杜沛瑤

（天津市廣播電視臺，天津 300221）

導(dǎo)語

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的視頻行業(yè)發(fā)展迅速。由于新冠疫情的影響，我國的網(wǎng)絡(luò)授課模式得到廣泛應(yīng)用，同時直播帶貨這種新的傳播形式也受到了群眾的普遍歡迎。在這種新媒體背景之下，我國的廣播電視行業(yè)應(yīng)重視對5G技術(shù)的研究與應(yīng)用，加快4K/8K超高清直播系統(tǒng)建設(shè)，為受眾帶來更好的觀看體驗(yàn)。

1.5G技術(shù)的特點(diǎn)

首先，5G技術(shù)在應(yīng)用的過程中展現(xiàn)出超強(qiáng)的連接能力，且5G技術(shù)的連接過程不僅流暢，而且其能夠同時實(shí)現(xiàn)連接的數(shù)量也非常多，根據(jù)實(shí)際的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，5G技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)1平方千米以內(nèi)連接近100萬個物體。這一技術(shù)的使用為人們生活帶來了極大的便利，5G技術(shù)不僅能夠覆蓋到區(qū)域內(nèi)的各類電子設(shè)備，還能夠通過5G芯片實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接，使互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高效連接。其次，5G技術(shù)相較于傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)來說擁有更快的傳輸速度，5G技術(shù)理論上能夠?qū)崿F(xiàn)20bps以上的傳輸速度。這一傳輸速度給人們的生活帶來改變，以往的4G環(huán)境之下，由于受到網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的局限，導(dǎo)致人們根本無法實(shí)現(xiàn)對4K超高清視頻的觀看。由于5G技術(shù)逐漸趨于成熟，在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用也愈加廣泛，不僅能夠滿足現(xiàn)代人們的審美需求，還能夠提供更好的生活體驗(yàn)。最后，傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)之下，受眾在進(jìn)行視頻觀看時，經(jīng)常會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，對人們的觀賞體驗(yàn)產(chǎn)生了極大的影響，但是5G技術(shù)下超低延時解決了這一觀看問題，也使得4K/8K超高清直播系統(tǒng)建設(shè)得以實(shí)現(xiàn)。[1]

2.廣電在5G應(yīng)用上的優(yōu)勢

新時代背景之下，廣電行業(yè)對5G技術(shù)的應(yīng)用越來越重視。相較于其他行業(yè)來說，廣電行業(yè)在實(shí)現(xiàn)對5G技術(shù)的應(yīng)用過程之中呈現(xiàn)出特有優(yōu)勢。首先，廣電行業(yè)在應(yīng)用5G技術(shù)的過程中具有頻段優(yōu)勢，我國廣電行業(yè)的頻段為700MHz，這一頻段在所有頻段中最具優(yōu)勢。因?yàn)檫@一頻段呈現(xiàn)出信號穿透能力強(qiáng)、傳播距離遠(yuǎn)、消耗成本低等多方面的特點(diǎn)，且由于廣電的這一頻段優(yōu)勢突出，也使得廣電行業(yè)只需要建立一個5G基站。反觀其他的運(yùn)營商，由于不具備頻段優(yōu)勢，導(dǎo)致需要建立多個5G基站才能夠?qū)崿F(xiàn)與廣電相同的覆蓋率。由于廣電行業(yè)在5G技術(shù)應(yīng)用過程中具有低成本的特點(diǎn)，在5G技術(shù)的建設(shè)和推進(jìn)過程中占據(jù)極大優(yōu)勢。其次，廣電行業(yè)擁有寬帶優(yōu)勢，其所使用的是100M的寬帶，能夠在電視節(jié)目傳輸過程中擁有非?？斓乃俣龋軌蚺c5G技術(shù)的應(yīng)用相匹配。最后，廣電行業(yè)擁有非常強(qiáng)的視頻內(nèi)容制作能力。由于廣電行業(yè)發(fā)展歷史較長，且其在發(fā)展的過程中需要與社會各界的企業(yè)進(jìn)行溝通與合作，具有非常強(qiáng)的社會企業(yè)號召力。內(nèi)容優(yōu)勢和企業(yè)號召力兩項(xiàng)優(yōu)勢相結(jié)合，能夠使得廣電行業(yè)未來在5G技術(shù)的應(yīng)用上更具優(yōu)勢。[2]

3.5G技術(shù)下的4K/8K超高清直播系統(tǒng)建設(shè)

