基于5G+4K/8K的電視媒體制播體系研究

霍其峰

（沈陽廣播電視臺，遼寧 沈陽 110000）

0 引 言

5G、云計算、4K/8K超高清、VR/AR以及物聯網等技術的集成創新和應用創新，推動了媒體融合發展和智慧廣電建設。截至2022年10月，我國除港澳臺地區以外，完成31個省區市廣電5G網絡服務全覆蓋。國家廣播電視總局發布《關于進一步加快推進高清超高清電視發展的意見》，明確提出加快推進高清超高清電視制播能力建設。截至2022年3月，全國地級及以上播出機構經批準開辦的高清電視頻道有1 015個，4K/8K超高清電視頻道10個，超高清發展空間廣闊。本文基于5G、4K/8K超高清視頻的發展現狀，探索5G+4K/8K的電視媒體制播體系，促進智慧廣電建設。

1 5G及4K/8K超高清視頻

1.1 5G技術發展歷程

5G即第五代移動通信技術。5G技術經歷了標準研發、技術試驗、標準發布、正式商用、基礎部署及場景深化等發展階段。2013年4月，工業和信息化部、發展改革委、科技部共同支持成立IMT-2020（5G）推進組，并積極與國際組織開展合作，共同推進5G國際標準發展。2014年5月，日本電信營運商NTT DoCoMo與多家廠商共同合作開展5G網絡測試。2016年1月，中國5G技術研發試驗正式啟動，2017年11月，正式啟動5G技術研發試驗第三階段工作。2017年12月，5G NR首發版本正式凍結并發布。2018年6月，3GPP 5G NR標準SA發布。2018年12月，中國電信、中國移動、中國聯通獲得5G系統中低頻段試驗頻率使用許可[1]。2019年6月，工業和信息化部正式向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發放5G商用牌照。截至2022年8月末，我國5G基站總數達210.2萬個，占移動基站總數的19.8%。5G技術標準加速落地，基礎設施穩步部署，應用場景不斷深化[2]。

1.2 4K/8K超高清視頻關鍵技術與設備

4K（3 840×2 160像素）或8K（7 680×4 320像素）超高清視頻具備高幀率、高位深、廣色域及高動態范圍等特點，帶動了芯片、內容制播、顯示及傳輸等產業的發展，促進廣播電視行業的迭代升級。超高清視頻關鍵技術包括視頻處理、音頻處理、傳輸處理及顯示處理等方面。超高清視頻內容傳輸技術包括地面傳輸、衛星傳輸、有線與光纖傳輸以及網絡傳輸。超高清視頻終端設備及核心元器件產業發展迅速，如核心元器件、面板市場、芯片市場、鏡頭市場、8K視頻以及4K超高清應用設備等。4K/8K超高清視頻在廣播電視領域的應用，正在向增強臨場感、強化紀實感、注重社交性方向發展。

1.3 5G+4K/8K高新視頻新業態

《廣播電視和網絡視聽“十四五”科技發展規劃》明確提出積極打造高新視頻新業態，培育孵化5G+4K/8K+AI、沉浸式視頻等更高技術格式、更新應用場景、更美視聽體驗高新視頻新業態。中央廣播電視總臺、中國電信等紛紛推出“5G+4K/8K”戰略，并在節目制播、直播轉播、8K超高清電視公共服務平臺建設等領域取得一系列成果。中央廣播電視總臺5G+4K/8K超高清制播示范平臺建設目前已完成1—6期招標工作，這也為各地開展5G+4K/8K超高清制播提供了示范。基于5G+4K/8K的電視媒體制播體系包括前端設備、超高清制作系統、IP化播出、超高清收錄以及便攜直播等。

2 基于5G+4K/8K的電視媒體制播體系

2.1 5G+4K/8K的前端制播設備應用

5G+4K/8K是高新視頻的新業態，前端制播設備是5G+4K/8K超高清電視制播發展的基礎。我國4K/8K超高清產業發展取得顯著成績，8K攝像機、5G+8K超高清重載云臺監控攝像機、8K超高清攝錄一體機、8K監視器以及5G+4K/8K超高清背包等前端設備本土化率大幅提升。國內自主研發設計的首臺“5G+8K”全業務轉播車投入使用，目前已開展多次5G+8K、衛星、IPTV、光纖互聯網全鏈路轉播活動，如2019年籃球世界杯、中網、冬奧測試賽，2020年中國大劇院“華彩秋韻”首場音樂會，2020年第十四屆咪咕匯音樂盛典，2021年全國兩會“8K+5G+新立方演播室”等。前端制播設備的發展，推動了我國5G+4K/8K超高清視頻在廣播電視領域戶外、室內、專業三大場景的應用[3]。

2.2 5G+4K/8K的超高清制作系統

5G+4K/8K制播技術逐步成熟，在拍攝、制作流程、節目質量控制及播控等方面不斷提升。基于5G+4K/8K的超高清制作系統能夠完成全流程、高效率、智能化、網絡化的節目制作。超高清電視節目制作需要滿足高分辨率、高幀率、高量化精度、廣色域、高動態范圍以及環繞聲音頻等要求。以大洋4K/8K超高清制作系統為例，其具備編輯、混音、調色、合成等制作功能，融入5G、人工智能、大數據等技術，由超高清非編、智慧審片、超高清打包中心、三維包裝合成、顏色分級與調色以及音頻工作站等模塊組成，提升了超高清電視節目制作效率[4]。

