多場景8K視頻實(shí)時傳輸方法及系統(tǒng)

洪文生 余明火 尹占江 張曼華

摘 要：對超高清顯示趨勢、5G+8K技術(shù)特點(diǎn)、超高清視頻顯示系統(tǒng)方案需求等進(jìn)行簡單的分析，對基于5G網(wǎng)絡(luò)的8K視頻實(shí)時傳輸關(guān)鍵環(huán)節(jié)做了論述，重點(diǎn)闡述了基于多機(jī)位、多場景的8K視頻流實(shí)時采集、傳輸、終端便攜顯示的實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：多場景；8K視頻流；實(shí)時傳輸

*深圳市技術(shù)攻關(guān)重點(diǎn)項目：重2020N061 8K攝像機(jī)圖像處理關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)

0 背景

顯示終端的尺寸越來越大，分辨率越來越高已成為趨勢。從近年的數(shù)據(jù)來看，在2020年市場整體下滑情況下，65英寸（注：1英寸=2.54 cm）逆勢增長；75～77英寸增長1.5倍；國內(nèi)外超高清銷量占比逐年上升，年復(fù)合增長率達(dá)到20%以上[1]。8K超高清電視方面，8K電視滲透率相應(yīng)從2021年0.5%增長到2025年的7%[2]。

而一項技術(shù)數(shù)據(jù)顯示，高質(zhì)量的8K視頻傳輸需要網(wǎng)絡(luò)滿足140 Mb/s以上速率，5G的傳輸速率可達(dá)到2 000 Mb/s[3]，滿足8K視頻的傳輸需求。隨著5G的商用，及基于5G網(wǎng)絡(luò)的便攜式8K攝像機(jī)方案的應(yīng)用，8K視頻內(nèi)容短缺問題有望得到緩解，5G+8K的良好應(yīng)用也將給用戶帶來良好的震撼體驗(yàn)和臨場感。

從整體情況看，5G+8K超高清視頻顯示領(lǐng)域是技術(shù)和市場發(fā)展的趨勢和重點(diǎn)。5G、8K在多媒體視頻領(lǐng)域場景應(yīng)用是5G技術(shù)研究的重點(diǎn)之一，而最典型應(yīng)用場景就是視頻采集（8K攝像機(jī)）、5G傳輸、云端處理、8K終端顯示等實(shí)現(xiàn)的實(shí)時系統(tǒng)方案應(yīng)用[4]。場景化應(yīng)用包括單8K攝像機(jī)機(jī)位的圖像實(shí)時顯示，及特定的多場景應(yīng)用，如職業(yè)教育教學(xué)，需要實(shí)現(xiàn)不同機(jī)位、不同場景8K視頻向云端后傳輸，在同一個8K便攜顯示終端顯示，本文將論述多場景實(shí)時8K視頻傳輸方法、裝置及控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)方案的實(shí)現(xiàn)

1.1 方案簡述

本方案涉及多場景實(shí)時8K視頻傳輸方法、裝置及控制系統(tǒng)，主要包括三大功能，分別為8K視頻采集傳輸端、云端視頻合成管理端和8K終端顯示應(yīng)用端。

8K視頻采集傳輸端包括8K攝像機(jī)、5G傳輸模塊等。8K攝像機(jī)對視頻進(jìn)行采集，編碼壓縮，對視頻信號進(jìn)行推送；5G傳輸模塊將8K視頻傳輸給云端流媒體服務(wù)器。本系統(tǒng)可由多組8K視頻采集傳輸端組成。

云端視頻合成管理端通過RTC等協(xié)議接收各組8K視頻采集傳輸端的視頻并進(jìn)行賬號管理等，根據(jù)顯示終端建立的連接和請求推送對應(yīng)8K視頻采集傳輸端機(jī)位拍攝的8K視頻。

8K終端顯示應(yīng)用端主要包括8K顯示終端硬件系統(tǒng)、客戶端應(yīng)用、語音系統(tǒng)、交互等，客戶端應(yīng)用主要實(shí)現(xiàn)8K視頻顯示界面管理、視頻預(yù)覽、播放等。

1.2 系統(tǒng)方案設(shè)計[5]