3.1 超高清采編系統(tǒng)建設(shè)

之所以要實(shí)現(xiàn)超高清直播采編系統(tǒng)建設(shè)，是因?yàn)橄Ｍ軌蚶眯滦偷?G傳輸技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)采編模式以及流程的優(yōu)化與改造。在全新的采編系統(tǒng)建設(shè)過程中，系統(tǒng)主要包含的因素有4K/8K超高清攝像機(jī)，這一攝像機(jī)的應(yīng)用能夠?yàn)槌咔逯辈ハ到y(tǒng)的建設(shè)提供技術(shù)基礎(chǔ)，除此之外還包含有視頻編碼和可靠傳輸子系統(tǒng)，這兩個元素都是在5G傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)的。同時需要注意視頻編碼一定要是高質(zhì)量的，以上的系統(tǒng)建設(shè)邏輯如圖1所示。[3]該方案具有能夠支持云融合架構(gòu)下的超高清采編系統(tǒng)建設(shè)的特點(diǎn)，除此之外，還能夠?qū)斎?、輸出以及與其相對應(yīng)的相關(guān)協(xié)議實(shí)現(xiàn)有效支持。對系統(tǒng)中云融合架構(gòu)下的超高清采編系統(tǒng)建設(shè)來說，其能夠?qū)崿F(xiàn)邊緣計(jì)算。這一特點(diǎn)的含義是指在5G技術(shù)所覆蓋的區(qū)域之內(nèi)，云融合架構(gòu)下的采編系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)邊緣計(jì)算，還能夠?qū)崿F(xiàn)以Container和VM為基礎(chǔ)的部署方式。對新時代的視頻行業(yè)來說，其部署方式應(yīng)該同時囊括私有云部署和公有云部署，這兩種部署方式能夠?qū)崿F(xiàn)整個采編過程的迅速、良好部署。若在部署的過程之中，由于外部條件影響或由于現(xiàn)場并不具備實(shí)現(xiàn)部署的充足條件，現(xiàn)場的技術(shù)人員可以針對這種情況利用標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)快速解決。這一環(huán)節(jié)的落實(shí)，實(shí)現(xiàn)了部署工作的可調(diào)整性的提升，且這種方式所利用的是租用資源的方式，能夠高質(zhì)量、高效率完成，還能夠進(jìn)一步節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本。同時，由于采編制作的方式具有多樣化的呈現(xiàn)特點(diǎn)，導(dǎo)致采編系統(tǒng)在建設(shè)過程中要保證能夠與整體市場中的主流協(xié)議與接口實(shí)現(xiàn)匹配，才能夠正常使用。為了滿足采編系統(tǒng)未來的發(fā)展，還需要將采編系統(tǒng)所配置的接口普適性進(jìn)一步加強(qiáng)。對采編系統(tǒng)編碼協(xié)議來說，需要注意以下幾個方面。首先，采編系統(tǒng)建設(shè)過程中應(yīng)該盡量使其具有能夠?qū)崿F(xiàn)4K/8K超高清直播系統(tǒng)建設(shè)的編碼處理能力。其次，采編系統(tǒng)需要能夠?qū)崿F(xiàn)對25-60之間幀數(shù)的視頻進(jìn)行相關(guān)處理?；诖?，可以實(shí)現(xiàn)對超高清采編系統(tǒng)的良好建設(shè)。[4]

圖1 高質(zhì)量視頻編碼及基于5G的可靠傳輸子系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

3.2 超高清傳輸系統(tǒng)建設(shè)

