5G+4K/8K+AI在電視媒體中的創新應用

李 虹

（中國廣播電視總臺，北京 100000）

關鍵字：AI技術；5G；4K；電視媒體；虛擬切換技術

0 引 言

在我國現階段的發展背景下，傳統的電視媒體已經無法滿足人們對于更高質量和傳播水平的媒體需求，因此正面臨著全面的變革發展挑戰。在近些年的發展中，隨著信息技術的普及，各種互動電視和手機電視等形式出現，為人們創造出更多的媒體平臺。本文基于這些技術融合進行詳細的創新研究。

1 5G技術下的超高清電視發展

現階段，超高清視頻制作成為5G技術相關領域最受關注的一項技術。超高清視頻可以為人們創造出較大的商業流量。5G網絡以其高速率、大帶寬、低時延以及網絡切片等技術特征，在實際的超高清視頻應用中有著較大的應用空間，并發揮出了相應的作用。我國已經相應出臺了相關技術的發展政策和未來戰略方向，超高清視頻產業在未來將成為社會研究與發展的主要方向。這是我國十分重要的戰略機遇，必將推動我國超高清視頻產業的發展。

2 電視發展現存問題與困境

我國自20世紀末開始使用高清轉播技術，至今已經歷了20余年的應用歷程，當前正面臨著由高清技術向超高清技術的轉變。過去，標清向高清的更新換代發展緩慢，其主要原因是當時我國電視發展處于鼎盛期，沒有競爭壓力。因此，這樣缺乏競爭壓力的行業，就會喪失技術變革的推動力[1]。電視臺技術團隊長期在標清系統中進行操作，同時面向的客戶也是標清用戶群，因此電視臺在經營中一直將收視率作為發展的重心而忽視了技術的更新迭代。另外，高清電視制播系統的建設往往需要投入大量的資金和成本，同時用戶的電視只能接收到標清的信號，導致電視的高清與超高清技術的發展止步不前[2]。

3 5G+4K/8K+AI在電視媒體中的創新

超高清視頻制作是電視媒體未來發展的主要方向。電視是信息技術的發展產物，因此推動電視媒體朝向4K/8K的方向發展，是必然的發展趨勢。然而，近些年傳統電視媒體的營收逐漸下滑，要在短時間內完成4K超高清電視制播平臺的構建也不現實，因此需要創新未來的發展路徑。

3.1 虛擬切換技術下的超高清制作

隨著互聯網的高速發展，IP技術得到了較為廣泛的普及與應用。IP網絡交換技術具備魯棒性、安全性以及可控性較高的優勢，因此可以基于IP技術，構建出計算+通信+存儲為一體的信息服務平臺。IP架構成為現階段制作4K與8K超高清演播室系統的主要選擇。現階段，很多電視媒體剛剛開始進行高清化建設，無法在短時間內完成4K/8K超高清系統的建設。因此，IP技術在演播室的構建過程中，需要進行創新性的應用，在原本技術的基礎上實現創新發展[3]。

虛擬切換技術可以在高清演播室的制播過程中，利用HD切換臺的方式，將信號的時間點、信號源等信息傳輸到4K節目合成服務臺中，對信號進行全面的整合處理。具體的工作原理是，將高清演播室的HD攝像機轉變為超高清攝像機，將信號基于SDI和IP這兩種信號形式進行輸出，在實際的操作中，有效地利用4K虛擬切換技術對其信號進行針對性的處理與切換，實現自動切換與疊畫的處理方式。這種HD制作方式的成本是構建一個系統性的4K演播室的成本的六分之一。

3.2 原創混合現實下的超高清制作

電視節目制作過程的核心環節是進行節目創意策劃與技術實現。超高清技術全面推動了傳統電視媒體在內容創作和技術方面的發展，也相應地提出了全新的技術要求。一方面，內容創作需要滿足人們對于電視媒體的多樣化需求，技術方面需要不斷提升光效、精細度及仿真性等方面；另一方面，超高清節目的制作標準也需要基于傳統的電視與電影技術標準，全面提升動態范圍和幀率等方面的質量，進而全面提升節目的觀看體驗[4]。對此，可以利用電影的創作模式，創新性地利用原創混合現實的IMR技術，實現超高清節目的制作與播出。這種技術是一種前后期一體化的制作流程，主要涉及到混合現實、計算機視覺、人工智能、超高清視頻以及三維聲技術，可以將節目制作解譯成技術、節目、創意以及制作為一體的創作模式。該技術有著較為明顯的技術特征。首先，實際的應用需要基于現場的實際情況構建出特殊的視覺效果，形成原創的特性；其次，需要構建出混合現實制作環境，在工藝方面實現了較大的創新，原本的制作需要在后期對其節目進行復雜的特效制作，但是利用該技術可以實現一體化的節目制作，大大縮短節目的制作流程；最后，該技術有較高的集成管控效果，集成了大量的技術，以此保障4K節目的制作質量，并形成可以復用的包裝特效資產化的管理效果。原創混合現實技術的實際應用需要將攝錄編等設備作為控制核心，使現場拍攝、數字創作及內容交換管理等環節實現一體化操作，進而制作出較為優秀的超高清視頻。

