多場景8K視頻實時傳輸方法及系統

洪文生 余明火 尹占江 張曼華

摘 要：對超高清顯示趨勢、5G+8K技術特點、超高清視頻顯示系統方案需求等進行簡單的分析，對基于5G網絡的8K視頻實時傳輸關鍵環節做了論述，重點闡述了基于多機位、多場景的8K視頻流實時采集、傳輸、終端便攜顯示的實現方法及系統。

關鍵詞：多場景；8K視頻流；實時傳輸

*深圳市技術攻關重點項目：重2020N061 8K攝像機圖像處理關鍵技術研發

0 背景

顯示終端的尺寸越來越大，分辨率越來越高已成為趨勢。從近年的數據來看，在2020年市場整體下滑情況下，65英寸（注：1英寸=2.54 cm）逆勢增長；75～77英寸增長1.5倍；國內外超高清銷量占比逐年上升，年復合增長率達到20%以上[1]。8K超高清電視方面，8K電視滲透率相應從2021年0.5%增長到2025年的7%[2]。

而一項技術數據顯示，高質量的8K視頻傳輸需要網絡滿足140 Mb/s以上速率，5G的傳輸速率可達到2 000 Mb/s[3]，滿足8K視頻的傳輸需求。隨著5G的商用，及基于5G網絡的便攜式8K攝像機方案的應用，8K視頻內容短缺問題有望得到緩解，5G+8K的良好應用也將給用戶帶來良好的震撼體驗和臨場感。

從整體情況看，5G+8K超高清視頻顯示領域是技術和市場發展的趨勢和重點。5G、8K在多媒體視頻領域場景應用是5G技術研究的重點之一，而最典型應用場景就是視頻采集（8K攝像機）、5G傳輸、云端處理、8K終端顯示等實現的實時系統方案應用[4]。場景化應用包括單8K攝像機機位的圖像實時顯示，及特定的多場景應用，如職業教育教學，需要實現不同機位、不同場景8K視頻向云端后傳輸，在同一個8K便攜顯示終端顯示，本文將論述多場景實時8K視頻傳輸方法、裝置及控制系統。

1 系統方案的實現

1.1 方案簡述

本方案涉及多場景實時8K視頻傳輸方法、裝置及控制系統，主要包括三大功能，分別為8K視頻采集傳輸端、云端視頻合成管理端和8K終端顯示應用端。

8K視頻采集傳輸端包括8K攝像機、5G傳輸模塊等。8K攝像機對視頻進行采集，編碼壓縮，對視頻信號進行推送；5G傳輸模塊將8K視頻傳輸給云端流媒體服務器。本系統可由多組8K視頻采集傳輸端組成。

云端視頻合成管理端通過RTC等協議接收各組8K視頻采集傳輸端的視頻并進行賬號管理等，根據顯示終端建立的連接和請求推送對應8K視頻采集傳輸端機位拍攝的8K視頻。

8K終端顯示應用端主要包括8K顯示終端硬件系統、客戶端應用、語音系統、交互等，客戶端應用主要實現8K視頻顯示界面管理、視頻預覽、播放等。

1.2 系統方案設計[5]

如圖1所示，系統實現的總體框圖主要包括8K視頻采集傳輸端、云端流媒體服務器、8K顯示終端三大部分；其中8K視頻采集傳輸端包括多組具有相同功能、算法、但地址不同的8K攝像機和5G通信模塊構成的8K視頻采集傳輸端。每個傳輸端可以獨立工作，并配置于相應的場景中。云端流媒體服務器具有接收各8K視頻采集傳輸端視頻、實時合流、云端視頻自適應轉碼等功能。8K終端顯示應用端從云端拉流后的相關音視頻信息。

視頻采集傳輸端主要包括8K攝像機、5G通信模塊組成的便攜式采集傳輸，或由8K攝像機、千兆網組成的采集傳輸系統。圖2所示為具有同樣功能的8K顯示終端的實現框圖，主要包括控制輸入模塊、系統CPU、DSP模塊、5G通信模塊或WiFi模塊、存儲單元、圖像處理單元、8K顯示屏及8K觸控屏組成。其中控制輸入模塊主要是顯示終端的遙控輸入口，可為藍牙、紅外等方式；5G通信模塊或WiFi 6模塊，主要是實現8K視頻音視頻信號的流暢輸入，同時也可為千兆網輸入口，此處的網絡視頻輸入口只要滿足其中一個條件即可，不一定需要同時具備以上接口；存儲單元存儲運行軟件系統、視頻等；圖像處理單元由CPU控制完成視頻解碼、圖像優化等，并輸出給8K顯示屏顯示；8K觸控屏貼附于8K顯示屏上，實現8K顯示終端的觸控功能。

如圖3為系統實現簡圖，多路8K視頻采集傳輸端可認為是圖3中的多機位，即多機位畫面實時傳輸到云端，云端實現多路8K視頻并發，由8K顯示終端拉流應用將對應機位的地址配置好后，實現對畫面的預覽和播放。

8K攝像機內置存儲卡，卡內存儲推流文件，8K攝像機的推流實現流程圖4所示。

云端視頻管理流程如圖5所示，其中讀取請求的地址信息是指顯示終端需要請求顯示的8K采集端對應地址，此處可根據實際開發需要設定，不受限制。

8K顯示終端具有可編輯請求視頻地址的接口，在應用啟動后包括UI層級的主要內容功能如表1。

預覽界面時，系統檢測機位數，根據機位數在顯示界面上自動生成顯示預覽窗口。如選中某一個機位窗口進入時，則對該窗口最大化顯示。多機位預覽、單窗口最大化的效果示意如圖6所示。

2 結束語

通過方案實施可實現多場景8K視頻采集、傳輸和顯示全方案。8K顯示終端在語音、遙控等交互下，實現多路采集組視頻預覽或觀看，可應用于現代職業教育課堂與實訓的互動、8K視頻監控等場景。

參考文獻：

[1] 2021年中國超大尺寸液晶電視市場將保持快速增長[R/OL]. [2021-04-12].http：//www.yejibang.com/news-details- 34894.html.

[2] 2025年中國8K電視市場滲透率有望達到7%.北京商報[N/ OL]，[2021-，5-，10].https：//baijiahao.baidu.com/s id=169934 0623779598480&wfr=spider&for=pc.

[3] 5G網有多快.智能電視網[R/OL].[，2021-，4-，27].https：//n.znds. com/article/41345.html.

[4] 余明火，侯亞榮，王德闖.一種顯示系統：中國.202011205788. 1[P].2020-11-2.

[5] 余明火.視頻傳輸系統和方法：中國.202110140089.1[P].2021- 02-01.

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