示器亮度改變而改變;高光的動態(tài)范圍恒定;較亮的顯示器用于較亮的觀看環(huán)境。
圖4 不同標(biāo)準(zhǔn)色域的比較
圖5 HDR對圖像質(zhì)量的改善效果
圖6 HLG信號的參考
圖7 PQ信號的參考
PQ:顯示器亮度改變時(shí)圖像亮度恒定;高光的動態(tài)范圍隨顯示器亮度增加而增加;較亮的顯示器有范圍更寬的高光。
Y, R, G, B相對信號電平(SL Signal Levels) 使用OETF轉(zhuǎn)換成相對亮度電平(LL Light Levels)。 對SDR電視系統(tǒng)OETF非常簡單: LL = SLDG ,DG(Display Gamma) = 2.4。
最大相對亮度電平 (LL = 1) 指任何實(shí)際的SDR設(shè)備產(chǎn)生的亮度輸出,對應(yīng)于規(guī)定的目標(biāo)設(shè)備最大亮度 (TDMB Target Device Max Brightness), 單位cd/m2 (nits)。絕對亮度電平值, 即用nits表示的LL=相對LL×TDMB。
Note: LL的nits實(shí)際亮度數(shù)值是對灰度信號,彩色值要更大,如飽和藍(lán)是同樣大小灰度的13.8 。
HDR-HLG OETF公式是75%信號范圍的SDR曲線和占據(jù)上25%信號范圍的 “軟拐點(diǎn)對數(shù)函數(shù)曲線”的組合。完整的HDR-HLG EOTF公式在ITU-R BT.2100標(biāo)準(zhǔn)中。
對HDR-HLG格式 ,最大相對亮度電平MRLL(LL = 1)是參考白電平RWLL (也稱“Diffuse White”)的3.8倍。參考白亮度電平定義為最大可能輸出亮度的26.3 %。
注:與HDR-PQ不同, HDR-HLG信號可以在任何老的 SDR顯示器顯示,但要調(diào)整對比度。
ITU已發(fā)布多個(gè)測試信號標(biāo)準(zhǔn)。例如,ITU-R BT.814-3 “顯示器亮度和對比度設(shè)置用PLUGE測試信號和校正步驟規(guī)范”, 關(guān)于“HLG-HDR彩條各部分細(xì)節(jié)”的ITU-R BT.2111-0標(biāo)準(zhǔn)。
EBU發(fā)布了監(jiān)視器分級要求。EBU2017.9發(fā)布TECH 3320 User Requirement for Video Monitors in Television Production v4.0,將電視節(jié)目制作監(jiān)視器分為HDTV SDR 1級、2級和3級和HDTV/UHDTV HDR1A、1B和2級。
HDTV SDR監(jiān)視器分級定義:
圖9 HDR-HLG的MRLL是參考白亮度電平的3.8倍
1級監(jiān)視器用于節(jié)目制作或播出工作流程中關(guān)鍵點(diǎn)的圖像高質(zhì)量技術(shù)質(zhì)量評估,包括圖像獲取、后期制作、傳輸和存儲過程中的關(guān)鍵評估。 作為最低要求,這些監(jiān)視器應(yīng)具有用于評估的圖像系統(tǒng)的質(zhì)量特性,所應(yīng)用技術(shù)都應(yīng)該是這一級別的最高技術(shù)水平。 這意味著人為缺陷不會被掩蓋,也不會引入額外的人為缺陷。
2級監(jiān)視器可以比1級監(jiān)視器具有更寬的容差,其價(jià)格會顯著降低,或者比1級更小更輕。 2級監(jiān)視器用于不需要像1級監(jiān)視器有較嚴(yán)的容差(如色彩再現(xiàn)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性)或附加功能的應(yīng)用。
3級監(jiān)視器(觀察或在場)在許多方面都與高端家用或消費(fèi)類顯示器相當(dāng)。 用于電視制作應(yīng)用的主要考慮因素包括專業(yè)接口、機(jī)械牢固性(包括安裝在機(jī)架或堆疊的能力)、可移動性、電磁兼容性和聲學(xué)噪音水平等。
HDTV SDR監(jiān)視器分級要求:
1級監(jiān)視器 : 亮度范圍70-100 cd/m2,黑電平<0.05 cd/m2, 對 比 度 >2000:1 (1400:1,100% 白 70 cd/m2),同時(shí)對比度 200:1,灰度級重現(xiàn) 0.5 Δu*v*,BT.709 基色精度 <4 Δu*v* ,色溫 D65,視角依賴水平±45°垂直±20°不變,屏幕解析度至少與信號格式一致并支持顯示像素匹配圖像;
2級監(jiān)視器 : 亮度范圍70-200 cd/m2,黑電平<0.4 cd/m2,對比度>500:1,同時(shí)對比度100:1,灰度級重現(xiàn) 1 Δu*v*,平均亮度一致性中心 <4 Δu*v*,BT.709 基色精度 <7 Δu*v* ,色溫 D65 可選可切換到3200,視角依賴水平±45°垂直±20°不變,屏幕解析度至少與信號格式一致,延時(shí)<10ms:
3級監(jiān)視器 : 亮度范圍70-250 cd/m2/400 cd/m2,黑電平<0.7cd/m2,對比度>300:1(142:1,100%白100 cd/m2, 因?yàn)楹陔娖娇赡苁?.7cd/m2),同時(shí)對比度100:1,灰度級重現(xiàn)1.5 Δu*v*,平均亮度一致性中心 <4 Δu*v*,BT.709 基色精度 <7 Δu*v*,色溫D65可選可切換到3200,延時(shí)<10ms,有表面反射要求。
UHDTV HDR監(jiān)視器分級定義:
1級HDR監(jiān)視器是用于生產(chǎn)或播出工作流程中關(guān)鍵點(diǎn)的圖像高級技術(shù)質(zhì)量評估設(shè)備,包括圖像獲取、后期制作、傳輸和存儲過程中的關(guān)鍵評估。目前,1級HDR監(jiān)視器不可能顯示ITU-R BT.2100 信號的全部質(zhì)量,很少有顯示器可以顯示ITU-R BT.2100 PQ全色域或高達(dá)10000 cd/m2圖像。 因此規(guī)定了兩種1級監(jiān)視器,即1A級HDR(首選規(guī)范)和1B級HDR(縮小色域和/或有限亮度規(guī)范)。 1B級人類發(fā)展報(bào)告可能在未來的日期撤回。
2級HDR監(jiān)視器的容差更寬,可明顯降低價(jià)格,體積更小更輕。2級HDR監(jiān)視器用于不需要嚴(yán)格的容差或顯示整個(gè)亮度范圍的應(yīng)用,通常用于無需精確測量和顯示整個(gè)信號的預(yù)監(jiān),控制墻,編輯和總控。電視監(jiān)控墻中,應(yīng)該將2級和1級HDR監(jiān)視器一起使用。
UHDTV HDR監(jiān)視器分級要求:
1A級HDR:HLG監(jiān)視器亮度≥1000 cd/ m2,PQ監(jiān)視器亮度10000 cd/m2,黑電平<0.005 cd/ m2,色域給出紅綠藍(lán)容差,同時(shí)對比度> 10000:1,灰度級重現(xiàn) 0.5 Δu*v* 相對于 1 cd/ m2以上白點(diǎn),色重現(xiàn) <4 Δu*v* ,雙膚色測試 <2.6 Δu*v*,色溫 D65,視角依賴水平±45°垂直±20°不變,屏幕解析度至少與信號格式一致并支持像素匹配圖像;
1B級HDR:HLG和PQ監(jiān)視器亮度≥1000 cd/m2 ,黑電平<0.01 cd/m2,色域給出紅綠藍(lán)容差,同時(shí)對比度> 10000:1,灰度級重現(xiàn)同1A,色重現(xiàn)同1A,色溫D65,視角依賴和屏幕解析度同1A;
2級HDR:HLG和PQ監(jiān)視器亮度≥600 cd/m2,黑電平<0.01cd/m2,色域給出紅綠藍(lán)容差,同時(shí)對比度>10000:1,灰度級重現(xiàn)同1A,平均亮度一致性中心 <4 Δu*v*,色重現(xiàn)同 1A,色溫 D65,視角依賴同1A,屏幕解析度單色至少與信號格式一致并支持像素匹配圖像。
信號接口必須支持HD/3G/6G/12G SDI,可選Dual/Quad 3G SDI,ST2110 IP,USB-C,HDMI。1A支持到2160p120,1B支持到2160p60,2級支持到1080p120。
圖10 BBC對字幕在HDR環(huán)境中的顯示規(guī)范
圖11 支持HDR不同格式的機(jī)構(gòu)和廠家
字幕的要求也有不同。BBC對字幕在HDR環(huán)境中的顯示要求做了一個(gè)詳細(xì)研究,包括字幕亮度的數(shù)值設(shè)置、超高清字幕安全區(qū)的位置等。
超高清有很多種標(biāo)準(zhǔn)。例如:HLG、三星的HDR10+、飛利浦的SL-HDR1、HDR10等。支持的廠家是不同的,支持廠家最多的就是HDR10,HDR10被消費(fèi)電子普遍接受。