對超高清傳輸系統(tǒng)的建設(shè)來說，實(shí)現(xiàn)傳輸系統(tǒng)的安全和流暢是傳輸協(xié)議選擇的關(guān)鍵所在。由于5G技術(shù)的逐漸成熟，使得其能夠?yàn)閭鬏斚到y(tǒng)建設(shè)提供最高為340Mbps的上行帶寬，這一傳輸速度是4K/8K超高清直播系統(tǒng)建設(shè)得以完成的重要基礎(chǔ)，也能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)移動網(wǎng)絡(luò)中4K/8K的傳輸。雖然5G技術(shù)所帶來的帶寬較大，但是在實(shí)際的操作過程中，需要在傳輸系統(tǒng)工作時，將碼率進(jìn)行壓縮，壓縮到50Mbps為最佳。在傳輸協(xié)議的選擇過程中，要保證選用較為可靠的傳輸協(xié)議，才能夠?qū)崿F(xiàn)傳輸系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。市場中現(xiàn)存的傳輸協(xié)議應(yīng)用最為廣泛的主要有SRT、RTMP、RIST三種，為從中選擇出最為可靠的傳輸協(xié)議，將其均經(jīng)過5G的空口測試。在測試中發(fā)現(xiàn)SRT這一傳輸協(xié)議在測試過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)相較于其他兩種協(xié)議具有明顯優(yōu)勢，其中最為明顯的優(yōu)勢集中在傳輸系統(tǒng)的安全性和延時之中。在測試過程之中，逐漸將丟包率增大，發(fā)現(xiàn)SRT傳輸協(xié)議具有很強(qiáng)的恢復(fù)能力，而RTMP傳輸協(xié)議的恢復(fù)能力遠(yuǎn)不及SRT。由于在實(shí)際的采編過程之中，延時這一因素所產(chǎn)生的影響是非常大的，尤其是針對一些時效性較強(qiáng)的節(jié)目，需要較低的延時才能夠滿足實(shí)際需求?；诖?，在測試過程中針對傳輸協(xié)議的延時進(jìn)行了比較分析，分析過程中發(fā)現(xiàn)SRT傳輸協(xié)議的傳輸延時依然明顯小于RTMP，同時針對保密性的測試過程中，也發(fā)現(xiàn)SRT的保密程度也要明顯高于RTMP?；诖丝梢园l(fā)現(xiàn)，5G技術(shù)之下應(yīng)用SRT作為傳輸系統(tǒng)的傳輸協(xié)議是具有必要性的。但是在實(shí)際操作過程中，SRT協(xié)議具有一個較為致命的缺點(diǎn)，那就是其存在一定的專利風(fēng)險，雖然這一協(xié)議已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)開源，但是在專利風(fēng)險這方面并沒有落實(shí)任何的保證措施。綜合考量后，在傳輸系統(tǒng)建設(shè)的過程之中，可以將RIST協(xié)議作為實(shí)際應(yīng)用的傳輸協(xié)議，這樣既能在一定程度上保證傳輸效果，又能夠避免專利風(fēng)險的產(chǎn)生。[5]

3.3 超高清播出系統(tǒng)建設(shè)

要想在5G技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)4K/8K超高清直播系統(tǒng)建設(shè)，就需要在超高清播出系統(tǒng)建設(shè)的過程中強(qiáng)化自身視頻處理能力。這不僅需要對視頻內(nèi)容進(jìn)行收錄和轉(zhuǎn)碼，還需要視頻播出系統(tǒng)具有一定的播出能力，才能夠?qū)崿F(xiàn)對于直播節(jié)目的收錄以及節(jié)目的延遲播出。在超高清播出系統(tǒng)建設(shè)過程中，主要的建設(shè)需要分為以下幾點(diǎn)來細(xì)致討論。[6]首先，針對內(nèi)容收錄以及媒資管理方面，超高清播出平臺的建設(shè)需要能夠?qū)⒅辈ヮl道和離線文件進(jìn)行收入支持和收錄支持，在這一過程之中播出系統(tǒng)還需要對前文中所提到的SRT、RTMP等傳輸協(xié)議做出相應(yīng)的格式支持。收錄方面需要播出系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對于4K/8K等系統(tǒng)的支持，同時保證編碼格式一直處于最新狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)對于相應(yīng)視頻素材的良好保存。播出系統(tǒng)中的收錄系統(tǒng)建設(shè)過程中，需要保證其能夠具有自定義工作流引擎，這一引擎能夠進(jìn)入到第三方平臺之中，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)碼過后視頻的高質(zhì)量儲存。由于5G技術(shù)的廣泛使用，導(dǎo)致現(xiàn)如今的收錄與儲存工作相較于傳統(tǒng)的收錄方式來說更為便捷，因?yàn)槠湓趯?shí)現(xiàn)收錄與儲存的過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻內(nèi)容的云儲存，這一儲存方式為后續(xù)的視頻處理與調(diào)取提供了極大的方便。在收錄系統(tǒng)建設(shè)過程中，還需要注意建設(shè)過程中應(yīng)將公有云儲存與私有云儲存實(shí)現(xiàn)聯(lián)合，以保證實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的內(nèi)容收錄和媒資管理。其次，針對頻道播出工廠來說，播出工廠存在的主要作用，是實(shí)現(xiàn)入庫內(nèi)容的有效編排，通過高質(zhì)量的編排與處理，將視頻內(nèi)容傳遞給下一環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)的播出格式攝制過程中，不僅要對傳統(tǒng)的播出工廠進(jìn)行業(yè)務(wù)支持，同時還需要對4K/8K、高清、標(biāo)清以及相應(yīng)的傳輸協(xié)議提供支持。針對于被壓縮過的音頻信息，需要播出工廠能夠擴(kuò)充自身音頻編碼格式，以實(shí)現(xiàn)對不同格式音頻的有效接收和傳遞。對TS over IP、SRT、RTMP這三者來說，在實(shí)際應(yīng)用中盡量選取前兩種進(jìn)行應(yīng)用，因?yàn)門S over IP和SRT這兩種格式能夠?qū)崿F(xiàn)對多種音軌的有效支持，RTMP只能夠支持單音軌，不具有實(shí)用性。[7]最后，節(jié)目編排中心。節(jié)目編排中心能夠?qū)崿F(xiàn)個性化的編排需求，以此能夠幫助特定的群體設(shè)定特定的節(jié)目，也能夠?qū)崿F(xiàn)對節(jié)目突發(fā)性需求的充分滿足。針對以上所提到的三個部分來說，這三個部分處于相互之間獨(dú)立的狀態(tài)，這三者通過不同的關(guān)聯(lián)和組合形成了不同的業(yè)務(wù)模式，在5G技術(shù)的應(yīng)用過程中，這三個模塊為4K/8K超高清直播系統(tǒng)建設(shè)提供了動力。在新媒體時代，各地方臺也應(yīng)該加速對5G技術(shù)的研究與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)未來的穩(wěn)定、健康、可持續(xù)發(fā)展。

