4K超高清視頻采集傳輸技術在5G平臺中的運用

鄭革

摘 要：近些年，隨著網絡傳輸技術的發展，超高清視頻行業也實現了高速發展，在娛樂、監控等方面實現了廣泛運用。5G技術的發展加速了4K超高清視頻采集傳輸的速率，為4K超高清視頻產業的發展提供了非常重要的技術支撐。基于此，本文就4K超高清視頻采集傳輸技術在5G平臺中的運用進行了探析。

關鍵詞：4K超高清;視頻采集傳輸技術;5G平臺

超高清視頻行業一直以來是一個獨立的重要的領域，5G把這個領域同其他領域有機的聯系起來，成為一個廣泛的與我們的生活息息相關的廣大的空間，5G攝像機的出現更是這個行業來了一個巨大的騰飛。

1 超高清視頻行業的發展歷程

在超高清視頻行業領域，90年代初，設備都是有線視頻傳輸設備，信號是模擬視頻信號，而且所有設備都是進口的，我們生產不了成像設備攝像機等，直到90年代后期，我們才開始組裝視頻傳輸設備、攝像機等，但圖像處理芯片全是進口的，主要是日本索尼夏普韓國三星等，我們只有外殼、線纜、燈板等配件，那時超高清視頻行業設備價格高，一臺設備幾千元幾百元，大部分利潤都被國外公司賺走了，我們自己的企業只賺了可憐的加工費。這種狀況維持了十幾年，直到2010年前后，我們才開發出了自己的芯片，是華為的海思，沒錯是國產海思芯片，橫空出世，顛覆了行業，使攝像機的價格降到了100多元，甚至幾十元。在這一時期，超高清視頻行業領域一直是有線模擬設備主導，但有線模擬設備有兩個致命缺點，一是圖像分辨率太低，最高1200線，相當40萬像素。二是易受到干擾，因為是模擬信號，極易受到高頻信號的干擾，使圖像不清晰。有這兩個缺點，滿足不了社會的發展以及人民對美好生活的需求，因此注定會被淘汰的。在淘汰有線模擬攝像機的過程中，華為的海思芯片公司和海康威視強強聯手，在極短的時間，三年左右，推出了100萬、130萬、200萬像素的數字高清攝像機，而且價格極低，和有線模擬攝像機價格差不多，直接導致很多模擬攝像機廠家都關門倒閉，很多國外巨頭，如松下、索尼、三星等，在有線模擬階段，在我國內開設了很多工業園區，也紛紛撤離。整個超高清視頻行業領域，成就了我們幾個大的公司，如海康威視、大華等等，技術和市場都是我們的企業主導，市場占有率，國內企業從90年代初的0%達到90%以上，這個過程大約用了不到20年。這僅僅是開始，海康威視和大華相繼又推出了300萬、400萬、500萬、600萬像素攝像機，4K800萬也大規模應用，1000萬像素都已經出來了，這個過程也就用了兩年，真正體現了中國人的智慧，中國人的速度，也使超高清視頻行業領域跑在了世界的前面，處在領先的位置。

幾乎同一時期，無線高清數字攝像機也開發出來了，無線數字高清攝像機又分為Wi-Fi無線高清攝像機和4G無線高清攝像機，由于網絡的普及，無線網絡的全覆蓋，Wi-Fi無線數字高清攝像機得到迅猛的發展，它有很多優勢，不用布線，安裝簡單，成本低，接上電源，連接到無線路由器上就能工作了，認為幾乎家家都有無線路由器，所以Wi-Fi無線數字高清攝像機發展非常快，對超高清視頻行業系統普及到家庭做出了貢獻。