SDI有3G、6G、12G的 標(biāo) 準(zhǔn)。 如3G標(biāo) 準(zhǔn):ST424:2012 “3 Gb/s Signal/Data Serial Interface”、ST425-1:2014 “Source Image Format and Ancillary Data Mapping for 3Gbps SDI”;6G標(biāo)準(zhǔn):ST2081-1:2015 “6 Gb/s Signal/Data Serial Interface –Electrical”、ST2081-10:2015 “2160-Line and 1080-Line Source Image and Ancillary Data Mapping for Single-Link 6G-SDI”;12 G 標(biāo) 準(zhǔn):ST2082-1:2015 “12 Gb/s Signal/Data Serial Interface —Electrical”、“ST2082-10:2015 2160-line Source Image and Ancillary Data Mapping for 12G-SDI”。目前大家都趨向于用IP,用了IP以后,多個(gè)信號可以用一根線來傳輸。
演播室IP傳送現(xiàn)在有兩大標(biāo)準(zhǔn),一個(gè)是SMPTE2022,另一個(gè)是SMPTE2110。
SMPTE 2022標(biāo)準(zhǔn)包括:2022-1 FEC for MPEG2 TS over IP;2022-2 CBR MPEG2 TS over IP;2022-3 VBR MPEG2 TS over IP;2022-4 Non-piecewise CVBR MPEG2 TS over IP;2022-5 FEC for High Bit Rate Media over IP;2022-6 High Bit Rate Media (uncompressed HD-SDI) over IP (complete SDI stream with video,audio, ancillary data etc.);2022-7 Seamless Switching SMPTE2022 streams。
SMPTE 2022標(biāo)準(zhǔn)可歸納為:2022-1/-2/-3/-4:MPEG2 TS over IP;2022-5/-6:SDI over IP ;視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)打在一個(gè)IP包。要得到某個(gè)元素要取整個(gè)流。
SMPTE2110標(biāo)準(zhǔn)包括:2110-10: System Timing;2110-20: Uncompressed Video;2110-21: Traffic Shaping Uncompressed Video;2110-30: PCM Audio;2110-31: AES3 Transparent Transport;2110-40:Ancillary Data;2110-50: Integration with ST 2022-6。
SMPTE2110標(biāo)準(zhǔn)可歸納為:2110將信號的每一個(gè)部分都作為一個(gè)獨(dú)立的流,視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)可以獨(dú)立路由交換。要某一個(gè)信號只要取該信號本身。
圖12 5種不同的IP方式
圖13 IP節(jié)目制作標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)
從圖12可以看到,盡管都是SMPTE 2022標(biāo)準(zhǔn),但現(xiàn)在市場上有5種不同格式的產(chǎn)品,如SONY的NMI,Evertz的 ASPEN。
SMPTE 2022標(biāo)準(zhǔn)中,現(xiàn)在應(yīng)用最多的是2022-6 SDI OVER IP,SMPTE 2110標(biāo)準(zhǔn)可以將聲音圖像和數(shù)據(jù)分別打包,進(jìn)入IP獨(dú)立路由交換。
IP節(jié)目制作標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)基本上順著兩條路線,一條路線是向SMPTE ST 2022-8演進(jìn),一條路線是向SMPTE ST 2110演進(jìn)。2018年支持SMPTE ST 2110的產(chǎn)品已基本齊全,就是說今年全部在向ST 2110演進(jìn)。
ST-2110協(xié)議堆棧見表1。
EBU做了一個(gè)互操作性7層架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展。從圖14我們可以看到,媒體傳送層(Media Transport)發(fā)展方向傾向于SMPTE ST 2110標(biāo)準(zhǔn)。
精確時(shí)間協(xié)議傾向于ST 2059標(biāo)準(zhǔn),SMPTE ST 2059-1/-2提供了使用IEEE 1588-2008精確時(shí)間協(xié)議(PTPv2)提供和分配整個(gè)設(shè)施的定時(shí);設(shè)備識別、發(fā)現(xiàn)與注冊、流的控制、流的切換傾向于AMWA NMOS標(biāo)準(zhǔn)。
表1 ST-2110協(xié)議堆棧
圖14 互操作性7層關(guān)鍵層面和眾多標(biāo)準(zhǔn)
AMWA、EBU、SMPTE、VSF標(biāo)準(zhǔn)組織成立了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)媒體聯(lián)合工作組,制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)。從目前的SDI OVER IP到基本流控制采用ST2110,到音頻準(zhǔn)備,然后到最后的虛擬化,現(xiàn)在基本是在按照這個(gè)進(jìn)程來做,廠商所賣的產(chǎn)品基本上也是在此進(jìn)程范圍內(nèi)。
IP視頻凈切換方式與SDI凈切換方式不一樣,因?yàn)镮P是以數(shù)據(jù)包的形式進(jìn)行傳輸?shù)?,各個(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)不可能有一個(gè)精確的時(shí)間點(diǎn)。IP視頻通過三種方式實(shí)現(xiàn)凈切換:一是通過源端配合流表實(shí)現(xiàn)凈切換,二是基于交換機(jī)的視頻凈切換,三是通過互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議(IGMP)來實(shí)現(xiàn)目的端視頻凈切換。索尼凈切換使用通用IP交換機(jī),設(shè)備與交換機(jī)直接連接,由于通用IP交換機(jī)(COTS)無法實(shí)現(xiàn)凈切換,所以凈切換在信號接收端接口處完成。通過互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議(IGMP)實(shí)現(xiàn)目的端視頻凈切換方式與索尼凈切換方案的缺點(diǎn)是需要同時(shí)傳輸2個(gè)碼流至信號接收端接口處,傳輸?shù)拇a率比較高,降低了帶寬利用率。
圖15 網(wǎng)絡(luò)媒體聯(lián)合工作組計(jì)劃
互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議(IGMP)是管理組播流的經(jīng)過驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)化方法。一般的方法是廣播IP系統(tǒng)中的每個(gè)發(fā)送者都發(fā)出一個(gè)組播流。接收者可以使用IGMP請求加入特定的流。按照這種方式來轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)流,并且可以有效地廣播到任何需要它的接收方,模擬了傳統(tǒng)廣播路由器行為。信號路由是通過IP路由器處理IGMP指令來實(shí)現(xiàn)的,以確保正確的流被加入和正確的包被轉(zhuǎn)發(fā)。這個(gè)加入點(diǎn)不會發(fā)生在特定時(shí)間點(diǎn),例如SMPTE RP-168切換點(diǎn),因此,接收設(shè)備要處理流中可能存在的縫隙。另外,它是需要加入流的接收設(shè)備,需要像邏輯廣播控制器那樣設(shè)備來啟動加入,確保為該流提供足夠的端口帶寬和設(shè)備端口連接的有效性。