3.4 超高清監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)

在4K/8K超高清直播系統(tǒng)建設(shè)的過程之中，我國也更加重視這一科技變革過程中的安全性和合理性，為保證超高清直播系統(tǒng)能夠規(guī)避風(fēng)險，實(shí)現(xiàn)未來的安全發(fā)展，需要相關(guān)廣電行業(yè)能夠提起對超高清監(jiān)測系統(tǒng)的重視度，建立風(fēng)險評估機(jī)制?；诖?，監(jiān)播系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，這一系統(tǒng)能夠支持公有云和私有云兩個直播頻道的有效監(jiān)測。首先，針對基于多畫面的主觀質(zhì)量監(jiān)測來說，5G技術(shù)在這一監(jiān)測過程中應(yīng)該充分發(fā)揮其作用，對公有云和私有云兩個直播頻道均進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，通過對相應(yīng)直播頻道進(jìn)行解碼或預(yù)處理工作，能夠高效產(chǎn)出監(jiān)測結(jié)果。其次，對基于音視頻指標(biāo)的客觀質(zhì)量監(jiān)測來說，前文中所闡述的監(jiān)測模式為主觀監(jiān)測，但客觀質(zhì)量監(jiān)測也有引進(jìn)的必要，相對主觀監(jiān)測過程，客觀監(jiān)測更能夠?qū)崿F(xiàn)對風(fēng)險的管理與規(guī)避。如圖2超高清直播監(jiān)測系統(tǒng)圖所示。實(shí)現(xiàn)超高清監(jiān)測系統(tǒng)的良好建設(shè)，需要在視頻流之下引入RTMP、SRT、RIST三個傳輸協(xié)議，通過SRT實(shí)現(xiàn)多畫面內(nèi)容的有效傳輸，傳輸至監(jiān)控中心之后，即可實(shí)現(xiàn)對多畫面內(nèi)容的有效監(jiān)測。除此之外，監(jiān)測系統(tǒng)也應(yīng)該實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容分發(fā)的支持，這種支持不僅能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)構(gòu)與廣電總臺之間的傳輸，還能夠?qū)崿F(xiàn)與用戶之間的傳輸。超高清監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的第二個原因，是為了能夠?qū)崿F(xiàn)對于音視頻質(zhì)量的客觀監(jiān)測，這種客觀監(jiān)測過程能夠?yàn)橹饔^監(jiān)測過程提供更為詳盡的數(shù)據(jù)支持，幫助相關(guān)技術(shù)和監(jiān)測人員實(shí)現(xiàn)高效監(jiān)測工作的完成。[8]其中的數(shù)據(jù)包括，第一，正確的解碼參數(shù)、連續(xù)工作參數(shù)以及周期監(jiān)測參數(shù)。第二，音視頻指標(biāo)，其中包括總碼率、幀率、分辨率等多項(xiàng)指標(biāo)。以上所有的指標(biāo)，在監(jiān)控中心都能夠隨意進(jìn)行瀏覽與查詢。在大數(shù)據(jù)技術(shù)之下，這些指標(biāo)會得到良好的儲存，并能夠通過數(shù)據(jù)建模的形式實(shí)現(xiàn)對以上指標(biāo)的良好機(jī)器學(xué)習(xí)，根據(jù)這一學(xué)習(xí)過程，若在監(jiān)測的過程之中，發(fā)現(xiàn)部分指標(biāo)存在問題，系統(tǒng)就會彈出警報(bào)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險的有效防范。