5G+4K/8K超高清視頻在廣播電視節目領域的應用也在不斷深化。以北京冬奧會轉播為例，中央廣播電視總臺踐行“5G+4K/8K+AI”戰略，運用AI時間切片系統、“獵豹”系統、魚竿攝像機、4K超高清特種攝像設備、AR虛擬植入技術以及沉浸式音頻制作，帶給觀眾超高清、全景沉浸式視聽體驗；設置《大咖陪你看》《一起看冬奧》《C位看冬奧》《前方高能》等欄目，助力“百城千屏”和“科技冬奧”。

以中央廣播電視總臺2021年春節聯歡晚會為例，在“5G+4K/8K+AI”戰略指導下，節目實現超高清一體化協同制作，通過多渠道協同分發，最終實現多終端互動呈現與全媒體精準傳播。節目利用“云錄制+云互動”方式實現觀眾與演員的隔空互動，以創意表演《牛起來》、周杰倫演唱歌曲《莫吉托》、意大利歌手安德烈·波切利演唱歌曲《我的太陽》《抱緊我》為例，這些節目通過云技術實現不同地區的演員跨時空共同出現在春晚舞臺，帶給觀眾云端視聽盛宴。2021年，春節聯歡晚會首次實現8K超高清試驗頻道直播。中央廣播電視總臺聯合四大通信運營商，在全國30多個8K超高清大屏以及8K電視機同步播放，帶給觀眾超高清、沉浸式、智能化的視聽體驗。

2.3 5G+4K/8K的IP化播出

各廣播電視臺積極落實4K先行，兼顧8K發展計劃，5G及4K/8K超高清時代的到來，給傳統廣播電視臺播出系統帶來一定的影響。5G高速率、大帶寬、低時延、網絡切片及邊緣計算等技術能夠滿足4K/8K超高清視頻的性能需求[5]。廣播電視播出業務的IP化、虛擬化、云化具備強大的信號承載力，系統拓展性較強，基于5G+4K/8K的IP化播出系統成為諸多廣播電視臺的選擇?；?G+4K/8K的IP化播出系統包括播出業務平臺、信號處理平臺及監看處理平臺等。4K/8K超高清視頻的發展，對廣播電視臺傳輸與播出提出更高的要求，IP技術能夠支持多個超高清播出系統。以廣東廣播電視臺為例，2020年建成SDI+IP混合播出系統，保證了超高清廣播電視節目的順利播出。

2.4 5G+4K/8K的超高清收錄

基于5G+4K/8K的超高清收錄系統具備超高集成度、穩定性，能夠實現多路4K/8K信號的多碼率穩定收錄，向全面IP化發展，能夠滿足廣播電視節目錄制、體育賽事、大型文藝晚會等多場景的超高清、多機位同步錄制。系統包括集中管理、邊采邊編、多通道組合錄制等模塊。超高清收錄系統能夠通過網絡統一管理演播室現場各類信號，對于一些時效性要求較高的節目，如果采用傳統的錄制完成后制作流程，會錯過最佳播放時間。超高清收錄系統能夠實現邊采邊編，錄制與編輯同時進行。超高清收錄系統能夠實現多通道組合錄制，如演播室收錄、移動收錄、云收錄等。多通道收錄包括控制單元、收錄單元和存儲單元，收錄設備一般有嵌入式收錄設備、服務器式收錄系統，具備多路信號同步采集、兼容多種非編文件格式錄制特點，支持多種存儲介質、支持文件自動分段、支持音頻的加嵌，能夠有效提高后期制作效率。

2.5 5G+4K/8K的便攜直播

基于5G+4K/8K的便攜直播以5G+4K/8K超高清背包為核心，結合超高清聚合網關、4K/8K視頻矩陣、4K/8K解碼器等配套設備。以5G+4K/8K超高清便攜式背包為載體，將直播現場信號超高清編碼、加密，通過5G鏈路將信號傳輸至5G+4K/8K的超高清制作平臺，完成后續節目的生產制作。基于5G+4K/8K的便攜直播能夠充分發揮5G無線傳輸技術的移動性優勢，滿足多種移動狀態下的4K/8K超高清直播傳輸需求。5G+4K/8K超高清背包適用更多移動直播與特殊場景。5G+4K/8K便攜直播能夠帶給觀眾節目制作級的4K/8K直播內容，借助5G高速率、大容量、低時延等特點，能夠有效保證傳輸可靠性，實現多地直播互動、云直播傳輸等場景應用。5G+4K/8K便攜直播便于移動素材拍攝采集，滿足超高清素材編碼回傳、賽事直播、經典時刻抓拍等，帶給用戶多視角直播體驗。5G+4K/8K便攜直播目前被廣泛應用于廣播電視領域，如咪咕視頻第十四屆咪咕匯，作為全球首個5G+4K/8K+云直播技術的文藝盛典，是5G+8K超高清直播第一次大型商用，采用“1+1+N直播”的模式，帶給觀眾高色域、高清晰度、高亮度、高對比度的視覺盛宴。

3 結 語

5G+4K/8K超高清產業鏈的發展，為人們呈現出更真實、更清晰、更具沉浸感的體育賽事、舞臺表演與大型互動現場。5G+4K/8K超高清視頻的發展也推動了電視媒體制播體系的迭代升級，基于5G+4K/8K前端制播設備、超高清制作、IP化播出、超高清收錄及便攜直播發展迅速，推動了4K/8K超高清電視節目產能提升，也為觀眾帶來高質量的4K/8K超高清電視節目視聽體驗。