摘?要：我國體育事業(yè)不斷繁榮發(fā)展，再加上網絡視聽供給側結構性改革，5G等新技術的發(fā)展，為創(chuàng)造高新視頻新服務新業(yè)態(tài)提供機遇。本文針對高新視頻在運動比賽中的應用，研究5G技術在運動比賽中的具體應用，并提出相應的5G專用網絡技術適應方法，為運動比賽的現場轉播和觀眾服務等方面的研究奠定基礎。

關鍵詞：5G高新視頻；大型體育賽事活動；應用措施

通過結合互聯網技術和4G技術，有利于提高移動互聯網發(fā)展水平，并且形成各種多媒體形態(tài)，這些都使得媒體業(yè)的市場規(guī)模比以前大幅擴張，并且增速很高。但是因為網速和帶寬等因素的影響，目前的媒體市場很難進一步發(fā)展。為了保持觀眾的注意力，傳統的電視已經開始采用4K、8K的UHD策略來提高觀眾的收看質量，但是因為網絡容量是有限的，當前只能在獨立的頻道中才可以實現這些策略。當前的網速會限制VR技術的應用，盡管VR技術具有很大的發(fā)展前景，但是因為對網速等方面的高需求，目前還無法實現規(guī)模化和商業(yè)化。網絡紅利增長放緩的深層原因，在于通信技術的進步無法為其帶來充分的推進力。而利用5G技術可以有效解決上述問題，尤其在大型體育賽事活動的應用方面具有顯著優(yōu)勢。

一、概述高新視頻在體育賽事中的需求

（一）傳統直播方式的局限性

1.傳統直播無法滿足多元化內容需求

網絡技術的發(fā)展，逐漸改變了人們的生活方式，人們接觸的媒介也越來越多，面對的選擇也更加豐富，也因此突出了傳統直播轉播模式的不足之處，例如，傳統直播模式無法為觀眾呈現出多個視角的賽事，不利于受眾全面了解賽事進展和賽事細節(jié)，也無法實時回放短視頻等，因此無法長久地吸引觀眾的注意力［1］。

2.單一屏面轉播方式無法滿足沉浸式觀看需求

觀眾是大型體育賽事的受眾，為提高觀眾的參與感，需要增強大型體育賽事的互動體驗感。而傳統的直播模式，無法滿足觀眾想要進行交流、互動的需求，也不能提高觀看比賽的樂趣與可玩性，不利于提高增強觀眾的體驗感，從而降低整體賽事的收視率。

3.傳統導播視角無法滿足觀眾個性化觀看需求

在傳統的比賽中，因為導播的視角和站位的原因，絕大多數的觀眾都無法看到比賽中的精彩鏡頭和細節(jié)。各大場館及賽事主辦方均在不斷地進行現場及線上娛樂方式的革新，即由線上的方式來彌補及加強現場的感受。在5G的幫助下，觀眾可以在第二個屏幕上，自由觀看、自由放大。如果觀眾想要了解比賽中的進球、犯規(guī)等細節(jié)，可以在任何時候轉動屏幕角度，將屏幕放大，以獲得更多的細節(jié)信息［2］。

（二）典型高新視頻對傳輸碼率的需求

1.超高清對傳輸碼率的需求

為了切實提高觀眾的體驗感，增強畫面的感染力，需要不斷發(fā)展超高清技術。尤其是高解析度技術，可以使圖像的層次性更加豐富，圖像的細節(jié)更加精細，使圖像具有更強的三維空間和立體感。高的幀數，可以保證動作的平順，避免“拖影”，HDR（高動態(tài)范圍）可以讓人看到更純粹的顏色，而且可以展示出亮度變化的細節(jié)，呈現出更加立體的畫面。隨著色彩深度的增加，可以獲得的顏色也會變得更多，也可以更好地表現出灰階層次過渡，有利于更好地顯示出暗場。

由于編碼器的使用和對數據的需求都不一樣，因此對數據的速率有很大的影響。在目前的主流H.265（壓縮率350～1000）下，4K視頻的傳送率在12～40Mbps之間，8K視頻的傳送率在48～160Mbps之間。隨著5G技術的發(fā)展，4K的視頻數據和8K的數據流都將得到有效地解決［3］。