如果IP路由網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)路由器組成,則可能需要使用獨(dú)立組播協(xié)議(PIM:Protocol Independent Multicast)。 PIM通過網(wǎng)絡(luò)提供組播路由信息,為每個(gè)可能的客戶端或設(shè)備提供IGMP功能。 IP路由器可以在內(nèi)部提供額外的帶寬和路徑管理資源。
使用IGMP緩解了邏輯廣播控制器直接管理IP路由器的需要。但是,IP路由器仍然可以得到關(guān)于其運(yùn)行和流過它的流的性能的監(jiān)視和狀態(tài)數(shù)據(jù)。通過這種方式,邏輯控制器可以使用已知的API訪問連接網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)或配置。
軟件定義網(wǎng)絡(luò)是指可以提供更靈活和更敏捷的網(wǎng)絡(luò)配置和準(zhǔn)備,以提高性能和監(jiān)控的一組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在這種情況下,邏輯廣播控制器可以直接控制路由器在路由器的端口之間,甚至可以在多路由器結(jié)構(gòu)的端口之間建立包轉(zhuǎn)發(fā)路徑。
邏輯控制器仍然會管理每個(gè)端口的帶寬以防止過預(yù)訂,也包括管治連接請求來管理端口訪問以及其他系統(tǒng)級任務(wù)。通過使用這種直接控制方法,可以減輕IGMP請求的處理等待時(shí)間。
端點(diǎn)可以被控制,但它們也可以自由運(yùn)行。例如,攝像機(jī)總是可以提供組播輸出流。使用SDN,只需更改路由器配置,就可以將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到路由器的需要的端口。接收器可以隨時(shí)加入。另一種SDN方法,可以先建立路由器路徑,從而保留帶寬。然后第二條命令指示攝像機(jī)開始發(fā)送和接收器加入。在這種情況下,可以在發(fā)送者和接收者采取任何行動之前建立多條路徑。邏輯廣播控制器必須確保在發(fā)送和接收新信號流之前創(chuàng)建路徑時(shí)保留必要的帶寬。接收設(shè)備(如網(wǎng)關(guān))需要管理這些不同交換選項(xiàng)的影響。第一種情況是接收器先離開原來的流再加入傳入的流,這種情況下,流中會產(chǎn)生存在一些縫隙,要將其掩蓋。在加入在離開之前情況下,至少在一段時(shí)間內(nèi)需要額外的帶寬來支持兩個(gè)流。最后,第三種方法是硬切,就像今天的SDI路由器中的非RP168交換一樣。所有這三種情況都可以通過使用與智能流管理結(jié)合使用足夠的緩存來解決。
在傳統(tǒng)的SDI路由中,設(shè)備輸出SDI的連接到矩陣上的輸入端口(源),設(shè)備所需的SDI的連接到矩陣上的輸出端口(目的地)。 所有信號切換發(fā)生在矩陣內(nèi),在控制系統(tǒng)的指引下。 源和目的地的名稱(標(biāo)識)通過在系統(tǒng)連線時(shí)建立的路由數(shù)據(jù)庫與矩陣的物理輸入和輸出連接綁定。
在ST2110 IP系統(tǒng)中,許多不同的信號共享相同的物理連接;源的身份與其物理連接不綁定,而是與發(fā)送者及其關(guān)聯(lián)的流的詳細(xì)信息相關(guān)聯(lián)。目的地的身份同樣與給定的流接收器相關(guān)聯(lián)。
AMWA IS-04在流端點(diǎn)(發(fā)送者和接收者)和管理連接的控制系統(tǒng)之間提供動態(tài)鏈接,一種注冊表。當(dāng)一個(gè)流設(shè)備進(jìn)來后,它會在域名服務(wù)器(DNS)中查找AMWA IS04注冊表,然后端點(diǎn)使用標(biāo)準(zhǔn)的基于HTTP的方法“注冊”到注冊表中,包括每個(gè)發(fā)送方和接收方的全局唯一標(biāo)識符(GUID)。路由控制系統(tǒng)在這個(gè)動態(tài)注冊表中查找設(shè)備清單,包括其管理詳細(xì)信息和支持的協(xié)議,并將發(fā)送者和接收者的GUID與路由數(shù)據(jù)庫中指定的源和目標(biāo)相關(guān)聯(lián)。IS04方法可以在混合環(huán)境中和目前的方法和協(xié)議一起使用,因此被廣泛采用。
圖16 IP視頻凈切換方式
一旦控制系統(tǒng)或邏輯廣播控制器知道流的源和目的地(無論是通過IS04還是其他方法),就要支持信號路由執(zhí)行。在傳統(tǒng)的SDI系統(tǒng)中,這些交換操作是使用矩陣制造商特有的協(xié)議在路由矩陣內(nèi)完成的。在SMPTE ST2110系統(tǒng)中,流的終點(diǎn)可能是由許多不同的制造商的產(chǎn)品,需要一個(gè)通用協(xié)議來告訴接收方從網(wǎng)絡(luò)中獲取哪個(gè)流,除此外還要通過IP系統(tǒng)正確轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。
AMWA IS-05是控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)方法,用于跟蹤每個(gè)發(fā)送方的所有流的詳細(xì)信息,并通知接收方關(guān)于下一個(gè)應(yīng)該接收的流的詳細(xì)信息。使用ST 2110中定義的會話描述協(xié)議(SDP)對象來獲取流的詳細(xì)信息,IS05為流的端點(diǎn)提供了基本的“通用驅(qū)動程序”,避免了為系統(tǒng)中的每個(gè)設(shè)備創(chuàng)建專用協(xié)議的定制驅(qū)動程序的需要。
AMWA IS-04和IS-05對ST2110作了相應(yīng)補(bǔ)充,以便構(gòu)建完整有效的媒體信號路由系統(tǒng)。
時(shí)間戳是整個(gè)系統(tǒng)同步的基礎(chǔ)。 SMPTE ST 2059-1/-2提供了使用IEEE 1588-2008精確時(shí)間協(xié)議(PTPv2)提供和分配整個(gè)設(shè)施的定時(shí)。 SMPTE ST 2110以特定的方式使用RTP時(shí)間戳,以便傳統(tǒng)的對準(zhǔn)點(diǎn),如幀時(shí)間(TOF)可以被清晰且唯一定義。這些RTP時(shí)間戳以PTP為參考,所以任何基本流的頻率和相位是可知的,使得任何數(shù)量的流可以彼此鎖定并保持同相。實(shí)時(shí)可追蹤參考可以從GPS提取,提供一種通過UTC得到的可追蹤實(shí)時(shí)經(jīng)濟(jì)鏈接,結(jié)果是得到了參考了國際標(biāo)準(zhǔn)的同步系統(tǒng)。
時(shí)間戳提供了一個(gè)持久的,流中的特定數(shù)據(jù)片段,可以在整個(gè)信號鏈中傳送,并且有助于唇音同步和簡化的視頻處理對齊等操作。現(xiàn)在可以通過使用時(shí)間戳來設(shè)定時(shí)間,而不是要像使用“Black Burst”時(shí)那樣要測量同軸電纜的長度。分布式設(shè)施可以更輕松地重新調(diào)整需要處理的基本流。當(dāng)然不能違反物理定律,對于更遠(yuǎn)的距離必須補(bǔ)償延遲。但是在演播室中,通常需要同步的地方,路徑長度相對較短,使用時(shí)間戳可以顯著減少給定信號路徑中SDI幀同步的數(shù)量,從而減少總體延遲。
HDMI高清晰度多媒體接口已從HDMI1、4、2.0a和2.0b發(fā)展到HDMI 2.1,HDMI 2.1已經(jīng)可以支持動態(tài)的HDR。
HDMI Forum 正式推出HDMI 2.1:
(1) 支 持 更 多 和 更 高 速 率:4K@50/60,4K@100/120,5K@50/60,5K@100/120,8K@50/60,8K@100/120,10K@50/60,10K@100/120 (10K: 10.328× 7760)。支持壓縮和非壓縮信號,10比特或更高比特更高幀率的BT.2020色域,同時(shí)還支持12,14和16彩色。
支持動態(tài) HDR(Dynamic HDR),支持HDR的逐幀處理。
(2)使用傳輸速率達(dá)到48Gbps的電纜,具有低EMI,仍然使用現(xiàn)有A,C,D接插頭,包含以太網(wǎng)通道,與現(xiàn)有設(shè)備反向兼容。
