5G在廣播電視工程中的應用

張伯陽

（固安縣融媒體中心，河北 廊坊 065500）

0 引言

隨著科技不斷創新升級，各行各業都在尋求新的發展模式。在此背景下，5G應用領域逐漸延伸，特別是在廣播電視工程領域。一方面，5G正在推動廣播電視不斷開辟全新的應用領域，廣播電視節目的呈現方式愈加豐富，一系列技術革新為用戶提供多樣化觀看方式。另一方面，廣播電視工程利用5G高傳輸速率、低延遲等特點，既可以保證視頻以原始質量進行傳輸，又可以提高信號傳輸速率，通過清晰逼真的畫質與實時互動為用戶帶來沉浸式體驗。由此可見，5G與廣播電視的融合發展十分必要。

1 5G概述

5G是最新一代無線通信技術，具有高速數據傳輸、低延遲等特點。5G采用新型空口接口及網絡架構，通過毫米波、亞6 GHz等頻譜資源實現全頻接入，可以靈活管理頻譜，不僅能夠傳輸海量數據，還可提供多樣化服務。5G還采用軟件定義網絡（Software Defined Network，SDN）和網絡功能虛擬化（Network Functions Virtualization，NFV）等技術[1]，支持云管理功能、資源集中分配功能及服務自動化功能，從而降低網絡運營成本及網絡運營復雜度。SDN可以分離網絡控制層與數據層，達到動態配置網絡效果；網絡功能虛擬化可以利用虛擬方式將網絡功能應用到通用服務器，使得網絡功能可以達到快速部署及彈性延展效果，用以高效網絡管理與運維。

2 5G在廣播電視工程中應用的優勢

2.1 提高節目質量

傳統廣播電視信號傳輸需要經過壓縮處理，可能造成不同程度的畫質受損。5G利用高頻譜效率及高頻段優勢避免出現畫面失真現象，其高效傳輸性及穩定性保障原始視頻超高清傳送，可以清晰看到視頻細節，增強直播賽事、節目轉播等觀看效果。5G可以將通信延遲時間降低到毫秒級別[2]，減少視頻播放的卡頓次數，增強超高清視頻的流暢度。因此，利用5G可以減小傳輸時畫質受損概率、縮短通信延遲時間，從而提高節目質量。

2.2 降低流量成本

廣播電視行業傳輸4K/8K超高清畫質的視頻時需要大量通信流量，視頻傳輸時間越長，流量消耗越大。傳統4G通信技術的傳輸速率均值為71 Mb·s-1，而5G傳輸速率的均值可以達到1.4 Gb·s-1，是4G通信技術傳輸速率的20倍。因此，利用5G可以加快視頻傳輸速度，減少流量消耗，從而降低流量成本。

3 5G在廣播電視工程中的應用

3.1 基于5G的廣播電視轉播

通過5G可以進行廣播電視超高清傳輸，實現遠程分會場轉播。與傳統4G視頻傳輸相比，5G視頻傳輸具有高寬帶、低延時等優勢，為4K/8K超高清視頻傳輸提供技術支持，可以無線傳輸視頻信號，不必鋪設線纜，增加了視頻轉播的穩定性與靈活性。

以中央廣播電視總臺春節聯歡晚會首次應用4K+5G超高清視頻進行深圳分會場轉播為例，節目部門根據現場實際需求搭建基于5G的信息采集傳輸平臺，具體運作流程如圖1所示。

圖1 5G采集傳輸平臺

工作人員根據現場需求架設兩臺4K攝像機，分別拍攝大全景及側面全景。4K攝像機采集素材后經過編碼器自動編碼，通過無線轉換設備接入5G網絡，經解碼器解碼后由本地專線傳輸至深圳會場轉播車，最終經過衛星與光纜回傳至北京總部。此次素材信息傳輸過程采用本地編解碼，優勢在于網絡路由簡單，極大程度地縮短信息延遲時間。5G采集傳輸平臺自動對攝像機、編碼器、解碼器硬件進行備份，同時傳輸主路及備路素材信息至轉播車，以保證5G采集傳輸鏈路的安全、穩定，保障4K超高清視頻信號的高質量回傳。

3.2 基于5G的智慧電臺

5G智慧電臺是由智能音頻研究中心自主研發的人工智能編播系統，通過智能抓取、智能編排及智能播報等，可以一鍵式自動生成新聞、音樂、天氣等節目，無須主持人及編導，僅需要5 min即可生成一套24 h播出的電臺節目?，F如今，5G智慧電臺已升級至iMango 4.0系統[3]。該系統中，語音合成系統和語音編輯系統占主導地位，為廣播電臺持續提供不同類型的節目。系統利用大數據算法獲取用戶需求偏好，通過云技術為用戶提供個性化節目。5G智慧電臺充分利用人工智能、5G、區塊鏈等新型技術，對現有廣播電視平臺進行跨越式升級，極大地提升節目制作效率。

