苑躍科

（濱州市新聞傳媒中心，山東 濱州 256600）

0 引 言

2019年，中央廣播電視總臺提出“5G+4K/8K+AI”重要戰(zhàn)略，經(jīng)過三年發(fā)展，取得了一系列成果，并于2020年、2021年陸續(xù)舉辦中央廣播電視總臺“5G+4K/8K+AI”戰(zhàn)略發(fā)展成果展?！?G+4K/8K+AI”戰(zhàn)略成果為其他廣播電視單位的業(yè)務(wù)開展提供了平臺、技術(shù)、理念等支持。在5G商用與超高清視頻發(fā)展背景下，泛媒體領(lǐng)域?qū)I(yè)產(chǎn)品與服務(wù)提供商紛紛推出5G+4K/8K相關(guān)產(chǎn)品，如中科大洋公司推出5G+4K/8K融媒演播直播解決方案、5G+4K/8K超高清制作系統(tǒng)等，索貝公司推出5G+4K/8K網(wǎng)絡(luò)化收錄制作系統(tǒng)、5G+4K/8K超高清制播系統(tǒng)等，如4K花園5G+8K+VR直播系統(tǒng)、5G+8K實(shí)時內(nèi)容遠(yuǎn)程制作系統(tǒng)，當(dāng)虹科技公司推出5G+4K/8K遠(yuǎn)程制作系統(tǒng)、5G+4K/8K多場景現(xiàn)場直播系統(tǒng)。本文以當(dāng)虹科技的5G+4K/8K多場景現(xiàn)場直播系統(tǒng)為例，對5G+4K/8K多場景現(xiàn)場直播在廣播電視工程中的應(yīng)用展開深入分析。

1 5G+4K/8K多場景現(xiàn)場直播關(guān)鍵技術(shù)

1.1 5G

5G即第五代移動通信技術(shù)（5th Generation Mobile Communication Technology）。2019年6月，中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、中國廣電獲得5G商用牌照。經(jīng)過3年多的發(fā)展，5G在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、政策支持、組網(wǎng)模式、應(yīng)用場景、基礎(chǔ)設(shè)施、創(chuàng)新生態(tài)等領(lǐng)域發(fā)展迅速[1]。工業(yè)和信息化部數(shù)據(jù)顯示，截至2022年11月末，我國5G基站總數(shù)達(dá)228.7萬個。“綻放杯”5G應(yīng)用征集大賽至今也已舉辦五屆，以第五屆“綻放杯”5G應(yīng)用征集大賽為例，大賽設(shè)置14個區(qū)域賽、28個專題賽、1個國際專題邀請賽和1個標(biāo)桿賽，共收到參賽項(xiàng)目超28 000個，最終48個項(xiàng)目入圍全國總決賽。參賽項(xiàng)目涉及5G智慧果園、5G智能工廠、5G智慧教育、5G智筑消防、5G智慧電力、5G文博元宇宙以及5G智慧倉儲等方面。

1.2 4K/8K超高清技術(shù)

4K（3 840×2 160像素）/8K（7 680×4 320像素）超高清技術(shù)發(fā)展帶來的改變不僅體現(xiàn)在分辨率方面，在光線、質(zhì)感、人物皮膚、紋理等細(xì)節(jié)方面都有質(zhì)的提升，此外還具備高幀率、高位深、廣色域、高動態(tài)范圍（High Dynamic Range，HDR）等特點(diǎn)[2]。4K/8K超高清技術(shù)在視頻生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、終端呈現(xiàn)、核心元器件、平臺服務(wù)等方面持續(xù)發(fā)展，行業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用方面主要包括廣播電視、文教娛樂、工業(yè)制造、安防監(jiān)控、醫(yī)療健康及智能交通等領(lǐng)域。以廣播電視行業(yè)為例，5G+4K/8K+AI重塑超高清電視制播體系，在北京冬奧會、中央廣播電視總臺春節(jié)聯(lián)歡晚會、全國兩會等活動中成熟應(yīng)用。4K/8K攝影機(jī)、攝像機(jī)、8K采編播系統(tǒng)、8K非線性編輯系統(tǒng)、5G 8K轉(zhuǎn)播車、8K編解碼芯片、8K圖文字幕包裝系統(tǒng)、8K監(jiān)視器等產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)品發(fā)展也推動了4K/8K超高清技術(shù)服務(wù)和系統(tǒng)集成應(yīng)用[3]。

2 5G+4K/8K多場景現(xiàn)場直播在廣播電視工程中的應(yīng)用

2.1 方案簡介

5G具備大帶寬、低時延、高速率等優(yōu)勢。在超高清視頻傳輸過程中，5G技術(shù)的運(yùn)用，能夠?yàn)閺V播電視單位提供高質(zhì)量、低延時、全鏈路的傳輸方案[4]。當(dāng)虹科技5G+4K/8K多場景現(xiàn)場超高清直播系統(tǒng)，為廣播電視單位超高清現(xiàn)場直播提供了解決方案。5G+4K/8K多場景現(xiàn)場直播架構(gòu)如圖1所示。中心平臺由5G背包接收器、收錄設(shè)備、快編設(shè)備、監(jiān)看設(shè)備、媒體內(nèi)容管理設(shè)備等組成。三條鏈路完成拍攝、編碼、傳輸?shù)裙ぷ鳎饕O(shè)備有VR攝像機(jī)、VR縫合處理服務(wù)器、VR編碼器、4K/8K轉(zhuǎn)播車、4K/8K編碼器、5G背包、交換機(jī)、5G CPE及基站等[5]。