(3)支持增強(qiáng)音頻回傳通道eARC(enhanced Audio Return Channel),使用eACR可以簡化電視和音響或條形音箱的連接,單線連接完成將像Dolby Atmos,DTS:X 3D音頻格式的播放。
(4)支持游戲可變刷新率VRR (Variable Refresh Rate),3D圖形處理器可以不受固定的輸出或幀率的限制,在靜止和運(yùn)動場景之間的圖像處理更加靈活,減少游戲卡頓。
內(nèi)容為王,廣電最引以驕傲的就是內(nèi)容,但是我們已經(jīng)面臨了最后一堵墻的強(qiáng)烈挑戰(zhàn),為什么這么說?我們看到互聯(lián)網(wǎng)正在進(jìn)行瘋狂的內(nèi)容擴(kuò)張。
Scarlett Ness 2018.3.22報(bào)道,Netflix計(jì)劃在2018年在原創(chuàng)內(nèi)容投入上增加10億美元,內(nèi)容的投入達(dá)到80億美元。2017年Netflix在原創(chuàng)內(nèi)容上投入了將近60億美元,推出將近30部電視劇,2016年投入是50億。Netflix的競爭對手Amazon投入45億,Hulu25億。
為了增加用戶,Netflix2018年的營銷預(yù)算從13億美金增加到20億美金。2017年4Q, Netflix增加了640萬國際訂戶和200萬國內(nèi)用戶,國際用戶數(shù)達(dá)到6280萬。Pivotal Research預(yù)測Netflix到2024年訂戶將達(dá)到2.5億,比原先預(yù)測的2.3億高。Netflix全球用戶已超過美國本土用戶。
據(jù)MarketWatch, Netflix計(jì)劃推出每周新聞節(jié)目從而進(jìn)入新聞領(lǐng)域,據(jù)報(bào)道其新聞雜志節(jié)目類似于CBS的60 Minutes和Disney ABC的20/20。
我們可以看看Netflix的資產(chǎn)負(fù)債率。也就是說它通過借錢來做什么?做原創(chuàng)內(nèi)容,而不是買版權(quán),因?yàn)榘鏅?quán)期一過,版權(quán)內(nèi)容的資產(chǎn)為零,但是如果它做的是原創(chuàng)內(nèi)容的話,那么原創(chuàng)內(nèi)容就可作為它的內(nèi)容資產(chǎn),而擁有的內(nèi)容資產(chǎn)是永久資產(chǎn),所以它的資產(chǎn)負(fù)債率就會變小。Netflix通過用債務(wù)投資內(nèi)容資產(chǎn),使其資產(chǎn)負(fù)債率達(dá)到一個(gè)比較合適的程度。
互聯(lián)網(wǎng)正用這種方式來擴(kuò)展它的業(yè)務(wù),包括我們國內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)公司也是遵循這種模式,包括愛奇藝等等,都是負(fù)債在做內(nèi)容擴(kuò)張,而且目前已經(jīng)從買版權(quán)逐步轉(zhuǎn)向做原創(chuàng)內(nèi)容,通過增加它的內(nèi)容資產(chǎn),減少它的負(fù)債率和內(nèi)容資產(chǎn)的比例。這給廣電帶來了非常大的壓力,因?yàn)閺V電不可能有這么大的投入。
2017年中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版(IPv6)規(guī)模部署行動計(jì)劃》《計(jì)劃》指出,加快推進(jìn)IPv6規(guī)模部署,是全球互聯(lián)網(wǎng)演變升級的必然趨勢,是技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重大契機(jī),是網(wǎng)絡(luò)安全能力強(qiáng)化的迫切需要。《計(jì)劃》還提出,要用5到10年時(shí)間,形成下一代互聯(lián)網(wǎng)自主技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài),建成全球最大規(guī)模的IPv6商業(yè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)下一代互聯(lián)網(wǎng)在經(jīng)濟(jì)社會各領(lǐng)域深度融合應(yīng)用。
此外,由下一代互聯(lián)網(wǎng)國家工程中心牽頭發(fā)起的“雪人計(jì)劃”已在全球完成25臺IPv6根服務(wù)器架設(shè)。中國部署了其中的4臺,包括1臺主根和3臺輔根。從無到有,中國徹底打破了沒有根服務(wù)器的困境。
“雪人計(jì)劃”提出之前,全世界只有13臺根服務(wù)器。其中只有1個(gè)主根服務(wù)器,其余12個(gè)均為輔根服務(wù)器。主根服務(wù)器在美國,而輔根服務(wù)器有9個(gè)在美國,剩下3個(gè)分別位于英國、瑞典和日本。
圖17 美國視頻提供商內(nèi)容花費(fèi)增長大于收入增長
圖18 觸覺互聯(lián)網(wǎng)
圖19 比特幣的發(fā)展進(jìn)程
互聯(lián)網(wǎng)正在發(fā)生深刻的變化,從只能交換信息到交換觸覺。IEEE成立了1918觸覺互聯(lián)網(wǎng)工作組,定義觸覺互聯(lián)網(wǎng)的框架,為快速發(fā)展的觸覺互聯(lián)網(wǎng)建立基礎(chǔ),作為5G及后5G應(yīng)用,完成時(shí)間是2018年10月。
圖20 虛擬貨幣的發(fā)展進(jìn)程
在互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)變化里,最大的變化是所謂的區(qū)塊鏈,區(qū)塊鏈實(shí)際上就是向傳遞價(jià)值和信用發(fā)展。區(qū)塊鏈目前炒作得很厲害,很多人被卷入,國內(nèi)已經(jīng)有很多單位在做區(qū)塊鏈的國標(biāo),甚至在做區(qū)塊鏈的標(biāo)準(zhǔn),這方面如果廣電完全不介入,是有問題的。什么是區(qū)塊鏈?2018年10月,中本聰發(fā)布了比特幣和區(qū)塊鏈的白皮書,2009年1月3日產(chǎn)生了首個(gè)比特幣。2010年5月22日,有人用1萬比特幣首次購物,買了2個(gè)比薩餅25美金,按2017.5的價(jià)格是$4600萬。按照2017年5月的價(jià)格,這兩個(gè)比薩餅價(jià)值4600萬美金。2013年3月比特幣市值達(dá)到了十個(gè)億,也就是獨(dú)角獸的標(biāo)記!2013年12月Vitalik Buterin推出第二代所謂的以太坊和智能合約白皮書。
目前加密貨幣的市場規(guī)模有1400多種總值超過6000億美元,比特幣占加密貨幣總價(jià)值的62%。
比特幣定義有三個(gè)主要屬性:數(shù)字貨幣、數(shù)字資產(chǎn)和信任網(wǎng)絡(luò)。 多年來媒體相當(dāng)可觀數(shù)量的報(bào)道主要源自前兩項(xiàng)屬性。 數(shù)字貨幣允許任何人在任何地方幾乎立即以數(shù)字方式向世界上任何人匯款,這已引起金融界的關(guān)注。 作為一種數(shù)字資產(chǎn),比特幣的供應(yīng)量有限,因此是一種價(jià)值儲備,受到投資者的歡迎,并被稱為“數(shù)字黃金”。
然而,比特幣更重要的概念是信任網(wǎng)絡(luò)(或區(qū)塊鏈技術(shù)) ,使以前許多難以置信的技術(shù)得以應(yīng)用,以多種不同的方式改變行業(yè)。區(qū)塊鏈技術(shù)可能會顛覆傳統(tǒng)供給鏈,實(shí)時(shí)跟蹤貨物和材料,簡單認(rèn)證以及無紙化記錄只是幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)的例子。
區(qū)塊鏈?zhǔn)菙?shù)字交易的分布式分類賬,但不是像大多數(shù)數(shù)據(jù)庫那樣中心化和集中控制,而是分布式地不受任何單個(gè)個(gè)人、集團(tuán)或公司的控制。該技術(shù)以這種架構(gòu),使得在使用它的人之間未有共識就改變定義的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)規(guī)則或其內(nèi)容是極其困難的。
區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)可以通過多種方式就數(shù)字分類賬中交易的有效性達(dá)成共識。挖礦過程是比特幣網(wǎng)絡(luò)和其他區(qū)塊鏈如何達(dá)成共識的核心,它具有兩個(gè)功能:
