霍其峰

（沈陽(yáng)廣播電視臺(tái)，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

0 引 言

5G、云計(jì)算、4K/8K超高清、VR/AR以及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的集成創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新，推動(dòng)了媒體融合發(fā)展和智慧廣電建設(shè)。截至2022年10月，我國(guó)除港澳臺(tái)地區(qū)以外，完成31個(gè)省區(qū)市廣電5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)全覆蓋。國(guó)家廣播電視總局發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加快推進(jìn)高清超高清電視發(fā)展的意見(jiàn)》，明確提出加快推進(jìn)高清超高清電視制播能力建設(shè)。截至2022年3月，全國(guó)地級(jí)及以上播出機(jī)構(gòu)經(jīng)批準(zhǔn)開(kāi)辦的高清電視頻道有1 015個(gè)，4K/8K超高清電視頻道10個(gè)，超高清發(fā)展空間廣闊。本文基于5G、4K/8K超高清視頻的發(fā)展現(xiàn)狀，探索5G+4K/8K的電視媒體制播體系，促進(jìn)智慧廣電建設(shè)。

1 5G及4K/8K超高清視頻

1.1 5G技術(shù)發(fā)展歷程

5G即第五代移動(dòng)通信技術(shù)。5G技術(shù)經(jīng)歷了標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)、技術(shù)試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布、正式商用、基礎(chǔ)部署及場(chǎng)景深化等發(fā)展階段。2013年4月，工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、科技部共同支持成立IMT-2020（5G）推進(jìn)組，并積極與國(guó)際組織開(kāi)展合作，共同推進(jìn)5G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展。2014年5月，日本電信營(yíng)運(yùn)商N(yùn)TT DoCoMo與多家廠商共同合作開(kāi)展5G網(wǎng)絡(luò)測(cè)試。2016年1月，中國(guó)5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)正式啟動(dòng)，2017年11月，正式啟動(dòng)5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)第三階段工作。2017年12月，5G NR首發(fā)版本正式凍結(jié)并發(fā)布。2018年6月，3GPP 5G NR標(biāo)準(zhǔn)SA發(fā)布。2018年12月，中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通獲得5G系統(tǒng)中低頻段試驗(yàn)頻率使用許可[1]。2019年6月，工業(yè)和信息化部正式向中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)廣電發(fā)放5G商用牌照。截至2022年8月末，我國(guó)5G基站總數(shù)達(dá)210.2萬(wàn)個(gè)，占移動(dòng)基站總數(shù)的19.8%。5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)加速落地，基礎(chǔ)設(shè)施穩(wěn)步部署，應(yīng)用場(chǎng)景不斷深化[2]。

1.2 4K/8K超高清視頻關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備

4K（3 840×2 160像素）或8K（7 680×4 320像素）超高清視頻具備高幀率、高位深、廣色域及高動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)，帶動(dòng)了芯片、內(nèi)容制播、顯示及傳輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)廣播電視行業(yè)的迭代升級(jí)。超高清視頻關(guān)鍵技術(shù)包括視頻處理、音頻處理、傳輸處理及顯示處理等方面。超高清視頻內(nèi)容傳輸技術(shù)包括地面?zhèn)鬏?、衛(wèi)星傳輸、有線與光纖傳輸以及網(wǎng)絡(luò)傳輸。超高清視頻終端設(shè)備及核心元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，如核心元器件、面板市場(chǎng)、芯片市場(chǎng)、鏡頭市場(chǎng)、8K視頻以及4K超高清應(yīng)用設(shè)備等。4K/8K超高清視頻在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用，正在向增強(qiáng)臨場(chǎng)感、強(qiáng)化紀(jì)實(shí)感、注重社交性方向發(fā)展。

1.3 5G+4K/8K高新視頻新業(yè)態(tài)

《廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽(tīng)“十四五”科技發(fā)展規(guī)劃》明確提出積極打造高新視頻新業(yè)態(tài)，培育孵化5G+4K/8K+AI、沉浸式視頻等更高技術(shù)格式、更新應(yīng)用場(chǎng)景、更美視聽(tīng)體驗(yàn)高新視頻新業(yè)態(tài)。中央廣播電視總臺(tái)、中國(guó)電信等紛紛推出“5G+4K/8K”戰(zhàn)略，并在節(jié)目制播、直播轉(zhuǎn)播、8K超高清電視公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)等領(lǐng)域取得一系列成果。中央廣播電視總臺(tái)5G+4K/8K超高清制播示范平臺(tái)建設(shè)目前已完成1—6期招標(biāo)工作，這也為各地開(kāi)展5G+4K/8K超高清制播提供了示范。基于5G+4K/8K的電視媒體制播體系包括前端設(shè)備、超高清制作系統(tǒng)、IP化播出、超高清收錄以及便攜直播等。

