5G时代背景下8K超高清视频的发展方向探讨

刘梦飞

【摘要】较4K视频而言，8K视频的分辨率更高、更加的清晰、可视角更广，但其技术需求更高，需要更高的传输速率做支撑。而受益于5G技术的不断普及、深入，8K超高清視频得以快速发展、推进，迎来全新发展机遇。本文结合“5G”技术与“8K”超高清视频的相应特点，就5G时代背景下8K视频的发展方向展开全面探讨，以飨同仁。

【关键词】“5G”;“8K”;发展方向

中图分类号：TN929                    文献标识码：A                     DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.10.020

1. “5G”与“8K”的技术特点

1.1 “5G”技术的特点

5G相对于4G的提升，能够给社会带来极大的改变，为人们的生活提供新的创想，并具备多个关键能力指标（表1）。

（1）超高速率。5G技术能够有效保证网络传输速率，且5G使用的频率远远超过传统的通讯技术，并能够在相同时间里传输更多的信息，相比4G技术下载速率快出10倍，峰值高达1Gbps，因此，其瞬时连接的、超低延时的业务体验，为8K超高清视频提供了可能。

（2）超低延时。与传统的4G通讯技术相比，5G技术能够将通讯延时控制到1ms，这也使得对延时要求较高的行业，如自动驾驶、工业自动化等实现了高可靠连接与精准反应。同时，借助5G超高网速与超低延时，结合了8K技术的视频直播、自动驾驶以及远程医疗等技术壁垒被打破，并进入了正式实用阶段。

（3）超大容量。在住宅密集区、办公室、体育场等用户密度较大的情况下，5G技术能够有效避免手机信号的拥堵，实现超大容量的设备连接，保证每台设备均能流畅通行，进而达到物联网的概念。

（4）移动速度支持。在高速公路、高铁等高速移动的情况下，5G网络支持的移动速度最大可以达到500km/h，仍然能够为用户提供在低速环境下相一致的服务体验。

（5）可靠连接。在未来全面的业务领域，如工业自动控制、智能交通等，对数据信息端到端的传输时，仍低时延、可靠性方面，仍能实现较为可靠连接。

1.2 “8K”视频的特点

（1）8K超高清视频的清晰度更高、色域范围更广、动态范围更大，其视频分辨率高达7680×4320，且其像素是普通高清电视的16倍。（2）对于8K超高清视频而言，其色域标准为Rec.2020，色位宽度为12Bit，肉眼可见的颜色范围内，要必普通高清电视高一倍之多，从而给人们展现出颜色更加逼真、丰富的画质，且其多层次的亮度也使得画面细节的真实感更强。另外，8K超高清视频支持帧率120帧/s，音频为22.2声道，这就使得8K视频的画质更加清晰、音质更加流畅。（3）据相关统计发现，分辨率为7680×4320且长度为1min的8K超高清视频，其存储大小约为190GB，因此，在视频的传播速度以及带宽方面有了更高的要求。而5G技术的不断深入推广应用，为8K超高清视频的传输提供了高速率、低时延的技术支撑。

2  5G时代8K超高清视频的发展方向

2.1“5G+8K+VR”

VR技术作为5G网络下较为常见的场景之一，其能够为用户展现可交互三维动态虚拟系统，为用户提供良好的沉浸式体验。然而，以往的VR技术基于4K高清视频技术，视听效果较差、画面不够逼真，随着8K超高清视频的逐步应用，使得5G+8K+VR的体验效果更好，画面更流畅、更逼真，并实现了在多个场景的应用（表2）。尤其是在视频直播方面的应用优势更为突出，例如，在2020年全国两会中，通过5G+卫星传输及8K技术，首次实现了全国两会上的8K全链条实况直播，这不仅涉及采集、播放等单一维度的技术，而且还是一个涉及全方位、多层次的专业技术链条系统。

2.2 “5G+8K+AI”

5G时代下的8K视频技术与人工智能（AI）相结合，能够进一步实现在安防监控、工艺制造以及医学领域的应用，并逐步向多个场景、多个领域、多个业态发展。

（1）娱乐方面。通过8K超高清采集、5G高速传输，能够为8K超高清节目提供更加多元化的场景。例如，以往在观看体育赛事的直播时，直播信号较为单一，呈现的仅为某个区域。而基于5G技术的8K超高清视频，能够实现VR直播，360°全景摄影，并在不同点位进行超高清摄像，通过摄像内容全面覆盖，实现全景直播与超高清视觉体验。