(1)驗(yàn)證并將交易安全地添加到區(qū)塊鏈中;
(2)生成并發(fā)布網(wǎng)絡(luò)的本網(wǎng)令牌,比特幣,這也是對網(wǎng)絡(luò)安全貢獻(xiàn)的獎勵。
所有節(jié)點(diǎn)都在監(jiān)聽網(wǎng)上交易,當(dāng)發(fā)現(xiàn)交易時(shí),他們根據(jù)硬盤驅(qū)動器上的本地副本檢查區(qū)塊鏈分類賬的當(dāng)前狀態(tài)來驗(yàn)證。如果交易被視為有效(即資金尚未使用,交易遵循協(xié)議的所有規(guī)則),節(jié)點(diǎn)就會將交易廣播或“中繼” 到網(wǎng)絡(luò)。如果網(wǎng)絡(luò)上的參與者收到一個(gè)節(jié)點(diǎn)的一個(gè)無效交易,它將在24小時(shí)內(nèi)不會收聽該節(jié)點(diǎn),這可確?!皦摹惫?jié)點(diǎn)無法在網(wǎng)絡(luò)上傳播無效事務(wù)。
網(wǎng)絡(luò)上的一些節(jié)點(diǎn)是“礦工”,不僅驗(yàn)證交易并將它們轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò),而且還將有效交易組裝成塊,就像分類賬本中的物理頁,然后永久性地將它們寫入不斷增長的比特幣賬本中- 區(qū)塊鏈。
比特幣網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為平均每十分鐘開發(fā)一個(gè)新塊。如果更多的節(jié)點(diǎn)操作員開始挖掘并且將更多的計(jì)算能力添加到網(wǎng)絡(luò)中,協(xié)議將自動調(diào)整難度(礦工哈希起始零個(gè)數(shù)增加),以保持大約10分鐘的新塊速率。但這個(gè)過程是基于概率的,所以有時(shí)候新塊會被快速連續(xù)發(fā)現(xiàn),而有時(shí)可能需要長達(dá)一小時(shí)。
需要計(jì)算能力來找到網(wǎng)絡(luò)所需零點(diǎn)數(shù)量的哈希的過程稱為工作證明(PoW),將工作證明原理引入比特幣系統(tǒng)概念是解決影響容錯(cuò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的拜占庭將軍問題的關(guān)鍵,特別是在中本聰之前其他人無法解決的分布式計(jì)算系統(tǒng)中。
另一個(gè)主要的共識算法是股權(quán)證明(PoS: Proof of Stake)。在PoS區(qū)塊鏈系統(tǒng)中,將下一個(gè)區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈的節(jié)點(diǎn)是隨機(jī)選擇的,依賴于賬戶擁有的股份(即區(qū)塊鏈代幣的數(shù)量)。 PoS區(qū)塊鏈中的區(qū)塊是鍛造或鑄造的,而不是挖掘的,與PoW相比,涉及的工作量少得多。
區(qū)塊鏈技術(shù)的演進(jìn)。區(qū)塊鏈技術(shù)不僅可以解決重復(fù)支付問題,而且還可以解決一群人需要就一系列事實(shí)達(dá)成共識等其他挑戰(zhàn),激勵技術(shù)人員創(chuàng)建新的區(qū)塊鏈模型,這些模型具有以下三個(gè)特征:存儲在分類賬上的內(nèi)容,用于達(dá)成一致意見的處理過程以及分類賬被許可的程度。
最重要的非比特幣技術(shù)是公共區(qū)塊鏈以太坊(Ethereum),創(chuàng)建于2014年。與比特幣一樣,以太坊運(yùn)行在公共P2P網(wǎng)絡(luò)上,利用加密貨幣(以太幣、ether、ETH)并以塊形式存儲信息,但具有更廣泛的功能。相對于比特幣區(qū)塊鏈技術(shù)專門用于存儲有關(guān)交易信息,以太坊提供了一個(gè)內(nèi)置的編程語言和一個(gè)開放式的平臺,使用戶可以創(chuàng)建無限種類的非中心化應(yīng)用程序。換句話說,以太坊是一個(gè)可編程區(qū)塊鏈,有人稱其為世界上第一個(gè)分布式電腦。在一個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行分布式計(jì)算,必然會導(dǎo)致計(jì)算速度變慢和更貴,它也創(chuàng)建了一個(gè)達(dá)成共識的數(shù)據(jù)庫,能夠同時(shí)和永久性地向所有參與者提供數(shù)據(jù)。
以太坊用戶可以自行執(zhí)行計(jì)算機(jī)腳本,被稱為區(qū)塊鏈上的 “智能合約”。其條款可由兩個(gè)或以上的當(dāng)事方設(shè)立,并規(guī)定合同的執(zhí)行條件。例如在人道主義援助環(huán)境,援助組織和潛在接受者可以建立合約,如果預(yù)期受益人在某個(gè)地區(qū)受自然災(zāi)害影響時(shí),該合約將支付現(xiàn)金或提供支付憑證,甚至可由氣象服務(wù)提供數(shù)據(jù)自動觸發(fā),提高速度和透明度。
比特幣技術(shù)和以太坊技術(shù)都是公開的無許可區(qū)塊鏈,任何人都可以參與其中。由于隱私和管理原因,許多私人公司不方便用公共區(qū)塊鏈作為其業(yè)務(wù)平臺。因此一些初創(chuàng)公司,包括Ripple和R3聯(lián)盟(全球最大的專注于為行業(yè)開發(fā)區(qū)塊鏈解決方案的70多家金融機(jī)構(gòu)聯(lián)盟)開發(fā)了只有經(jīng)過驗(yàn)證的成員才可參加的私有或許可網(wǎng)絡(luò)平臺。這些方法屬于更廣泛的分布式賬本技術(shù)范圍,但不是區(qū)塊鏈,不涉及深度共識協(xié)議,也不會將信息存儲在塊中。
IBM投入大量資源來幫助Linux基金會設(shè)計(jì)稱為Hyperledger的開源模塊化區(qū)塊鏈平臺Fabric,為程序員提供了一個(gè)“區(qū)塊鏈構(gòu)建器工具包”,使他們能夠定制分類賬解決方案的所有要素,包括共識算法的選擇,是否和如何使用智能合約,以及所需的權(quán)限級別。
再說說“分權(quán)式自治組織”DAO。DAO是智能合約,基本上是采用區(qū)塊鏈運(yùn)作的組織或公司形式,沒有首席執(zhí)行官、董事會或總部,只是作為計(jì)算機(jī)代碼存在云中。
這種類型的組織的第一個(gè)例子簡稱為“The DAO”,并于2016年4月30日推出了一個(gè)網(wǎng)站和一個(gè)28天的眾籌基金。 DAO是一個(gè)建立在以太坊區(qū)塊鏈上的智能合約,它募集了價(jià)值1.5億美元的以太幣,成為歷史上資金最高的眾籌。 DAO的目的是充當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)投資基金,用于投資各種業(yè)務(wù),并向提供資本的利益相關(guān)方支付利潤。
然而2016年6月,一名黑客設(shè)法控制了大約三分之一的資金,因此以太坊社區(qū)決定在區(qū)塊鏈上執(zhí)行一個(gè)有爭議的“硬分叉”,將被盜資金退還給投資者。這基本上破壞了以太坊區(qū)塊鏈將永恒不變的承諾。并不是每個(gè)人都同意這一行動,一些礦工選擇繼續(xù)留在原來的鏈條上,稱為以太坊經(jīng)典。
DAO分成兩個(gè)不同的區(qū)塊鏈損害了它的聲譽(yù),由于其本國貨幣的市場拋售而暫時(shí)降低了其價(jià)值,并使?jié)撛诘耐顿Y者和用戶感到困惑。所有這些原因都是寫得不好的和不安全的代碼,這是任何形式的區(qū)塊鏈最大的危險(xiǎn)。
加拿大開始試驗(yàn)區(qū)塊鏈身份識別。SecureKey和IBM在加拿大使用Linux Foundation的開源Hyperledger Fabric區(qū)塊鏈,開始數(shù)字身份識別系統(tǒng)試點(diǎn) (SecureKey 2017)。該項(xiàng)目在一個(gè)許可區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上,連接了加拿大政府(包括國家和省級政府代理機(jī)構(gòu))與該國最大的銀行和電信公司,這些公司和機(jī)構(gòu)發(fā)揮雙重作用: 認(rèn)證用戶的屬性和提供數(shù)字服務(wù)。
