多场景8K视频实时传输方法及系统

洪文生 余明火 尹占江 张曼华

摘 要：对超高清显示趋势、5G+8K技术特点、超高清视频显示系统方案需求等进行简单的分析，對基于5G网络的8K视频实时传输关键环节做了论述，重点阐述了基于多机位、多场景的8K视频流实时采集、传输、终端便携显示的实现方法及系统。

关键词：多场景；8K视频流；实时传输

*深圳市技术攻关重点项目：重2020N061 8K摄像机图像处理关键技术研发

0 背景

显示终端的尺寸越来越大，分辨率越来越高已成为趋势。从近年的数据来看，在2020年市场整体下滑情况下，65英寸（注：1英寸=2.54 cm）逆势增长；75～77英寸增长1.5倍；国内外超高清销量占比逐年上升，年复合增长率达到20%以上[1]。8K超高清电视方面，8K电视渗透率相应从2021年0.5%增长到2025年的7%[2]。

而一项技术数据显示，高质量的8K视频传输需要网络满足140 Mb/s以上速率，5G的传输速率可达到2 000 Mb/s[3]，满足8K视频的传输需求。随着5G的商用，及基于5G网络的便携式8K摄像机方案的应用，8K视频内容短缺问题有望得到缓解，5G+8K的良好应用也将给用户带来良好的震撼体验和临场感。

从整体情况看，5G+8K超高清视频显示领域是技术和市场发展的趋势和重点。5G、8K在多媒体视频领域场景应用是5G技术研究的重点之一，而最典型应用场景就是视频采集（8K摄像机）、5G传输、云端处理、8K终端显示等实现的实时系统方案应用[4]。场景化应用包括单8K摄像机机位的图像实时显示，及特定的多场景应用，如职业教育教学，需要实现不同机位、不同场景8K视频向云端后传输，在同一个8K便携显示终端显示，本文将论述多场景实时8K视频传输方法、装置及控制系统。

1 系统方案的实现

1.1 方案简述

本方案涉及多场景实时8K视频传输方法、装置及控制系统，主要包括三大功能，分别为8K视频采集传输端、云端视频合成管理端和8K终端显示应用端。

8K视频采集传输端包括8K摄像机、5G传输模块等。8K摄像机对视频进行采集，编码压缩，对视频信号进行推送；5G传输模块将8K视频传输给云端流媒体服务器。本系统可由多组8K视频采集传输端组成。

云端视频合成管理端通过RTC等协议接收各组8K视频采集传输端的视频并进行账号管理等，根据显示终端建立的连接和请求推送对应8K视频采集传输端机位拍摄的8K视频。

8K终端显示应用端主要包括8K显示终端硬件系统、客户端应用、语音系统、交互等，客户端应用主要实现8K视频显示界面管理、视频预览、播放等。

1.2 系统方案设计[5]

如图1所示，系统实现的总体框图主要包括8K视频采集传输端、云端流媒体服务器、8K显示终端三大部分；其中8K视频采集传输端包括多组具有相同功能、算法、但地址不同的8K摄像机和5G通信模块构成的8K视频采集传输端。每个传输端可以独立工作，并配置于相应的场景中。云端流媒体服务器具有接收各8K视频采集传输端视频、实时合流、云端视频自适应转码等功能。8K终端显示应用端从云端拉流后的相关音视频信息。

视频采集传输端主要包括8K摄像机、5G通信模块组成的便携式采集传输，或由8K摄像机、千兆网组成的采集传输系统。图2所示为具有同样功能的8K显示终端的实现框图，主要包括控制输入模块、系统CPU、DSP模块、5G通信模块或WiFi模块、存储单元、图像处理单元、8K显示屏及8K触控屏组成。其中控制输入模块主要是显示终端的遥控输入口，可为蓝牙、红外等方式；5G通信模块或WiFi 6模块，主要是实现8K视频音视频信号的流畅输入，同时也可为千兆网输入口，此处的网络视频输入口只要满足其中一个条件即可，不一定需要同时具备以上接口；存储单元存储运行软件系统、视频等；图像处理单元由CPU控制完成视频解码、图像优化等，并输出给8K显示屏显示；8K触控屏贴附于8K显示屏上，实现8K显示终端的触控功能。

如图3为系统实现简图，多路8K视频采集传输端可认为是图3中的多机位，即多机位画面实时传输到云端，云端实现多路8K视频并发，由8K显示终端拉流应用将对应机位的地址配置好后，实现对画面的预览和播放。

8K摄像机内置存储卡，卡内存储推流文件，8K摄像机的推流实现流程图4所示。

云端视频管理流程如图5所示，其中读取请求的地址信息是指显示终端需要请求显示的8K采集端对应地址，此处可根据实际开发需要设定，不受限制。

8K显示终端具有可编辑请求视频地址的接口，在应用启动后包括UI层级的主要内容功能如表1。

预览界面时，系统检测机位数，根据机位数在显示界面上自动生成显示预览窗口。如选中某一个机位窗口进入时，则对该窗口最大化显示。多机位预览、单窗口最大化的效果示意如图6所示。

2 结束语

通过方案实施可实现多场景8K视频采集、传输和显示全方案。8K显示终端在语音、遥控等交互下，实现多路采集组视频预览或观看，可应用于现代职业教育课堂与实训的互动、8K视频监控等场景。

参考文献：

[1] 2021年中国超大尺寸液晶电视市场将保持快速增长[R/OL]. [2021-04-12].http：//www.yejibang.com/news-details- 34894.html.

[2] 2025年中国8K电视市场渗透率有望达到7%.北京商报[N/ OL]，[2021-，5-，10].https：//baijiahao.baidu.com/s id=169934 0623779598480&wfr=spider&for=pc.

[3] 5G网有多快.智能电视网[R/OL].[，2021-，4-，27].https：//n.znds. com/article/41345.html.

[4] 余明火，侯亚荣，王德闯.一种显示系统：中国.202011205788. 1[P].2020-11-2.

[5] 余明火.视频传输系统和方法：中国.202110140089.1[P].2021- 02-01.

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