5G+4K/8K多场景现场直播在广播电视工程中的应用

苑跃科

（滨州市新闻传媒中心，山东 滨州 256600）

0 引 言

2019年，中央广播电视总台提出“5G+4K/8K+AI”重要战略，经过三年发展，取得了一系列成果，并于2020年、2021年陆续举办中央广播电视总台“5G+4K/8K+AI”战略发展成果展。“5G+4K/8K+AI”战略成果为其他广播电视单位的业务开展提供了平台、技术、理念等支持。在5G商用与超高清视频发展背景下，泛媒体领域专业产品与服务提供商纷纷推出5G+4K/8K相关产品，如中科大洋公司推出5G+4K/8K融媒演播直播解决方案、5G+4K/8K超高清制作系统等，索贝公司推出5G+4K/8K网络化收录制作系统、5G+4K/8K超高清制播系统等，如4K花园5G+8K+VR直播系统、5G+8K实时内容远程制作系统，当虹科技公司推出5G+4K/8K远程制作系统、5G+4K/8K多场景现场直播系统。本文以当虹科技的5G+4K/8K多场景现场直播系统为例，对5G+4K/8K多场景现场直播在广播电视工程中的应用展开深入分析。

1 5G+4K/8K多场景现场直播关键技术

1.1 5G

5G即第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Communication Technology）。2019年6月，中国电信、中国移动、中国联通、中国广电获得5G商用牌照。经过3年多的发展，5G在技术标准、政策支持、组网模式、应用场景、基础设施、创新生态等领域发展迅速[1]。工业和信息化部数据显示，截至2022年11月末，我国5G基站总数达228.7万个。“绽放杯”5G应用征集大赛至今也已举办五届，以第五届“绽放杯”5G应用征集大赛为例，大赛设置14个区域赛、28个专题赛、1个国际专题邀请赛和1个标杆赛，共收到参赛项目超28 000个，最终48个项目入围全国总决赛。参赛项目涉及5G智慧果园、5G智能工厂、5G智慧教育、5G智筑消防、5G智慧电力、5G文博元宇宙以及5G智慧仓储等方面。

1.2 4K/8K超高清技术

4K（3 840×2 160像素）/8K（7 680×4 320像素）超高清技术发展带来的改变不仅体现在分辨率方面，在光线、质感、人物皮肤、纹理等细节方面都有质的提升，此外还具备高帧率、高位深、广色域、高动态范围（High Dynamic Range，HDR）等特点[2]。4K/8K超高清技术在视频生产、网络传输、终端呈现、核心元器件、平台服务等方面持续发展，行业创新应用方面主要包括广播电视、文教娱乐、工业制造、安防监控、医疗健康及智能交通等领域。以广播电视行业为例，5G+4K/8K+AI重塑超高清电视制播体系，在北京冬奥会、中央广播电视总台春节联欢晚会、全国两会等活动中成熟应用。4K/8K摄影机、摄像机、8K采编播系统、8K非线性编辑系统、5G 8K转播车、8K编解码芯片、8K图文字幕包装系统、8K监视器等产业与产品发展也推动了4K/8K超高清技术服务和系统集成应用[3]。

2 5G+4K/8K多场景现场直播在广播电视工程中的应用

2.1 方案简介

5G具备大带宽、低时延、高速率等优势。在超高清视频传输过程中，5G技术的运用，能够为广播电视单位提供高质量、低延时、全链路的传输方案[4]。当虹科技5G+4K/8K多场景现场超高清直播系统，为广播电视单位超高清现场直播提供了解决方案。5G+4K/8K多场景现场直播架构如图1所示。中心平台由5G背包接收器、收录设备、快编设备、监看设备、媒体内容管理设备等组成。三条链路完成拍摄、编码、传输等工作，主要设备有VR摄像机、VR缝合处理服务器、VR编码器、4K/8K转播车、4K/8K编码器、5G背包、交换机、5G CPE及基站等[5]。

图1 当虹科技5G+4K/8K多场景现场直播系统架构

2.2 核心优势

当虹科技5G+4K/8K多场景现场直播系统的核心优势如下。

（1）一站式解决方案。当虹科技5G+4K/8K多场景现场直播系统为广播电视单位提供了一站式解决方案，支持传输、编码回传、多格式接收、解码监看、演播室包装、多屏分发、安全切播、收录、后期制作等各环节，满足现场直播业务的多样化场景需求。

（2）依托人工智能实现多终端高质量覆盖，在AI技术支持下，通过智能识别与深度学习，满足5G+4K/8K多场景现场直播视频增强、智能编码、HDR/SDR转换等需求，实现电视屏、手机屏、PC屏多终端高质量播出与覆盖，为终端用户带来超高清、三维全景视觉盛宴。

（3）超低延时稳定传输。系统依托5G通信技术，实现大带宽、低时延、高速率传输，支持多场景直播现场超低延时编码与回传，在保障高质量直播画质基础上，将延时降低至秒级。5G+4K/8K多场景现场直播支持安全可靠传输（Secure Reliable Transport，SRT）协议稳定传输，有效解决网络抖动问题，保障直播现场传输稳定性与播出流畅度。

（4）支持全链路4K/8K HDR，通过4K/8K编码器、4K/8K转播车等保障多场景现场直播的全链路4K/8K HDR、60 fps、BT.2020宽色域、10 bit量化、HLG/PQ/动态HDR，给用户带来等更高技术格式、更新应用场景、更美视听体验。

（5）高安全播出。5G+4K/8K多场景现场直播系统采用主备双链路架构，主备链路独立运行，主备信号可交叉使用，具备多级自动备份、主动延时、素材垫播、直播流垫播等功能，实现多级播控，确保多场景直播的安全播出。

（6）支持三维声超高清直播，支持多种主流三维声格式。系统支持三维声+立体声双制式播出，带给终端用户极致的视觉观赏体验与听觉三维享受[6]。

2.3 应用场景

5G+4K/8K多场景现场直播系统在广播电视领域有丰富的应用场景，被广泛应用于广播电视台跨年晚会、综艺晚会现场直播、大型体育赛事现场直播、体育版权IP直播运营以及5G+超高清重点实验室建设等领域。以2020年12月《神武4·动感地带第十四届音乐盛典咪咕汇》为例，作为全球首场5G+4K/8K+XR云演艺盛典，当虹科技5G+4K/8K多场景现场直播系统为演艺活动提供5G+8K全链路支持，通过8K双链路完成信号传输，能够在1 s内完成专线和5G网络直播流实时切换，为用户提供高质量8K画质，确保传输信号的稳定性，全程稳定率达100%[7]。移动端采用120 fps实时算法，确保移动端画质流畅度，为4K影院用户提供高度临场感的视听享受。以北京冬奥会为例，北京冬奥会开闭幕式直播和重要赛事转播过程中，5G+4K/8K多场景现场直播系统为用户呈现史上“最清晰”冬奥会、“最沉浸式”观赛体验，为用户打造了冰雪项目交互多维度观赛体验。

3 结 语

4K/8K超高清已成为广播电视发展的重要方向。《广播电视和网络视听“十四五”发展规划》明确提出了“十四五”期间广播电视和网络视听提升高清/超高清节目技术质量的发展目标，在中央广播电视总台“5G+4K/8K+AI”战略支持下，当虹科技5G+4K/8K多场景现场直播系统为超高清视频采集、传输、播放、超高清直播等提供了示范应用经验，为广播电视单位超高清多场景现场直播提供参考，推动广播电视向4K/8K超高清转型升级。