直接在網(wǎng)絡(luò)上存儲個(gè)人數(shù)據(jù)會造成重大的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)(敏感數(shù)據(jù)會被廣泛共享)并面臨嚴(yán)格的監(jiān)管障礙。相反使用另一種模式,任何個(gè)人都可以使用區(qū)塊鏈上的數(shù)字錢包來存儲來自可信權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證的證書,證明其擁有哪些屬性(例如,“是中國公民”,“超過18歲”,“超過21歲”等)。這也克服了集中式和聯(lián)合代理式身份認(rèn)證解決方案的缺點(diǎn),人們希望更好地控制自己的個(gè)人數(shù)據(jù)及其價(jià)值,一些身份證專家已將其關(guān)注的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向開發(fā)“以用戶為中心”或“自主權(quán)”系統(tǒng)。這些系統(tǒng)旨在通過允許他們“將他們自己的個(gè)人信息存儲在自己的設(shè)備上,并將其有效地提供給需要驗(yàn)證它的人,而不依賴于身份數(shù)據(jù)的中央存儲庫”。
舉一個(gè)區(qū)塊鏈方式做數(shù)字身份識別的例子。區(qū)塊鏈把張三使用的銀行、雇用張三的部門以及政府部門聯(lián)系在一起,由權(quán)威機(jī)構(gòu)提供數(shù)字簽名的張三身份屬性。要向銀行貸款,張三只需向貸款銀行提供,其信用分超過700,從未拖欠貸款,有工作的信息。這些信息由貸款銀行雇傭部門來認(rèn)證。至于說張三是公民、已婚、超過21歲、女性等信息,都不用給貸款銀行,貸款銀行只能得到張三同意提供的數(shù)據(jù),張三只需提供身份錢包里面所有信息中的一部分,這就形成了我的信息我做主。
圖21 身份錢包-我的信息我做主
比特幣也有局限性,表現(xiàn)為:
(1)挖礦頻度:平均每10分鐘(每天24小時(shí));
(2) 集 中 度: 由 6個(gè) 采 礦 池(AntPool、BTC.COM、BTC.TOP、SlushPool、ViaBTC 和 F2Pool)完成的采礦占總交易的77%;
(3)交易成本:給礦工的交易費(fèi)用$ 40 / txn +(2017年初<1美元);
(4)交易頻度:4次/秒(約2,500 txns的“塊”);
(5)冷藏:比特幣客戶資金的98%以“離線”方式存儲; USB驅(qū)動器和保險(xiǎn)箱和金庫中的紙張(字面類型);
(6)無監(jiān)管監(jiān)督;
(7)沒有安全和健全的措施;
(8)在發(fā)生錯(cuò)誤或錯(cuò)誤分配交易時(shí)無追索權(quán);
(9)高網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn);
(10)無存款保險(xiǎn)。
經(jīng)統(tǒng)計(jì),比特幣被黑和丟失總計(jì)超過6.3億美金,而且是無法追回的。所以它的缺陷也很多。所以有人發(fā)明了另外一種叫做IOTA—定向非循環(huán)圖方式。IOTA是最小希臘字母的名稱,正好和物聯(lián)網(wǎng)縮寫重合,也是專門為機(jī)器通信設(shè)計(jì),在具備高供應(yīng)量、可完成最小納米交易的同時(shí)仍能保持效率。IOTA中的工作量證明,不會生成新的IOTA幣,只是驗(yàn)證交易。
該網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建者已經(jīng)建立了IOTA基金會。 該基金會在德國注冊,是非營利性的,協(xié)調(diào)和支持IOTA網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。 該組織有董事會、顧問委員會和監(jiān)督委員會。 IOTA還啟動了“The Big Deal”項(xiàng)目,該項(xiàng)目致力于將物聯(lián)網(wǎng)和IOTA網(wǎng)絡(luò)推廣到開發(fā)者和企業(yè),重點(diǎn)關(guān)注亞洲。
IOTA網(wǎng)絡(luò)沒有交易費(fèi)用,也沒有挖礦。 所有IOTA幣一開始就已經(jīng)創(chuàng)建了,總共為(333-1)/2=2,779,530,283,277,761,不會增加,也不會減少。在眾包期間,創(chuàng)始人已將所有的硬幣分發(fā)給銷售參與者,同時(shí)為今后網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展留有一定空間。
IOTA令牌在一個(gè)稱為Mainnet的無許可Tangle網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行。個(gè)人能夠通過運(yùn)行一個(gè)和鄰居節(jié)點(diǎn)對等連接的完全節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交互。也可通過由第三方運(yùn)營的公共Mainnet節(jié)點(diǎn)。
下面介紹IOTA數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和共識算法。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):IOTA采用基于定向非循環(huán)圖Tangle的新數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),沒有塊,也沒有礦工。與區(qū)塊鏈和其他分布式總賬技術(shù)相比,這種全新的架構(gòu)使IOTA的工作變得非常不同。
共識:每個(gè)想要進(jìn)行交易的網(wǎng)絡(luò)參與者必須通過批準(zhǔn)2個(gè)過去的交易(隨機(jī)漫步)來啟動參與網(wǎng)絡(luò)的共識。對過去兩次交易有效性的證明確保了網(wǎng)絡(luò)就批準(zhǔn)交易的當(dāng)前狀態(tài)達(dá)成共識,并且可實(shí)現(xiàn)各種獨(dú)特功能。
特征:由于其架構(gòu)的原因,IOTA獨(dú)特地實(shí)現(xiàn)一系列功能:
可伸縮性:IOTA可并行驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)高吞吐量交易,特定時(shí)間間隔內(nèi)確認(rèn)的交易數(shù)量沒有限制;
權(quán)力下放:IOTA沒有礦工,每一位參與交易的網(wǎng)絡(luò)參與者都積極參與共識。因此更非中心化;
無交易費(fèi)用:IOTA沒有交易費(fèi)用;
量子免疫:IOTA利用稱為Curl-p的下一代三元哈希函數(shù),量子免疫(Winternitz簽名)。
現(xiàn)在區(qū)塊鏈的發(fā)展非常迅速,而且有很多種方式,不是一種。我覺得廣電還是應(yīng)當(dāng)加以關(guān)注。
人工智能現(xiàn)在崛起的速度非???。AI算力增長遠(yuǎn)高于“摩爾定律”。
2018.5.17 OpenAI發(fā)布了一份關(guān)于AI計(jì)算能力增長趨勢的分析報(bào)告,報(bào)告顯示:自2012年以來,AI訓(xùn)練中所使用的計(jì)算力每3.5個(gè)月增長一倍,自2012年以來,這個(gè)指標(biāo)已經(jīng)增長了30萬倍以上。
推動人工智能發(fā)展的因素有三個(gè):算法創(chuàng)新、數(shù)據(jù)(可以是有監(jiān)督的數(shù)據(jù)或交互式的環(huán)境)和可用于訓(xùn)練的計(jì)算量。算法創(chuàng)新和數(shù)據(jù)很難追蹤,但計(jì)算量是可量化的,這為衡量人工智能的進(jìn)展速度提供了機(jī)會。當(dāng)然,大規(guī)模計(jì)算的使用有時(shí)候會暴露當(dāng)前算法的缺點(diǎn)。但至少在當(dāng)前的許多領(lǐng)域中,更多的計(jì)算似乎就可以預(yù)見更好的性能,并且計(jì)算力常常與算法的進(jìn)步相輔相成。
對于“計(jì)算能力”,我們知道著名的“摩爾定律”(Moore‘s law):集成電路上可容納的元器件的數(shù)目,約每隔 18-24 個(gè)月便會增加一倍,性能也將提升一倍。而OpenAI分析報(bào)告顯示自2012年以來,在最大的AI訓(xùn)練運(yùn)行中所使用的計(jì)算力呈指數(shù)增長,每3.5個(gè)月增長一倍(相比之下,摩爾定律的翻倍時(shí)間是18個(gè)月),自2012年以來,已經(jīng)增長了30萬倍以上(如果增長一倍的時(shí)間需要18個(gè)月,僅能增長12倍)。
語言到文字機(jī)器轉(zhuǎn)換差錯(cuò)率下降到5%以下 。
機(jī)器識別容易混淆圖像的能力也已經(jīng)超過了人類的識別能力。
