5G+4K/8K多場景現場直播在廣播電視工程中的應用

苑躍科

（濱州市新聞傳媒中心，山東 濱州 256600）

0 引 言

2019年，中央廣播電視總臺提出“5G+4K/8K+AI”重要戰略，經過三年發展，取得了一系列成果，并于2020年、2021年陸續舉辦中央廣播電視總臺“5G+4K/8K+AI”戰略發展成果展。“5G+4K/8K+AI”戰略成果為其他廣播電視單位的業務開展提供了平臺、技術、理念等支持。在5G商用與超高清視頻發展背景下，泛媒體領域專業產品與服務提供商紛紛推出5G+4K/8K相關產品，如中科大洋公司推出5G+4K/8K融媒演播直播解決方案、5G+4K/8K超高清制作系統等，索貝公司推出5G+4K/8K網絡化收錄制作系統、5G+4K/8K超高清制播系統等，如4K花園5G+8K+VR直播系統、5G+8K實時內容遠程制作系統，當虹科技公司推出5G+4K/8K遠程制作系統、5G+4K/8K多場景現場直播系統。本文以當虹科技的5G+4K/8K多場景現場直播系統為例，對5G+4K/8K多場景現場直播在廣播電視工程中的應用展開深入分析。

1 5G+4K/8K多場景現場直播關鍵技術

1.1 5G

5G即第五代移動通信技術（5th Generation Mobile Communication Technology）。2019年6月，中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電獲得5G商用牌照。經過3年多的發展，5G在技術標準、政策支持、組網模式、應用場景、基礎設施、創新生態等領域發展迅速[1]。工業和信息化部數據顯示，截至2022年11月末，我國5G基站總數達228.7萬個。“綻放杯”5G應用征集大賽至今也已舉辦五屆，以第五屆“綻放杯”5G應用征集大賽為例，大賽設置14個區域賽、28個專題賽、1個國際專題邀請賽和1個標桿賽，共收到參賽項目超28 000個，最終48個項目入圍全國總決賽。參賽項目涉及5G智慧果園、5G智能工廠、5G智慧教育、5G智筑消防、5G智慧電力、5G文博元宇宙以及5G智慧倉儲等方面。

1.2 4K/8K超高清技術

4K（3 840×2 160像素）/8K（7 680×4 320像素）超高清技術發展帶來的改變不僅體現在分辨率方面，在光線、質感、人物皮膚、紋理等細節方面都有質的提升，此外還具備高幀率、高位深、廣色域、高動態范圍（High Dynamic Range，HDR）等特點[2]。4K/8K超高清技術在視頻生產、網絡傳輸、終端呈現、核心元器件、平臺服務等方面持續發展，行業創新應用方面主要包括廣播電視、文教娛樂、工業制造、安防監控、醫療健康及智能交通等領域。以廣播電視行業為例，5G+4K/8K+AI重塑超高清電視制播體系，在北京冬奧會、中央廣播電視總臺春節聯歡晚會、全國兩會等活動中成熟應用。4K/8K攝影機、攝像機、8K采編播系統、8K非線性編輯系統、5G 8K轉播車、8K編解碼芯片、8K圖文字幕包裝系統、8K監視器等產業與產品發展也推動了4K/8K超高清技術服務和系統集成應用[3]。

2 5G+4K/8K多場景現場直播在廣播電視工程中的應用

2.1 方案簡介

5G具備大帶寬、低時延、高速率等優勢。在超高清視頻傳輸過程中，5G技術的運用，能夠為廣播電視單位提供高質量、低延時、全鏈路的傳輸方案[4]。當虹科技5G+4K/8K多場景現場超高清直播系統，為廣播電視單位超高清現場直播提供了解決方案。5G+4K/8K多場景現場直播架構如圖1所示。中心平臺由5G背包接收器、收錄設備、快編設備、監看設備、媒體內容管理設備等組成。三條鏈路完成拍攝、編碼、傳輸等工作，主要設備有VR攝像機、VR縫合處理服務器、VR編碼器、4K/8K轉播車、4K/8K編碼器、5G背包、交換機、5G CPE及基站等[5]。