圖2 超高清直播監(jiān)測系統(tǒng)

3.5 超高清直播傳輸多屏協(xié)同分發(fā)系統(tǒng)建設(shè)

之所以要進(jìn)行超高清直播傳輸多屏協(xié)同分發(fā)系統(tǒng)建設(shè)，是想要建立一個與5G技術(shù)相融合的超高清直播傳輸多屏協(xié)同分發(fā)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的建立能夠有效實(shí)現(xiàn)在超高清直播的過程之中，實(shí)現(xiàn)對各種格式的視頻進(jìn)行接收。同時可以相應(yīng)建立融合分發(fā)平臺，這一平臺的建立能夠幫助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)視頻處理過后的多次利用，進(jìn)而能夠有效避免在傳統(tǒng)的視頻處理過程中，由于一段視頻進(jìn)行過多次處理而出現(xiàn)的視頻清晰度降低的問題。進(jìn)而使得資源的消耗大大減少，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障出現(xiàn)的概率，如圖3所示的超高清直播傳輸多屏協(xié)同分發(fā)系統(tǒng)。顧名思義這一系統(tǒng)的建設(shè)是為了建立一個能夠?qū)崿F(xiàn)多屏分發(fā)的平臺，在這一平臺的建設(shè)過程之中，需要支持多種協(xié)議與格式才能夠?qū)崿F(xiàn)這一平臺構(gòu)建的基礎(chǔ)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自身平臺特殊性的建立。在5G技術(shù)的利用之下，需要系統(tǒng)對CMAF格式的支持，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)5G技術(shù)之下的高質(zhì)量、高效率分發(fā)工作。在超高清直播系統(tǒng)建設(shè)的過程中，還有一項(xiàng)技術(shù)在建設(shè)過程中具有重要意義，5G廣播技術(shù)投入使用，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻分發(fā)過程中對于5G帶寬使用量的良好控制，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量超高清直播系統(tǒng)的建設(shè)，同時5G廣播技術(shù)的使用還能夠?qū)崿F(xiàn)對于系統(tǒng)建設(shè)成本的有效控制。由5G廣播技術(shù)所節(jié)省下來的帶寬可以分發(fā)給其他的視頻播放進(jìn)行應(yīng)用，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)受眾用戶體驗(yàn)的增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)超高清直播系統(tǒng)的良好建設(shè)?；谝陨系母黜?xiàng)信息，可以明確，超高清直播傳輸多屏協(xié)同分發(fā)系統(tǒng)的良好建設(shè)，可以使得分發(fā)平臺實(shí)現(xiàn)多樣化的組合形式，進(jìn)而在實(shí)際的使用過程中能夠滿足不同業(yè)務(wù)場景的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的分發(fā)工作。通過一個分發(fā)平臺來實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)場景的工作，能夠有效提升用戶操作過程中的難易程度，也能夠在系統(tǒng)建設(shè)完畢后的運(yùn)行與維護(hù)工作中，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行和維護(hù)。

圖3 超高清直播傳輸多屏協(xié)同分發(fā)系統(tǒng)

結(jié)語

綜上所述，本文通過對5G技術(shù)在4K/8K超高清直播系統(tǒng)建設(shè)過程中的特點(diǎn)、優(yōu)勢以及各環(huán)節(jié)的分析與探討，提出了實(shí)現(xiàn)這一系統(tǒng)建設(shè)需要達(dá)成的標(biāo)準(zhǔn)與所要面臨的挑戰(zhàn)，旨在希望超高清直播系統(tǒng)能夠增加自身應(yīng)用場景，進(jìn)而提升受眾觀賞體驗(yàn)，滿足當(dāng)前社會中人們的審美需求。