圖22 語言到文字機(jī)器轉(zhuǎn)換差錯(cuò)率
2017年11月,“AI Index”(AI指數(shù))發(fā)布,這是斯坦福大學(xué)AI百年研究(AI 100)的一個(gè)項(xiàng)目,旨在追蹤人工智能的活動和進(jìn)展。該報(bào)告列出了2017年人工智能在計(jì)算機(jī)視覺、自然語言理解等方向上的最新進(jìn)展,分學(xué)術(shù)、產(chǎn)業(yè)多個(gè)角度盤點(diǎn)人工智能進(jìn)度。報(bào)告還綜合學(xué)術(shù)論文數(shù)量、招生數(shù)量和VC投資數(shù)量,得出AI發(fā)展活力指數(shù),數(shù)據(jù)顯示,最新一波AI浪潮在2015年活力最高,自那以后其實(shí)活力開始有小幅減弱。
其中AI活力指數(shù)(AI Vibrancy Index)匯集了對學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)的衡量標(biāo)準(zhǔn)(研究成果的發(fā)表、招生和VC投資)并對AI領(lǐng)域進(jìn)行量化。AI活力指數(shù)通過不斷對研究成果發(fā)表數(shù)量、招生、投資的標(biāo)準(zhǔn)取平均數(shù)得到。
牛津大學(xué)也發(fā)布了一個(gè)中美AI主要驅(qū)動比較-AI潛力指數(shù),對中國和美國AI的主要驅(qū)動力進(jìn)行了比較,包括硬件、用戶數(shù)據(jù),研究和算法,AI商業(yè)部分,最后得出,中國盡管移動用戶數(shù)量要遠(yuǎn)超美國,但是綜合數(shù)據(jù)比較結(jié)果,中國的AI潛力指數(shù)為17,美國是33。中國超過美國還需要一定的時(shí)間。表2是牛津大學(xué)發(fā)布的中美AI主要驅(qū)動比較-AI潛力指數(shù)。
GPU是AI最常用的芯片,全球GPU市場由Intel、AMD和Nvidia(英偉達(dá))主導(dǎo)。
表2 中美AI主要驅(qū)動比較-AI潛力指數(shù)
圖24 全球GPU市場分布
全球的大型科技公司都開放了其深度學(xué)習(xí)平臺,以吸引資源和人才進(jìn)入其生態(tài)系統(tǒng)。 Google于2015年11月開放了其深度學(xué)習(xí)引擎TensorFlow,該軟件已成為最受歡迎的軟件工程師平臺。 與此同時(shí),F(xiàn)acebook也開放其AI軟件Torch,2016年年初,微軟和雅虎都發(fā)布了自己的AI軟件,可以在多臺服務(wù)器上使用。
百度于2016年9月開放了ML平臺PaddlePaddle,即并行分布式深度學(xué)習(xí)Parallel Distributed Deep Learning。PaddlePaddle用于其30多種主要產(chǎn)品和服務(wù),涵蓋各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù),如搜索、圖像識別、語音語義識別、情感分析和用戶畫像推薦。2017年4月,百度還推出無人駕駛平臺Apollo,稱其為自動駕駛行業(yè)的Android,但更加開放和強(qiáng)大。
騰訊云推出AI平臺TI-ONE,整合了數(shù)據(jù)預(yù)處理平臺以提高數(shù)據(jù)預(yù)處理效率;支持主流機(jī)器學(xué)習(xí)框架,內(nèi)置常用算法,以拖拽的方式就能完成算法開發(fā);支持自動調(diào)參、多個(gè)層面的協(xié)作、一鍵模型部署和服務(wù)化和在線推理。
百度/騰訊開源平臺和其他平臺比較,最大的平臺還是google的Tensorflow。
百度的人工智能平臺的功能有:
百度智能云:天算、天像、天工智能平臺和AI平臺級解決方案“天智”。
天算:智能大數(shù)據(jù)平臺:提供完全托管的大數(shù)據(jù)服務(wù)和認(rèn)知API,供企業(yè)用戶收集,存儲,處理和分析大數(shù)據(jù)。 該平臺的內(nèi)置解決方案涵蓋垂直行業(yè),如醫(yī)療保健,營銷和財(cái)務(wù)。
圖25 百度/騰訊開源平臺和其他平臺比較
天象:智能多媒體云:提供視頻,圖像和文檔處理服務(wù)(包括基于人工智能的技術(shù)),如流媒體直播和視頻點(diǎn)播。
天工:智能IoT(物聯(lián)網(wǎng))服務(wù):為能源、物流、汽車和零售等行業(yè)的用戶提供全線、一站式和智能物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。
天智:天智底層為百度云計(jì)算,由感知平臺、機(jī)器學(xué)習(xí)平臺和深度學(xué)習(xí)平臺三部分組成,為不同需求的客戶提供全面的人工智能服務(wù)。是以Xilinx FPGA為基礎(chǔ)的公有云硬件應(yīng)用加速,如ML和數(shù)據(jù)安全的數(shù)據(jù)中心應(yīng)用。
百度大腦:作為百度人工智能的核心引擎,包括語音和圖像識別,自然語言處理和用戶分析。
DuerOS:AI對話平臺、為各種智能設(shè)備(如手機(jī)、智能音箱、機(jī)器人、電視、汽車、可穿戴設(shè)備等)提供語音控制界面,可以實(shí)現(xiàn)聽取、理解和執(zhí)行。
阿里云Apsara智能應(yīng)用在城市智能眼:車輛檢測準(zhǔn)確率達(dá)到90.46%,打破了KITTI平臺視覺ML算法的世界紀(jì)錄;杭州ET城市大腦:交警平均需要15分鐘到達(dá)事故現(xiàn)場,造成約30%的交通擁堵;使用城市大腦后到現(xiàn)場只需3分鐘;徐工集團(tuán)的ET工業(yè)大腦;ET醫(yī)學(xué)大腦:與浙江大學(xué)合作,比人類醫(yī)生提高甲狀腺結(jié)節(jié)診斷準(zhǔn)確率約15%;ET環(huán)境大腦:智能監(jiān)測江蘇省水、空氣和土壤的污染情況,以93%的準(zhǔn)確率向地方政府提供了131條警告,幫助管理超過25,000家企業(yè)環(huán)保;ET農(nóng)業(yè)大腦,用于養(yǎng)豬、蘋果和甜瓜種植,如記錄每頭豬的行走里程確定品質(zhì)。
圖26 阿里云Apsara的智能應(yīng)用
騰訊平臺的AI應(yīng)用功能有:
績效廣告:騰訊廣告投放過程中采用人工智能通過了解用戶偏好,廣告內(nèi)容背景化處理,投標(biāo)價(jià)格排名,優(yōu)化顯示格式以及匹配最佳客戶以提高ROI。
基于信息的服務(wù):如在新聞應(yīng)用程序、視頻、音樂和應(yīng)用程序商店上,AI幫助公司更好地了解用戶的興趣,從而產(chǎn)生更相關(guān)和定制的建議。
互聯(lián)網(wǎng)金融:如移動支付、財(cái)富管理和小額貸款,人工智能使騰訊能夠更深入地了解用戶行為,從而提高其金融活動的可預(yù)測性,為用戶提供更合適的產(chǎn)品,并將騰訊的風(fēng)險(xiǎn)降至最低。
騰訊Youtu的面部識別技術(shù)性別平均準(zhǔn)確率為95%,年齡誤差小于五年。該技術(shù)還在世界領(lǐng)先的人臉檢測數(shù)據(jù)集和基準(zhǔn)FDDB測試取得了高分,該技術(shù)用于騰訊的照片編輯應(yīng)用程序和用于金融服務(wù)的完整身份識別。
騰訊于2017年8月發(fā)布了首款醫(yī)療成像人工智能產(chǎn)品MIAIS,用于早期篩查食道癌。根據(jù)36Kr.com的報(bào)道,目前中國早期食管癌的檢出率<10%,而該產(chǎn)品的準(zhǔn)確率高達(dá)90%,篩選時(shí)間不到4秒。
騰訊的國際圍棋AI Jueyi(Fine Art)在第十屆Computer Go UEC Cup(一年一度的全球計(jì)算機(jī)圍棋錦標(biāo)賽)中脫穎而出,在不到一年的時(shí)間內(nèi)擊敗了日本的DeepZenGo和法國的Crazy Stone。
騰訊的AI已經(jīng)從國際象棋延伸到其他游戲領(lǐng)域。DeepMind和Blizzard已于2016年11月開始合作開展星際爭霸II人工智能研究,并利用其生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的游戲資源進(jìn)一步推進(jìn)其AI研究。
百度于去年 7 月開啟了“All in AI”戰(zhàn)略,四個(gè)月后騰訊將原有“Make AI Everywhere”戰(zhàn)略改為“AI in All”,開展AI競爭。“All in AI”和“AI in All”戰(zhàn)略有什么不同?