2 基于5G+4K/8K的電視媒體制播體系

2.1 5G+4K/8K的前端制播設(shè)備應(yīng)用

5G+4K/8K是高新視頻的新業(yè)態(tài)，前端制播設(shè)備是5G+4K/8K超高清電視制播發(fā)展的基礎(chǔ)。我國(guó)4K/8K超高清產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得顯著成績(jī)，8K攝像機(jī)、5G+8K超高清重載云臺(tái)監(jiān)控?cái)z像機(jī)、8K超高清攝錄一體機(jī)、8K監(jiān)視器以及5G+4K/8K超高清背包等前端設(shè)備本土化率大幅提升。國(guó)內(nèi)自主研發(fā)設(shè)計(jì)的首臺(tái)“5G+8K”全業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)播車(chē)投入使用，目前已開(kāi)展多次5G+8K、衛(wèi)星、IPTV、光纖互聯(lián)網(wǎng)全鏈路轉(zhuǎn)播活動(dòng)，如2019年籃球世界杯、中網(wǎng)、冬奧測(cè)試賽，2020年中國(guó)大劇院“華彩秋韻”首場(chǎng)音樂(lè)會(huì)，2020年第十四屆咪咕匯音樂(lè)盛典，2021年全國(guó)兩會(huì)“8K+5G+新立方演播室”等。前端制播設(shè)備的發(fā)展，推動(dòng)了我國(guó)5G+4K/8K超高清視頻在廣播電視領(lǐng)域戶外、室內(nèi)、專(zhuān)業(yè)三大場(chǎng)景的應(yīng)用[3]。

2.2 5G+4K/8K的超高清制作系統(tǒng)

5G+4K/8K制播技術(shù)逐步成熟，在拍攝、制作流程、節(jié)目質(zhì)量控制及播控等方面不斷提升。基于5G+4K/8K的超高清制作系統(tǒng)能夠完成全流程、高效率、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的節(jié)目制作。超高清電視節(jié)目制作需要滿足高分辨率、高幀率、高量化精度、廣色域、高動(dòng)態(tài)范圍以及環(huán)繞聲音頻等要求。以大洋4K/8K超高清制作系統(tǒng)為例，其具備編輯、混音、調(diào)色、合成等制作功能，融入5G、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，由超高清非編、智慧審片、超高清打包中心、三維包裝合成、顏色分級(jí)與調(diào)色以及音頻工作站等模塊組成，提升了超高清電視節(jié)目制作效率[4]。

5G+4K/8K超高清視頻在廣播電視節(jié)目領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷深化。以北京冬奧會(huì)轉(zhuǎn)播為例，中央廣播電視總臺(tái)踐行“5G+4K/8K+AI”戰(zhàn)略，運(yùn)用AI時(shí)間切片系統(tǒng)、“獵豹”系統(tǒng)、魚(yú)竿攝像機(jī)、4K超高清特種攝像設(shè)備、AR虛擬植入技術(shù)以及沉浸式音頻制作，帶給觀眾超高清、全景沉浸式視聽(tīng)體驗(yàn)；設(shè)置《大咖陪你看》《一起看冬奧》《C位看冬奧》《前方高能》等欄目，助力“百城千屏”和“科技冬奧”。

以中央廣播電視總臺(tái)2021年春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)為例，在“5G+4K/8K+AI”戰(zhàn)略指導(dǎo)下，節(jié)目實(shí)現(xiàn)超高清一體化協(xié)同制作，通過(guò)多渠道協(xié)同分發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)多終端互動(dòng)呈現(xiàn)與全媒體精準(zhǔn)傳播。節(jié)目利用“云錄制+云互動(dòng)”方式實(shí)現(xiàn)觀眾與演員的隔空互動(dòng)，以創(chuàng)意表演《牛起來(lái)》、周杰倫演唱歌曲《莫吉托》、意大利歌手安德烈·波切利演唱歌曲《我的太陽(yáng)》《抱緊我》為例，這些節(jié)目通過(guò)云技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)的演員跨時(shí)空共同出現(xiàn)在春晚舞臺(tái)，帶給觀眾云端視聽(tīng)盛宴。2021年，春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)首次實(shí)現(xiàn)8K超高清試驗(yàn)頻道直播。中央廣播電視總臺(tái)聯(lián)合四大通信運(yùn)營(yíng)商，在全國(guó)30多個(gè)8K超高清大屏以及8K電視機(jī)同步播放，帶給觀眾超高清、沉浸式、智能化的視聽(tīng)體驗(yàn)。