2.VR體驗對傳輸碼率的需求

利用VR技術可以全面覆蓋受眾視野，并且為用戶提供虛擬視覺信息，給使用者一種“身臨其境”的體驗。這種全神貫注的感覺，就像是人類的眼睛一樣，按照行業(yè)調查，普通人的眼睛在1°的角度下，只能看到60個像素。目前，較為清晰的VR體驗是8K，通常需要100M以上的比特率，而且對受眾的終端設備提出較高的要求，要做到支持4K。當前FOV技術應用率更高，這項技術通過VR播放器獲取視場角的分片內容，這樣降低對終端設備的要求，方便受眾觀看賽事，降低各方面條件的限制。

在5G時代到來之前，VR技術的終端已經成型，但由于網速和延遲的原因，觀眾們很難享受到更好的體驗。而5G技術的出現，將徹底解決這一問題，同時降低了VR設備的延遲，降低了用戶的視覺疲勞，提高了用戶的體驗感。美國NBC曾在2016年里約奧運會上進行過一次虛擬實境的現場實況轉播。根據數據顯示，當前已有63%的主要電信運營商采用了虛擬現實技術。2019年CBA聯賽決賽廣東隊與新疆的第2場球賽，采用5G的傳輸方式，可以讓沒有到球場的觀眾，在VR設備上享受到身臨其境的感覺。CBA總決賽的常規(guī)拍攝機位一共有14個，這一次新增了3個VR直播機位：主隊視角、客隊視角以及中立視角，這樣可以確保用戶能夠全面地體驗到比賽現場。在這一次的VR直播中，數據的傳輸是非常平穩(wěn)的，它的時延要比電視直播更好。此外，它還同時完成了VR的社交語音對話，以及招手表示等功能，因此受到了廣大用戶的好評。

二、5G高新視頻在大型體育賽事活動中的應用

（一）總體應用思路

綜合利用5G技術和AI視覺以及VR技術等，可以應用于多屏幕和多視角等場景，全方位展示出不同賽事和不同場館的實際情況，全面聯動靈活拍攝和實時傳播以及云端部署等工作，打造出智慧型觀賽模式，為觀眾提供優(yōu)質的服務，使其可以靈活性地選擇比賽內容和觀賽方式，優(yōu)化觀眾體驗，提高體育行業(yè)的科技水平［4］。

1.體育場館精品網絡全覆蓋

（1）全館覆蓋5G網絡。（2）提供媒體云服務，聯合利用云服務和媒體網絡等，通過加密推流，可以安全地上傳直播流，避免篡改內容。

2.全面升級賽事直播、轉播、制播技術

（1）VR全景。（2）自由視角，在10s以內生成虛擬視角和精彩瞬間。（3）實現超高清多機位和多視角，多機位的視頻誤差在10ms以內。（4）實現網絡協同和雙邊加速，起播階段的時延在2s范圍內［5］。

3.多屏互動個性化觀賽體驗

（1）多屏、多地觀看：利用5G專線網絡，利用各種呈現端可以在各地觀看賽事，在最大程度上滿足觀眾的需求。（2）實現觀看角度的個性化：利用多角度超高清攝像頭，觀眾可以根據自身需求合理選擇頁面樣式，突出賽事體驗的個性化。（3）超清超新觀看體驗：綜合利用5G技術和8K超高清技術以及VR技術等，創(chuàng)新采編播模式，優(yōu)化色彩畫面呈現效果，提高觀眾觀賽過程的真實感。

4.提供高程高水平服務

（1）設備：針對工作中利用各種設備均可實現應急備份。（2）網絡：通過利用5G專線網絡，落實雙路由保障，提高不同場景運行的穩(wěn)定性，降低故障發(fā)生率。（3）人員：針對關鍵設備和鏈路，安排專業(yè)人員值守［6］。