百度 2018Q1 圍繞現(xiàn)有產(chǎn)品對話式人工智能系統(tǒng)DuerOS 和自動駕駛技術(shù)開放平臺 Apollo 在智慧家庭、智慧城市和無人駕駛領(lǐng)域的廣泛合作。而騰訊則通過成立機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室 Robotics X 入局 AI 醫(yī)療領(lǐng)域,從科研角度在垂直領(lǐng)域縱深發(fā)展。
百度和騰訊在今年第一季度均投資了人工智能藥物研發(fā)平臺 Atomise,騰訊也與智諦科技達(dá)成合作以布局智慧家居領(lǐng)域,實(shí)際上很多方面方向一致。
全國廣電正在加快智慧服務(wù)能力的建設(shè)。大數(shù)據(jù)和人工智能在整個(gè)廣電產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用見圖27。
江蘇廣播電視總臺作為白皮書的牽頭起草單位,建設(shè)了“荔枝云”,采用云平臺三層架構(gòu),部署了六大類、40多款應(yīng)用與工具服務(wù),形成“多來源內(nèi)容匯聚、多媒體制作生產(chǎn)、多渠道內(nèi)容發(fā)布”的新聞生產(chǎn)體系。
國際臺的“中華云”采用與公有云同構(gòu)、異地私有云的混合云架構(gòu),搭建了集融合媒體生產(chǎn)、監(jiān)控和內(nèi)容交換等于一體的綜合云平臺,覆蓋全球內(nèi)容采集、匯聚、制作、多渠道分發(fā)、平臺運(yùn)行監(jiān)控和媒體產(chǎn)品傳播效果監(jiān)控等,在國際傳播領(lǐng)域的云平臺建設(shè)上取得了一定的經(jīng)驗(yàn)。
圖27 大數(shù)據(jù)和人工智能在整個(gè)廣電產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用
云南廣播電視臺的“七彩云”,搭建了混合云架構(gòu)的媒體云平臺,覆蓋融合內(nèi)容生產(chǎn)、發(fā)布和新聞素材共享等方面,并面向最終用戶提供社交媒體服務(wù),為新聞核心業(yè)務(wù)提供云服務(wù)支撐。云南廣播電視臺和16個(gè)州市臺在“七彩云”上開展融合媒體新聞通聯(lián)業(yè)務(wù),實(shí)現(xiàn)了省內(nèi)新聞素材的匯聚和共享,創(chuàng)新業(yè)態(tài)和運(yùn)營模式,為地市臺提供面向新媒體轉(zhuǎn)型的機(jī)會,初步取得了良好的效果。
重慶廣播電視集團(tuán)和云南廣播電視臺,以移動端業(yè)務(wù)覆蓋為抓手,通過建設(shè)新聞資訊類移動客戶端和官方微信公眾號等移動端產(chǎn)品,探索“移動優(yōu)先”、“本地化”優(yōu)勢的媒體融合發(fā)展路線,從業(yè)務(wù)、技術(shù)和機(jī)制體制全方位進(jìn)行轉(zhuǎn)型探索嘗試,重構(gòu)新聞采編播全流程。重慶臺以融合新聞中心云平臺建設(shè)為契機(jī)和切入點(diǎn),以本地化融合新聞客戶端“第1眼”為觸角,以“架構(gòu)再造云優(yōu)先”和“流程再造移動優(yōu)先”的融合發(fā)展思路推動新聞生產(chǎn)和傳播工作機(jī)制的創(chuàng)新。
浙江臺“藍(lán)云”和遼寧臺“天池云”采用云平臺三層架構(gòu)搭建私有云架構(gòu)的媒體云平臺,采用微服務(wù)和分布式存儲架構(gòu)增加了服務(wù)和部署的靈活性。正在籌建融合媒體云平臺。四川臺將媒體融合云平臺定位在綜合性云平臺,計(jì)劃建設(shè)成覆蓋省、市、縣三級主流新聞媒體、融合資訊、政務(wù)、民生、商務(wù)等服務(wù)。湖南臺提出融合媒體云平臺建設(shè)采用微服務(wù)的思路,組織產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)開展了初步研究。
《全國有線電視網(wǎng)絡(luò)云數(shù)據(jù)中心技術(shù)規(guī)范》: 第1部分: 總體;第2部分: 配套設(shè)施;第3部分: 基礎(chǔ)設(shè)施;第4部分:PaaS平臺;即將發(fā)布。
全國各行業(yè)都在業(yè)務(wù)擴(kuò)張,從電視、寬帶和視頻業(yè)務(wù)擴(kuò)展到智慧家庭、智慧城市和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。
(1)將機(jī)頂盒擴(kuò)展為家庭網(wǎng)關(guān)擴(kuò)展智慧家庭業(yè)務(wù);
(2)中國電信啟動了“渠道生態(tài)合作”,聯(lián)合京東、小米共同打造智能家居消費(fèi)升級;聯(lián)合自如公司打造標(biāo)準(zhǔn)化智慧家庭解決方案;
(3)聯(lián)通在IPTV 4K超高清業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上打造“智慧沃家” 。
(4)浙江華數(shù)開展智慧城市建設(shè);
(5)江蘇有線打造“孝樂工程”,開創(chuàng)“廣播電視+養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)”全新業(yè)態(tài);
(6) 定制芯片:將圖像壓縮、圖像處理和AI圖像識別加邊緣計(jì)算集成為平安城市芯片。
東方明珠推出智慧運(yùn)營平臺“OPG云”,總裁張煒介紹,其最大價(jià)值在于打通業(yè)務(wù)拓展和分發(fā)、打通統(tǒng)一用戶體系建設(shè)和打通運(yùn)營平臺構(gòu)建,通過全渠道、全終端和全場景的用戶觸達(dá),提供高品質(zhì)融合媒體產(chǎn)品,在城市大腦、文化產(chǎn)業(yè)和線下文娛尋找新的增長點(diǎn)。
東方明珠和阿里云宣布在AI和智慧城市方面合作,依托東方明珠獨(dú)有的城域物聯(lián)網(wǎng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及阿里云和AI方面的技術(shù)優(yōu)勢,雙方在上海地區(qū)共建智聯(lián)城市,包含網(wǎng)絡(luò)、平臺、應(yīng)用、生態(tài)等,助力上海實(shí)現(xiàn)城市精細(xì)化管理。
東方明珠與工業(yè)富聯(lián)在物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市方面簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,在物聯(lián)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、城市綜合治理管理產(chǎn)品開發(fā)及業(yè)務(wù)集成、智慧城市大腦等方面開展合作,包括運(yùn)營層面、平臺層面、業(yè)務(wù)層面和海外項(xiàng)目合作的各個(gè)方面。
貴州有線結(jié)合光纖和寬帶技術(shù),開展智慧云村村通服務(wù)平臺,將智慧農(nóng)村服務(wù)送到每個(gè)村寨:
(1)省、市、縣、鎮(zhèn)聯(lián)動電話會議和政務(wù)平臺;
(2)鎮(zhèn)醫(yī)務(wù)所開通到家個(gè)人智慧醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù);
(3)打通省、市、縣、鎮(zhèn)遠(yuǎn)程醫(yī)療;
(4)農(nóng)業(yè)技師課堂,普及農(nóng)業(yè)知識;
(5)雪亮工程確保農(nóng)村一方平安。
最后,作為結(jié)束語,我要說的是:如果廣電沒有高質(zhì)量發(fā)展,廣電就沒有未來!
圖28 全國有線電視網(wǎng)絡(luò)云數(shù)據(jù)中心技術(shù)架構(gòu)
圖29 華數(shù)智慧城市的主要建設(shè)任務(wù)