5G智慧電臺包含黨史黨建、音樂、綜藝等多個板塊。用戶輸入相關文字，5G智慧電臺就會自動生成虛擬主播語音播報節目，可廣泛應用于新聞推送、緊急天氣播報等服務。例如，2022年北京冬奧會開幕前，張家口廣播電視臺利用5G智慧電臺實時傳播冬奧會資訊，全套20個時段持續傳播新聞播報。2021年河南暴雨造成洪澇災害期間，5G智慧電臺及時發布抗洪救災措施，與百度地圖、氣象局合力推送路況天氣等消息，積極強化應急服務能力，持續助力當地抗洪救災。5G智慧電臺還發起“創作者計劃”活動，集合200多家電臺共創《紅色講解員》節目，各廣播電臺可以相互借鑒制作方式，揚長避短。5G智慧電臺有助于廣播電視行業提升工作效率，加快緊急事件推送速度。

3.3 基于5G+4K/8K+VR/AR的直播模式應用

基于5G的虛擬現實（Virtual Reality，VR）/增強現實（Augmented Reality，AR）直播模式為廣播電視直播領域帶來技術性變革[4]。5G使得VR/AR廣播電視直播更加流暢、多元化。觀眾可以自由選擇觀看角度，直觀感受現場氛圍，通過與直播人員云互動，觀看虛擬現實內容等，為觀眾帶來前所未有的沉浸感與互動性，提高觀眾的參與感、體驗感。

2019年，5G首次投入到商業使用中。以2019年第28屆金雞百花電影節為例，此次直播活動是金雞百花電影節第一次運用5G+4K+VR/AR技術，通過2+N全景多視角、72 h不間斷直播，為觀眾創造一場全新的視覺盛宴。依托5G，直播畫質更精細、流暢和真實；寬色域、高色深和三維全景聲讓畫面色彩更豐富，使聲音更具空間感、方位感。5G+4K+VR/AR技術的運用使得觀眾耳目一新，更是直播模式的創新，為廣播電視的多元化發展奠定基礎。

3.4 基于5G+4K/8K+AI的融合應用

5G+4K/8K+AI戰略經過多年發展與應用，已在融合制播、融合直播等方面取得一系列成果。利用5G高速傳播信號的優勢、4K/8K分辨率的高清圖像及人工智能（Artificial Intelligence，AI）技術，廣播電視行業的發展更加智能化。如AI語音技術、AI圖像文字合成等技術，為廣播電視行業帶來極大便利。利用5G可以實現智能識別語音、智能文字提取、AI視頻增強等[5]。智能識別語音可以將語音自動轉換成字幕，節省人工成本與時間，提供更加完善的字幕服務；智能文字提取可以幫助廣播電視從圖像中提取關鍵文字信息，提高工作效率；AI視頻增強技術可以提升視頻質量，去除視頻噪音、強化圖像顏色、實時調整視頻清晰度用以適配網絡，提升視頻播放流暢度。

以2022年北京冬奧會為例，中央廣播電視總臺通過自研的AI時間切片系統、AI手語翻譯、AI智能剪輯等技術為觀眾帶來全新的體育比賽觀看模式。利用AI時間切片系統、人工智能算法及圖像學等技術，可以在極短時間內完成技術動作的剝離運算，實現滑雪運動員的技術動作與視頻背景的分離。AI智能剪輯可自動識別運動員的技術動作、比賽項目、現場觀眾反應，根據比賽項目及成績自動生成短視頻。AI手語翻譯官積極聆聽現場賽事情況，實時為聽障人士解說賽事，期間為聽障人士提供手語服務總計300多萬次，切實提升聽障人士的參與感。基于5G，廣播電視行業可以實現技術升級，從而提供更加人性化的服務。

4 結語

5G與廣播電視工程融合是時代發展的必然要求。5G作為廣播電視發展的關鍵一環，對廣播電視工程的技術升級創新具有重要意義。超高清轉播、5G智慧電臺、5G+VR/AR/AI等技術融合，充分展示了5G的潛力。未來，廣播電視工程相關技術人員應積極探索5G與廣播電視行業的新型融合方式，持續為廣播電視開創更多前沿服務和多樣化內容，引領廣播電視行業朝著更加智能化、人性化方向不斷邁進。