2.3 5G+4K/8K的IP化播出

各廣播電視臺(tái)積極落實(shí)4K先行，兼顧8K發(fā)展計(jì)劃，5G及4K/8K超高清時(shí)代的到來(lái)，給傳統(tǒng)廣播電視臺(tái)播出系統(tǒng)帶來(lái)一定的影響。5G高速率、大帶寬、低時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)切片及邊緣計(jì)算等技術(shù)能夠滿足4K/8K超高清視頻的性能需求[5]。廣播電視播出業(yè)務(wù)的IP化、虛擬化、云化具備強(qiáng)大的信號(hào)承載力，系統(tǒng)拓展性較強(qiáng)，基于5G+4K/8K的IP化播出系統(tǒng)成為諸多廣播電視臺(tái)的選擇?；?G+4K/8K的IP化播出系統(tǒng)包括播出業(yè)務(wù)平臺(tái)、信號(hào)處理平臺(tái)及監(jiān)看處理平臺(tái)等。4K/8K超高清視頻的發(fā)展，對(duì)廣播電視臺(tái)傳輸與播出提出更高的要求，IP技術(shù)能夠支持多個(gè)超高清播出系統(tǒng)。以廣東廣播電視臺(tái)為例，2020年建成SDI+IP混合播出系統(tǒng)，保證了超高清廣播電視節(jié)目的順利播出。

2.4 5G+4K/8K的超高清收錄

基于5G+4K/8K的超高清收錄系統(tǒng)具備超高集成度、穩(wěn)定性，能夠?qū)崿F(xiàn)多路4K/8K信號(hào)的多碼率穩(wěn)定收錄，向全面IP化發(fā)展，能夠滿足廣播電視節(jié)目錄制、體育賽事、大型文藝晚會(huì)等多場(chǎng)景的超高清、多機(jī)位同步錄制。系統(tǒng)包括集中管理、邊采邊編、多通道組合錄制等模塊。超高清收錄系統(tǒng)能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理演播室現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)信號(hào)，對(duì)于一些時(shí)效性要求較高的節(jié)目，如果采用傳統(tǒng)的錄制完成后制作流程，會(huì)錯(cuò)過(guò)最佳播放時(shí)間。超高清收錄系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)邊采邊編，錄制與編輯同時(shí)進(jìn)行。超高清收錄系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多通道組合錄制，如演播室收錄、移動(dòng)收錄、云收錄等。多通道收錄包括控制單元、收錄單元和存儲(chǔ)單元，收錄設(shè)備一般有嵌入式收錄設(shè)備、服務(wù)器式收錄系統(tǒng)，具備多路信號(hào)同步采集、兼容多種非編文件格式錄制特點(diǎn)，支持多種存儲(chǔ)介質(zhì)、支持文件自動(dòng)分段、支持音頻的加嵌，能夠有效提高后期制作效率。

2.5 5G+4K/8K的便攜直播

基于5G+4K/8K的便攜直播以5G+4K/8K超高清背包為核心，結(jié)合超高清聚合網(wǎng)關(guān)、4K/8K視頻矩陣、4K/8K解碼器等配套設(shè)備。以5G+4K/8K超高清便攜式背包為載體，將直播現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)超高清編碼、加密，通過(guò)5G鏈路將信號(hào)傳輸至5G+4K/8K的超高清制作平臺(tái)，完成后續(xù)節(jié)目的生產(chǎn)制作?；?G+4K/8K的便攜直播能夠充分發(fā)揮5G無(wú)線傳輸技術(shù)的移動(dòng)性?xún)?yōu)勢(shì)，滿足多種移動(dòng)狀態(tài)下的4K/8K超高清直播傳輸需求。5G+4K/8K超高清背包適用更多移動(dòng)直播與特殊場(chǎng)景。5G+4K/8K便攜直播能夠帶給觀眾節(jié)目制作級(jí)的4K/8K直播內(nèi)容，借助5G高速率、大容量、低時(shí)延等特點(diǎn)，能夠有效保證傳輸可靠性，實(shí)現(xiàn)多地直播互動(dòng)、云直播傳輸?shù)葓?chǎng)景應(yīng)用。5G+4K/8K便攜直播便于移動(dòng)素材拍攝采集，滿足超高清素材編碼回傳、賽事直播、經(jīng)典時(shí)刻抓拍等，帶給用戶多視角直播體驗(yàn)。5G+4K/8K便攜直播目前被廣泛應(yīng)用于廣播電視領(lǐng)域，如咪咕視頻第十四屆咪咕匯，作為全球首個(gè)5G+4K/8K+云直播技術(shù)的文藝盛典，是5G+8K超高清直播第一次大型商用，采用“1+1+N直播”的模式，帶給觀眾高色域、高清晰度、高亮度、高對(duì)比度的視覺(jué)盛宴。

3 結(jié) 語(yǔ)

5G+4K/8K超高清產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，為人們呈現(xiàn)出更真實(shí)、更清晰、更具沉浸感的體育賽事、舞臺(tái)表演與大型互動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)。5G+4K/8K超高清視頻的發(fā)展也推動(dòng)了電視媒體制播體系的迭代升級(jí)，基于5G+4K/8K前端制播設(shè)備、超高清制作、IP化播出、超高清收錄及便攜直播發(fā)展迅速，推動(dòng)了4K/8K超高清電視節(jié)目產(chǎn)能提升，也為觀眾帶來(lái)高質(zhì)量的4K/8K超高清電視節(jié)目視聽(tīng)體驗(yàn)。