（2）安防方面。纵观安防领域，超高清视频使视频清晰度大大提升，进而使安防行业实现了从“能看见”向“能看清”过渡。且经过实践发现，通过8K超高清摄像及5G超高速的传输速率，规避了有线网络无法触及的盲区，实现了无死角覆盖与采集。然后，通过5G网络传输，对监控得到的图像通过AI进行快捷的安全判定，使其一旦检测到安全异常能够直接报警。同时，8K超高清视频与5G传输，也为安保提供了更加稳定的基础。

2.3 其它方面应用

借助于5G的东风、8K技术的快速发展、信息基础设施的升级以及国家政策的驱动，5G+8K超高清视频未来的应用价值将不断提升。例如，在远程医疗领域，8K超高清视频摄像为远程诊疗的精准性提供了条件;在智能工厂领域，8K超高清视频为远程检修、精密制造提供了支持;在教育教学领域，8K超高清视频能够实时、清晰回传学习资料，并通过高清投影设备提升教育的趣味性、寓教于乐，提升学生的学习兴趣。总之，在5G时代背景下，8K超高清视频实现了多个领域、多个场景的拓展，并逐步形成了一个稳步向好的业务生态圈。

（1）在远程医疗领域，通过8K超高清视频，能够使各个地区的医学专家远程进行会诊，或实现医学经验及专业知识的实时共享。同时，利用8K摄像机对疑难患者的病情进行视频采集，并通过5G网络进行视频传输，然后利用8K播放器对采集的视频予以解码渲染，再通过远程诊疗平台实时沟通，进而最终完成治疗方案的制定。在2018年，阿里云已与8K超高清视频伙伴共同合作，完成了第一个5G+8K超高清视频在医学领域的应用。由于当前紧张的医疗资源，使得对远程医院、现场医疗等有着较大的需求，且8K超高清视频的相关医疗器械也能够在很大程度上提升诊疗的精准性，因而有着十分广阔的发展空间。

（2）在智能工厂领域的应用，主要有两个方面：一是，5G+VR/8K的全方位大场景视频直播智能工厂的应用，即通过远程8K360°全景摄像，能够使工厂现场的生产、人员等情况实施展现，以便于质检与技术人员，全方位实时掌握工厂现场的情况。二是，应用5G+AR进行智能工程远程检修，现场人员通过AR眼镜，将工厂现场的情况实时回传，将工厂设备参数进行推送，然后由专家通过远程对设备维修进行指导。

（3）在教育教学领域，应用5G+8K的高清晰度及高传输率，在教育教学场景中进行应用，能够有效改善智慧教育的不足，并给智慧教育带来高速的信息传输、高清的画质呈现以及高效的在线学习。同时，先进高清的8K超高清视频，能够使教学内容更加丰富，教学方式更加多样，学生的兴趣更高、积极性更强，进而有效提升课堂教学成效与教学质量。

（4）在视频直播领域，5G技术在助力视频行业有着明显优势，尤其是5G+8K的超高清视频，在5G技术普及之后，能让8K视频传播从不可能变为可能，同时也能助力视频行业实现从短视频到长视频，再到超高清视频的一个转换。随着当前的8K超高清视频还未成为主流，但对于某些特殊场景的应用，8K有着不可或缺的优势。与4K视频相比，8K超高清視频不仅带来了画质的全面提升，而且实现了对场景的高度还原，甚至接近于人眼的感受。像在以往大型体育赛事的直播中，5G超高速率、超低时延为8K超高清视频的传输提供了必要的技术支撑，在很大程度上缓解了8K视频的网络压力，保证了视频的流畅性，让用户有身临其境的体验感。

3. 结语

总体而言，5G技术的不断深入应用，必然会促使与8K超高清视频有关的各项应用得以快速发展。在5G技术的支持与带动下，8K视频不仅能够实现规模化发展，而且还能够促使部分个性化需求得以满足，从而让人们真正感受到科技革新带来的颠覆性改变，给人以更好的使用体验。

参考文献：

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[2]杜书华，齐翼.5G+4K/8K直播传输的保障流程与发展趋势[J].现代电视技术，2020（5）：132-135.

[3]孟月.“5G+8K”应用不断掀起超高清视频产业发展浪潮[J].通信世界，2018（26）：11.

[4]李树光，韦东卉.5G时代下8K超高清视频发展展望[J].西部广播电视，2020，41（19）：204-206.