如圖1所示，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的總體框圖主要包括8K視頻采集傳輸端、云端流媒體服務(wù)器、8K顯示終端三大部分；其中8K視頻采集傳輸端包括多組具有相同功能、算法、但地址不同的8K攝像機(jī)和5G通信模塊構(gòu)成的8K視頻采集傳輸端。每個傳輸端可以獨(dú)立工作，并配置于相應(yīng)的場景中。云端流媒體服務(wù)器具有接收各8K視頻采集傳輸端視頻、實(shí)時合流、云端視頻自適應(yīng)轉(zhuǎn)碼等功能。8K終端顯示應(yīng)用端從云端拉流后的相關(guān)音視頻信息。

視頻采集傳輸端主要包括8K攝像機(jī)、5G通信模塊組成的便攜式采集傳輸，或由8K攝像機(jī)、千兆網(wǎng)組成的采集傳輸系統(tǒng)。圖2所示為具有同樣功能的8K顯示終端的實(shí)現(xiàn)框圖，主要包括控制輸入模塊、系統(tǒng)CPU、DSP模塊、5G通信模塊或WiFi模塊、存儲單元、圖像處理單元、8K顯示屏及8K觸控屏組成。其中控制輸入模塊主要是顯示終端的遙控輸入口，可為藍(lán)牙、紅外等方式；5G通信模塊或WiFi 6模塊，主要是實(shí)現(xiàn)8K視頻音視頻信號的流暢輸入，同時也可為千兆網(wǎng)輸入口，此處的網(wǎng)絡(luò)視頻輸入口只要滿足其中一個條件即可，不一定需要同時具備以上接口；存儲單元存儲運(yùn)行軟件系統(tǒng)、視頻等；圖像處理單元由CPU控制完成視頻解碼、圖像優(yōu)化等，并輸出給8K顯示屏顯示；8K觸控屏貼附于8K顯示屏上，實(shí)現(xiàn)8K顯示終端的觸控功能。

如圖3為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡圖，多路8K視頻采集傳輸端可認(rèn)為是圖3中的多機(jī)位，即多機(jī)位畫面實(shí)時傳輸?shù)皆贫耍贫藢?shí)現(xiàn)多路8K視頻并發(fā)，由8K顯示終端拉流應(yīng)用將對應(yīng)機(jī)位的地址配置好后，實(shí)現(xiàn)對畫面的預(yù)覽和播放。

8K攝像機(jī)內(nèi)置存儲卡，卡內(nèi)存儲推流文件，8K攝像機(jī)的推流實(shí)現(xiàn)流程圖4所示。

云端視頻管理流程如圖5所示，其中讀取請求的地址信息是指顯示終端需要請求顯示的8K采集端對應(yīng)地址，此處可根據(jù)實(shí)際開發(fā)需要設(shè)定，不受限制。

8K顯示終端具有可編輯請求視頻地址的接口，在應(yīng)用啟動后包括UI層級的主要內(nèi)容功能如表1。

預(yù)覽界面時，系統(tǒng)檢測機(jī)位數(shù)，根據(jù)機(jī)位數(shù)在顯示界面上自動生成顯示預(yù)覽窗口。如選中某一個機(jī)位窗口進(jìn)入時，則對該窗口最大化顯示。多機(jī)位預(yù)覽、單窗口最大化的效果示意如圖6所示。

2 結(jié)束語

通過方案實(shí)施可實(shí)現(xiàn)多場景8K視頻采集、傳輸和顯示全方案。8K顯示終端在語音、遙控等交互下，實(shí)現(xiàn)多路采集組視頻預(yù)覽或觀看，可應(yīng)用于現(xiàn)代職業(yè)教育課堂與實(shí)訓(xùn)的互動、8K視頻監(jiān)控等場景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 2021年中國超大尺寸液晶電視市場將保持快速增長[R/OL]. [2021-04-12].http：//www.yejibang.com/news-details- 34894.html.

[2] 2025年中國8K電視市場滲透率有望達(dá)到7%.北京商報[N/ OL]，[2021-，5-，10].https：//baijiahao.baidu.com/s id=169934 0623779598480&wfr=spider&for=pc.

[3] 5G網(wǎng)有多快.智能電視網(wǎng)[R/OL].[，2021-，4-，27].https：//n.znds. com/article/41345.html.

[4] 余明火，侯亞榮，王德闖.一種顯示系統(tǒng)：中國.202011205788. 1[P].2020-11-2.

[5] 余明火.視頻傳輸系統(tǒng)和方法：中國.202110140089.1[P].2021- 02-01.

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