有很多場合沒有網絡，沒有Wi-Fi，但要監控，要遠程監看，有線數字高清和Wi-Fi無線數字高清都做不到了，這時4G無線高清數字攝像機走進超高清視頻行業的舞臺，4G無線高清數字攝像機的出現解決了無網絡、無Wi-Fi，甚至加上太陽能可以解決無電的情況下，實現遠程監控，它提供了完美的解決方案，但由于4G自身的缺點，帶寬低、速度慢、目前還做不到無償使用，因此現階段它僅用于一些特殊的領域，沒有大規模的發展和普及，因此它目前只是在打基礎，為迎接5G的到來積累經驗，而5G的出現將解決4G的所有問題，5G無線數字攝像機不僅能取代4G，而且隨著科技的發展，也會取代有線數字高清攝像機，并向其他行業融合發展，形成一個萬物互聯的5G時代。

5G在傳統的超高清視頻行業系統中的應用，雖然5G數字高清攝像機現在還沒有出現，但不會多久，隨著5G的普及和發展，5G數字高清攝像機機會爆發式的增長，由于5G優勢，它會和數字高清攝像機完美融合，解決了有線數字高清攝像機施工難、造價高、視頻信號有延遲的難題，也解決了Wi-Fi無線攝像機穩定性差、容易掉線、圖像延遲等問題，更是對4G無線數字攝像機的大提升，5G的帶寬速率完美的實現了高清數字視頻信號的傳輸，將來的超高清視頻行業領域的發展方向是5G無線高清攝像機云存儲云計算的大數據時代。安裝極其簡單，一臺5G無線數字高清攝像機自帶獨一無二的二維碼，插上電源，攝像機自動和云存儲的平臺聯通，高清數字信號自動儲存，通過云計算把人、車、物等等各類信息自動分類，形成大數據，供人們檢索使用。只要一部手機，或其他有關設備，掃一掃攝像機上的二維碼，云服務上的所有攝像機所儲存的各類信息一目了然。

比如，在5G之前，醫療超高清視頻行業主要是有線數字高清監控，主要是監控記錄醫生在手術過程中的細節，通過回放視頻，供教學科研學習使用，也通過有線網絡供遠程觀摩學習，由于網絡的延遲，看到的圖像是滯后的，不是實時的，雖然延遲只有幾秒甚至幾微妙，但是人命關天，不能有一點含糊，所以進一步發展受到了限制，而5G的發展徹底改變了超高清視頻行業在醫療領域的應用，它可以遠程實時監控，遠程控制，遠程實時診斷醫療，甚至遠程遙控手術都能做到，使這個行業的庸醫受到極大的壓力，弄不好會淘汰出局，而技術高超的醫生會發揮更大的作用，通過遠程醫療，省事、省力、快捷有效地為人們服務。

2 5G背景下4K超高清視頻采集傳輸技術的應用

技術人員在構建4K超高清視頻采集體系時，為保障其能夠平穩運行，在設計初期需要通過以主體剖析與客體評估相結合的方式，來保證視頻采集結果的無誤。這就要求技術人員需要準確對視頻流傳輸速度進行掌握，在發現問題時及時的制定對策并迅速解決，根據出現問題的原因進行深入剖析，確定傳輸故障出現的具體原因并記錄整理，使視頻流可以保證平穩的傳輸速度。