圖1 當虹科技5G+4K/8K多場景現場直播系統架構

2.2 核心優勢

當虹科技5G+4K/8K多場景現場直播系統的核心優勢如下。

（1）一站式解決方案。當虹科技5G+4K/8K多場景現場直播系統為廣播電視單位提供了一站式解決方案，支持傳輸、編碼回傳、多格式接收、解碼監看、演播室包裝、多屏分發、安全切播、收錄、后期制作等各環節，滿足現場直播業務的多樣化場景需求。

（2）依托人工智能實現多終端高質量覆蓋，在AI技術支持下，通過智能識別與深度學習，滿足5G+4K/8K多場景現場直播視頻增強、智能編碼、HDR/SDR轉換等需求，實現電視屏、手機屏、PC屏多終端高質量播出與覆蓋，為終端用戶帶來超高清、三維全景視覺盛宴。

（3）超低延時穩定傳輸。系統依托5G通信技術，實現大帶寬、低時延、高速率傳輸，支持多場景直播現場超低延時編碼與回傳，在保障高質量直播畫質基礎上，將延時降低至秒級。5G+4K/8K多場景現場直播支持安全可靠傳輸（Secure Reliable Transport，SRT）協議穩定傳輸，有效解決網絡抖動問題，保障直播現場傳輸穩定性與播出流暢度。

（4）支持全鏈路4K/8K HDR，通過4K/8K編碼器、4K/8K轉播車等保障多場景現場直播的全鏈路4K/8K HDR、60 fps、BT.2020寬色域、10 bit量化、HLG/PQ/動態HDR，給用戶帶來等更高技術格式、更新應用場景、更美視聽體驗。

（5）高安全播出。5G+4K/8K多場景現場直播系統采用主備雙鏈路架構，主備鏈路獨立運行，主備信號可交叉使用，具備多級自動備份、主動延時、素材墊播、直播流墊播等功能，實現多級播控，確保多場景直播的安全播出。

（6）支持三維聲超高清直播，支持多種主流三維聲格式。系統支持三維聲+立體聲雙制式播出，帶給終端用戶極致的視覺觀賞體驗與聽覺三維享受[6]。

2.3 應用場景

5G+4K/8K多場景現場直播系統在廣播電視領域有豐富的應用場景，被廣泛應用于廣播電視臺跨年晚會、綜藝晚會現場直播、大型體育賽事現場直播、體育版權IP直播運營以及5G+超高清重點實驗室建設等領域。以2020年12月《神武4·動感地帶第十四屆音樂盛典咪咕匯》為例，作為全球首場5G+4K/8K+XR云演藝盛典，當虹科技5G+4K/8K多場景現場直播系統為演藝活動提供5G+8K全鏈路支持，通過8K雙鏈路完成信號傳輸，能夠在1 s內完成專線和5G網絡直播流實時切換，為用戶提供高質量8K畫質，確保傳輸信號的穩定性，全程穩定率達100%[7]。移動端采用120 fps實時算法，確保移動端畫質流暢度，為4K影院用戶提供高度臨場感的視聽享受。以北京冬奧會為例，北京冬奧會開閉幕式直播和重要賽事轉播過程中，5G+4K/8K多場景現場直播系統為用戶呈現史上“最清晰”冬奧會、“最沉浸式”觀賽體驗，為用戶打造了冰雪項目交互多維度觀賽體驗。

3 結 語

4K/8K超高清已成為廣播電視發展的重要方向。《廣播電視和網絡視聽“十四五”發展規劃》明確提出了“十四五”期間廣播電視和網絡視聽提升高清/超高清節目技術質量的發展目標，在中央廣播電視總臺“5G+4K/8K+AI”戰略支持下，當虹科技5G+4K/8K多場景現場直播系統為超高清視頻采集、傳輸、播放、超高清直播等提供了示范應用經驗，為廣播電視單位超高清多場景現場直播提供參考，推動廣播電視向4K/8K超高清轉型升級。