（二）5G高新視頻直播場景

1.5G+8K超高清直播場景

在賽場內部安裝8K攝像機，通過8K攝像機采集畫面，將多個視頻流集中到導播設備上，自動進行幀間的同步處理，保證了畫面的流暢，然后通過導播編輯和畫面制作，將這些視頻流轉化為一條PGM線，然后將這些PGM線發(fā)送到8K編碼器上，對這些PGM線進行編碼，然后通過5G和千兆網絡，將這些PGM線發(fā)送到終端。在8K大屏幕上，觀眾將能以更高的清晰度，更好地感受到這場賽事，不放過每個精彩的細節(jié)鏡頭。例如利用傳統的直播和轉播方式，用戶無法清楚地看到很多細節(jié)鏡頭，但是利用在8K超高清直播場景中，受眾可以清晰地看到運動員的表情和動作等，有利于幫助受眾更好地理解運動的要求，例如，在觀看體操賽事的過程中，可以幫助受眾觀察動作的標準度。又如在乒乓球運動中的5G+8K超高清直播場景下，觀眾可以清晰地看到乒乓球運動過程，使其更加了解這項運動，并且開始熱愛運動。

即時回看系統，有利于開展視頻助理裁判。目前，很多運動比賽都引進了視頻助理裁判。比如在足球賽中，因為足球場很大，所以在賽場上，裁判很可能會忽略某些細微之處，從而導致失誤。有了VAR技術，就能大大降低誤判的概率，讓這場比賽變得更為公正。在一個密閉的房間里，他們用8K的攝像頭，對比賽進行現場直播。一旦有錯誤的判罰，視頻助理裁判就會第一時間向主裁判匯報。運動解析系統可以進行高清晰度的慢動作回放，而且可以集中采集各種靜態(tài)的畫面。通過動態(tài)解析系統，解說人員可以對比賽中出現的畫面做出較好的戰(zhàn)術解析，為觀眾提供更加直接地感受。

2.5G+8K?VR多機位全景直播場景

在賽場上，技術人員可以布置大量的8K?VR設備，并且將多路VR設備進行協調處理，然后發(fā)布到各個平臺上，可以綜合利用各種視角的方式向觀眾呈現出比賽的精彩畫面，將不同于傳統的VR設備，沉浸式的VR設備，讓觀眾能夠更好地感受到選手的風采。視場地情況，可在拍攝場地內部署制作，或在云上部署制作［7］。

3.5G+多視角場景

通過對多個鏡頭的采集，并經過導播剪輯、實時處理后，將PGM混合流和裁判、觀眾、全場、特寫、慢鏡頭回放等多個鏡頭，通過5G+千兆的網絡，傳送到直播平臺上，讓觀眾可以在同一個屏幕上看到多個角度的比賽。觀眾可以自由地切換畫面，這樣他們就可以看到整個比賽的全貌，也可以把握每個細節(jié)。

4.5G背包場景

在一些場合不適合布置攝像機，不利于更好地傳播賽會，而基于5G直播背包的編碼與編碼技術，以及5G無線通信系統的超高帶寬特點，可以實時直播賽事進展，而且5G背包場景的拍攝模式具有靈活性，可以降低場館等客觀因素的制約，這樣可以更容易地將運動員的精彩時刻記錄下來，而且可以提高移動采訪水平。在大型體育賽事中，通常是利用5G背包場景補充固定機位的視頻源，通過利用多個渠道輸出視頻，方便觀眾選擇不同的觀看方式［8］。

5.5G+自由視角場景

依據賽場的具體狀況，將30～72個攝像頭分布在賽場周圍，負責對賽場進行錄像收集，有利于掌握豐富的賽事信息。邊界預處理服務器可以同步預處理不同通道的視頻流，隨后通過5G專用網絡向云端傳送，通過AI處理之后，可以獲得自由視角的視頻流，隨后超高清視頻平臺可以合理管理和分發(fā)自由視角的視頻流，從而保障自由視角直播的穩(wěn)定性和流暢性，為受眾提供優(yōu)質的服務，而且還可以獲得點播體驗。觀眾可以結合實際情況選擇通過電視屏幕或者手機屏幕等觀看賽事，降低了時間和空間的限制性，提高了賽事收看過程的自由度。觀眾在觀看賽事的時候可以隨時改變自己的視角，享受到比賽中的每一個精彩時刻。并且可以即時拍攝“精彩瞬間”?；诋斍暗募夹g發(fā)展及裝備條件，可以將云AI的轉碼生成過程集成到圖像獲取的局部邊界，并將其應用于圖像獲取的局部邊界。