2.1 對于HTTP/TCP協議傳輸性能的監測技術

HTTP/TCP協議不僅是保護受眾使用4K超高清視頻可靠性的重要內容，同時也對保障視頻流質量監測技術體系安全性起到關鍵作用。由于協議可以對損傷文件進行及時修復，所以在視頻進行傳輸時如果出現損傷文件，用戶協議就能夠快速修復以保證視頻傳輸效率。雖然修復文件需要耗費時間，但受眾在下載文件時也需要一定的時間，因此在二者時間相抵的過程中，受眾觀看視頻的效果與質量并不會受到很大的影響，所以HTTP/TCP協議能夠對視頻流傳輸效率與質量提供強而有力的保障。在當前我國4K超高清視頻流傳輸技術迅猛發展的時代背景下，受眾在觀看視頻時基本不會出現卡頓的情況，只有在跳轉下個視頻播放時會出現很短的緩沖停頓，因此視覺體驗獲得飛的提升。由于網絡視頻傳輸文件受損情況，與超高清視頻流的傳輸質量之間沒有直接聯系，所以需要技術人員進行對傳統視頻監測手段創新，才能更好監測視頻傳輸質量，從而保障傳輸狀態的平穩運行。這就要求技術人員需要依據4K超高清視頻流傳輸過程的具體分析與特性，在多種評定指標的引導下，建立更高的監測體系，其中各項指標主要分為以下內容：首先，加強對下載吞吐率的重視作為評價指標。其次，以TCP重復包數、失序包、重置數、重傳包比率以及低窗口包數為評價指標。再次，利用重傳包進行差錯恢復，減少網絡丟包比率作為評價指標。最后，當客戶端出現性能問題時，窗口會出現報文限值變低的情況，要求技術人員降低媒體流輸送頻率，以報文窗口限值為評價指標，從而有效保障4K超高清視頻流的傳輸質量。

2.2 CDN服務器性能的監測技術

筆者進行超高清視頻采集傳輸技術的探究時，發現傳輸質量與CDN服務器位置二者間存在著重要聯系。例如技術人員將CDN服務器放置于機頂盒周圍時，IP網絡視頻流傳輸質量非常高，且傳輸效率也會明顯加快，反之將二者距離安排較遠時，則會對IP網絡產生不小的影響。這就要求技術人員在選擇CDN服務器位置時，盡量將其安置在機頂盒周圍，來保證視頻流的傳輸效率與質量，同時技術人員為保證視頻流傳輸質量，也要依據機頂盒性能的實際需要，對CDN服務器進行相應的相應操作設置。因此CDN服務器性能的高低，會對機頂盒的實際要求帶來重要影響，所以技術人員為保證4K超高清視頻流傳輸速度，需要對CDN服務器的具體性能進行詳細的了解與掌握，才能有效提升其傳輸速度。

2.3 優化技術

筆者對4K超高清視頻流傳輸質量進行大量研究后發現，只有構建完善且合理的監測體系，才能有效維護視頻傳輸效率的穩定性，才能使視頻質量監測技術得到更好的應用與發展。所以技術人員需要掌握機頂盒中服務質量（QoS）軟探針的性能，通過故障模擬觀察反應，確定其指標的實際性能，以提高受眾觀看視頻時的實際體驗。

3 5G未來的發展趨勢與展望

5G未來的發展是無法想象的，它實現了物物的實時連接，區塊鏈也以5G為基礎，為超高清視頻行業系統的應用插上了翅膀，超高清視頻行業系統的發展，只會向更高清更實時的方向發展，這就需要圖像的傳送當中，需求更大的帶寬和更高的速率，5G有效地解決了這個問題，使很多不相關的行業、領域、人、車、物等等，通過5G連接在一起，成為一個更大更廣泛的領域。5G我們已經引領世界，按照中國人的智慧，中國人的速度，我們只會越來越先進，同時會引導其他各行各業迅猛發展，在超高清視頻行業、自動駕駛、在遠程醫療、在網絡教學等等領域都發展到世界領先水平，那時我們的國家就會成為世界上最強大的國家，我們的人民會成為世界上最幸福的人民。

4 結語

綜上所述，由于4K超高清視頻的迅猛發展，視頻運營商對其質量監測技術也給予了更多關注。這就需要相關技術人員能夠在意識到4K超高清傳輸質量監控重要性的同時，重視監測技術的應用途徑，并能夠結合實際情況對其進行優化，以保證在帶給受眾更好視頻觀看體驗的過程中，推動我國視頻行業技術領域未來的長足發展。

參考文獻：

[1]齊翼，尹利.4K超高清視頻采集傳輸在5G平臺的應用[J].現代電視技術，2019，214（04）：99-100.