3.3 虛擬現實網絡交互技術應用

傳統的VR全景直播一定程度上可以為用戶構建出虛擬現實的場景，但是在實際的節目信息采集過程中，由于畫面視頻的拼接處理，一旦拍攝的場景過于復雜，就會影響到用戶的觀看體驗。例如，鏡頭接縫位置經常會出現不夠精細的問題，導致用戶在觀看的過程中出現畫面的錯位感。這種類型的VR全景信號，其節目質量比較差，無法當做4K節目制作信息源。

虛擬現實網絡交互系統利用全景攝像機對現場進行超高清分辨率的圖像采集，借助5G網絡技術將信號回傳到全景信號段，與跟蹤系統的攝像機信號進行合成，最終形成可以傳輸的視頻信號。這種交互方式可以使主持人在室內或者室外進行針對性的交互。這種技術下的節目極大地擴大了內容覆蓋程度，提升了虛擬現實的臨場感。利用5G網絡技術進行高碼率的視頻流傳輸，可以保障在有限的時間內完成VR視頻的制作。在音頻制作過程中，將VR話筒與常規的話筒結合，可以采集到全方位的音頻信息，后期制作過程就能夠制作三維音頻信息，用戶在實際的觀看過程中有較高的臨場感與真實感。

3.4 AI視頻增強技術

現階段電視節目拍攝過程受到拍攝設備以及存儲條件的限制，一些作品在4K超高清電視上存在觀感不佳的問題。針對這個問題，需要利用AI增強技術，有效提升視頻的超分辨率。這是一種時空域信息智能對齊的融合方式，可以實現視頻信息的增強。AI視頻增強技術可以有效處理視頻信息中的劃痕、噪點及細節模糊等問題，能夠保障處理之后的畫面呈現出較高的畫面色彩飽和度。在沒有對監督數據進行配對的情況下，可以利用AI學習模型的技術方式，對空間、時間以及色彩等方面實現視覺效果的增強，最大程度上提升視頻的整體觀感程度。AI技術可以將一些原本低分辨率的視頻轉變為超高分辨率，也可以將一些低幀率的視頻轉變為高幀率視頻。這種AI技術主要通過構建卷積操作的自動特征信息提取的方式，對信息進行全面映射、重構及分析。該技術符合發展需求，在未來的發展中，也會迸發出更多的技術能力與優勢。

3.5 AI+VR演播室制作技術

當下，在虛擬現實技術的使用過程中，由于技術有著較強的沉浸感與交互性，使得在實際的電視節目制作過程中，可以提供較強的創新性。這樣的技術能夠保障電視節目在制作中，可以有較高的效率，因此受到更多電視媒體的青睞。傳統的虛擬演播室的構造采用的是普通綠幕的建設方式，并加上人像摳圖技術，將主持人與背景素材進行結合。但是，在使用的過程中，經會出現摳圖的細節處理不當的問題，使得畫面出現較多異常。同時，一些細節位置經常出現嚴重的噪波，對于主持人的位置也存在著一定的影響。主持人可以憑借自身的經驗，或者利用現場返送的信號，確定出自己的虛擬位置。但是這樣的制作方式下，往往無法很好地實現較為精準的交互操作。

而在當下的AI+VR技術加持下，合理地利用VR視覺效果及相關的透視關系，可以進行更加直觀的觀察。例如，可以使用異面大屏幕的方式，將其呈現到鏡頭當中，并利用高精度的光學跟蹤系統，對攝像機進行定位跟蹤。這樣的技術模式下，可以很好地接收到鏡頭當中的各種參數與信息，并將其傳輸到大屏控制終端以及渲染端位置。這樣的虛擬現實場景的統一，使其觀看起來有著更強的互動性和自然感受。使用的AI+VR技術，主要包含VR視覺效果、透視關系映射技術等多個技術。這樣的技術可以充分利用渲染引擎的方式實現換算分析。另外，還能夠將內容投影到多個LED大屏當中，從而實現虛擬統一的結合。在物體運行的過程中，可以利用空間定位技術，實現有效的內容處理。最后，利用AI智能分析技術，對人體形象進行位置的確定，在之后的圖像形成中，可以有效地結合人體位置，實現良好的視覺體驗。

4 結 語

5G+4K/8K+AI技術會成為未來電視媒體發展的重要方向，是為人們提供更高水平電視媒體服務的主要技術組成，可以提升電視媒體在市場中的競爭力，創造更高的收視率。