（三）5G定制專網技術適配

重大的體育比賽，特別是國際性的比賽，將會展現出一個城市甚至一個民族的綜合力量。比賽的直播，不僅要將比賽的場景完全展現出來，還要展現出對體育強國的技術支持，而且還是一場具有政治性的比賽，因此需要做好網絡保障工作。為了滿足視頻流的帶寬要求，在最大程度上減少時延，在直播過程中需要利用專用網絡，并且提供定制化的服務［9］。

在視頻回傳過程中可以使用OTN等專用的模式，有利于保證網絡的安全。如果要求拍攝過程具有較高的移動性和靈活性，或者某個直播場景不方便布置網線，那么適合利用5G定制專用網絡，可以保障直播過程的穩(wěn)定性，避免出現中斷的問題。例如，超級上行將4G頻率資源充分地利用起來，采用TDD/FDD協同、高低頻互補的上行增強技術，借助終端的上行選擇發(fā)送功能，根據信道狀況進行選擇性發(fā)送，從而提高上行覆蓋和速率。再比如，針對5G專用網絡，為了滿足大的視頻上行的需要，可以適當地增加上行時隙的比重，來實現提升上行信號處理的能力，進而提升傳輸速率。尤其需要指出的是，不同的場景視頻標準對于上傳的速率的要求具有較大的差異性，因此需要逐個滿足。

可以在比賽場地周圍，部署拍攝、制作、存儲等方面的邊緣平臺，通過對視頻進行制作和加工，以減少路由遷移和延遲。對于現場收看的服務，利用邊界處理及分布系統，實現8K、VR/AR等高寬帶服務的局部轉移，以減少服務與用戶間的間隔。在用戶收看方面，可以通過5G專用切片和千兆光纖網絡來保證收看的安全。例如，針對5G移動終端，可以利用5G專用切片、下行多載波聚集等技術，為用戶帶來全方位的高速可靠的移動網絡服務，優(yōu)化受眾的觀看體驗。對于固定屏幕、電視屏幕等觀眾，可以利用千兆光纖網，為觀眾帶來高質量的電視屏幕和更多的感受。

結語

本文分析了5G高新視頻在大型體育賽事活動中的應用，對于實際工作起到參考作用，在體育賽事互動中，利用5G技術打造出的多樣化的觀賽場景，讓觀眾可以沉浸式地體驗賽事，獲得優(yōu)質的服務。

參考文獻：

［1］周耿民.廣電5G高新視頻技術應用研究［J］.電視技術，2022，46（12）：13.

［2］韓丹，王帥.5G高清視頻通話在接警調度中的應用［J］.電信快報，2022，616（10）：2426.

［3］龐然.廣電5G高新視頻技術發(fā)展探討［J］.網絡安全技術與應用，2022，261（09）：105106.

［4］梁海坤.廣電5G高新視頻技術發(fā)展探討［J］.廣播電視網絡，2021，28（11）：3537.

［5］馮喆.5G高新視頻園區(qū)的趨勢研究與規(guī)劃建議［J］.新型工業(yè)化，2021，11（10）：157159.

［6］王學哲，姜里，李蓉，等.5G高新視頻AI智能剪輯平臺建設及場景應用［J］.廣播與電視技術，2021，48（08）：3237.

［7］許步揚，汪滟，崔賢浩，等.基于5G的自由視角交互直播視頻方案的設計與實現［J］.廣播與電視技術，2021，48（07）：1417.

［8］周淑儀.5G語境下傳統媒體視頻化布局與轉型路徑探討［J］.新聞研究導刊，2021，12（13）：1719.

［9］熊凱莉.5G時代背景下互動視頻發(fā)展現狀研究及展望［J］.互聯網天地，2021（05）：4045.

作者簡介：馬云龍（1980—?），男，漢族，天津人，本科，研究方向：數字媒體、視覺科技與應用。