圖1 當(dāng)虹科技5G+4K/8K多場景現(xiàn)場直播系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 核心優(yōu)勢

當(dāng)虹科技5G+4K/8K多場景現(xiàn)場直播系統(tǒng)的核心優(yōu)勢如下。

（1）一站式解決方案。當(dāng)虹科技5G+4K/8K多場景現(xiàn)場直播系統(tǒng)為廣播電視單位提供了一站式解決方案，支持傳輸、編碼回傳、多格式接收、解碼監(jiān)看、演播室包裝、多屏分發(fā)、安全切播、收錄、后期制作等各環(huán)節(jié)，滿足現(xiàn)場直播業(yè)務(wù)的多樣化場景需求。

（2）依托人工智能實(shí)現(xiàn)多終端高質(zhì)量覆蓋，在AI技術(shù)支持下，通過智能識別與深度學(xué)習(xí)，滿足5G+4K/8K多場景現(xiàn)場直播視頻增強(qiáng)、智能編碼、HDR/SDR轉(zhuǎn)換等需求，實(shí)現(xiàn)電視屏、手機(jī)屏、PC屏多終端高質(zhì)量播出與覆蓋，為終端用戶帶來超高清、三維全景視覺盛宴。

（3）超低延時穩(wěn)定傳輸。系統(tǒng)依托5G通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大帶寬、低時延、高速率傳輸，支持多場景直播現(xiàn)場超低延時編碼與回傳，在保障高質(zhì)量直播畫質(zhì)基礎(chǔ)上，將延時降低至秒級。5G+4K/8K多場景現(xiàn)場直播支持安全可靠傳輸（Secure Reliable Transport，SRT）協(xié)議穩(wěn)定傳輸，有效解決網(wǎng)絡(luò)抖動問題，保障直播現(xiàn)場傳輸穩(wěn)定性與播出流暢度。

（4）支持全鏈路4K/8K HDR，通過4K/8K編碼器、4K/8K轉(zhuǎn)播車等保障多場景現(xiàn)場直播的全鏈路4K/8K HDR、60 fps、BT.2020寬色域、10 bit量化、HLG/PQ/動態(tài)HDR，給用戶帶來等更高技術(shù)格式、更新應(yīng)用場景、更美視聽體驗(yàn)。

（5）高安全播出。5G+4K/8K多場景現(xiàn)場直播系統(tǒng)采用主備雙鏈路架構(gòu)，主備鏈路獨(dú)立運(yùn)行，主備信號可交叉使用，具備多級自動備份、主動延時、素材墊播、直播流墊播等功能，實(shí)現(xiàn)多級播控，確保多場景直播的安全播出。

（6）支持三維聲超高清直播，支持多種主流三維聲格式。系統(tǒng)支持三維聲+立體聲雙制式播出，帶給終端用戶極致的視覺觀賞體驗(yàn)與聽覺三維享受[6]。

2.3 應(yīng)用場景

5G+4K/8K多場景現(xiàn)場直播系統(tǒng)在廣播電視領(lǐng)域有豐富的應(yīng)用場景，被廣泛應(yīng)用于廣播電視臺跨年晚會、綜藝晚會現(xiàn)場直播、大型體育賽事現(xiàn)場直播、體育版權(quán)IP直播運(yùn)營以及5G+超高清重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等領(lǐng)域。以2020年12月《神武4·動感地帶第十四屆音樂盛典咪咕匯》為例，作為全球首場5G+4K/8K+XR云演藝盛典，當(dāng)虹科技5G+4K/8K多場景現(xiàn)場直播系統(tǒng)為演藝活動提供5G+8K全鏈路支持，通過8K雙鏈路完成信號傳輸，能夠在1 s內(nèi)完成專線和5G網(wǎng)絡(luò)直播流實(shí)時切換，為用戶提供高質(zhì)量8K畫質(zhì)，確保傳輸信號的穩(wěn)定性，全程穩(wěn)定率達(dá)100%[7]。移動端采用120 fps實(shí)時算法，確保移動端畫質(zhì)流暢度，為4K影院用戶提供高度臨場感的視聽享受。以北京冬奧會為例，北京冬奧會開閉幕式直播和重要賽事轉(zhuǎn)播過程中，5G+4K/8K多場景現(xiàn)場直播系統(tǒng)為用戶呈現(xiàn)史上“最清晰”冬奧會、“最沉浸式”觀賽體驗(yàn)，為用戶打造了冰雪項(xiàng)目交互多維度觀賽體驗(yàn)。

3 結(jié) 語

4K/8K超高清已成為廣播電視發(fā)展的重要方向?！稄V播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽“十四五”發(fā)展規(guī)劃》明確提出了“十四五”期間廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽提升高清/超高清節(jié)目技術(shù)質(zhì)量的發(fā)展目標(biāo)，在中央廣播電視總臺“5G+4K/8K+AI”戰(zhàn)略支持下，當(dāng)虹科技5G+4K/8K多場景現(xiàn)場直播系統(tǒng)為超高清視頻采集、傳輸、播放、超高清直播等提供了示范應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為廣播電視單位超高清多場景現(xiàn)場直播提供參考，推動廣播電視向4K/8K超高清轉(zhuǎn)型升級。