浅谈5G技术在电视4K直播中的应用

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衡东县广播电视台 湖南省 衡东县 421400

随着我国综合国力的不断增强，人民群众对于美好生活有了更高的向往和追求，媒体行业也在努力加快自身发展，致力于为用户提供高品质的内容观赏体验。在广电4K 产业加速落地之际，第五代移动通信技术（5G）的成熟又带来了全新的发展契机。1G 实现了移动通话，2G 实现了短信、数字语音和手机上网，3G 带来了基于图片的移动互联网，4G 推动了移动视频的发展，而5G 技术则采用了全新的网络结构，提供峰值10Gbps的下行带宽、毫秒级时延和超高密度连接，与现行的4G 网络相比实现了性能的大幅跃升，能够提供前所未有的应用服务和用户体验。5G技术面向三大使用场景：增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）和超高可靠低时延通信（uRLLC），其中eMBB场景面向大带宽用户连接，个人接入带宽可达100Mbps 以上，再结合5G 网络切片技术，能够有效保障视频流端到端的传输性能，尤其适合于2K/4K/8K 超高清、AR/VR等格式视频的传输应用。

1 5G与4K的融合方案解析

1.1 5G与4K的特点与技术概要

5G 是一个通俗称法，官方名称为移动通信系统 IMT-2020。5G 技术主要具备：无与伦比的快、人多也不怕、什么都能通信、最佳体验如影随形的特征。其中，“无与伦比的快”是5G 技术最凸显的性征。目前，4G 网络的最快下载速度约是每秒150Mb，而5G 最快则达到每秒10Gb。5G将以可持续发展的方式满足未来超千倍的业务流量增长，以及超高速率、超低时延和海量连接等多样化业务需求，同时还将提供媲美光纤的接入速率，接近“零”时延的使用体验，超高流量密度、超高连接数密度和超高移动性等多场景的一致服务，业务及用户感知的智能优化。5G 技术“高速率、低时延、大容量”等特征为超高清视频技术大规模应用提供了必备基础。

在广播电视领域中，4K 视音频技术要求与现在使用的高清视音频参数有以下几个方面的不同：HD 分辨率要求是1920×1080，4K 分辨率要求是3840×2160，显示的点数是HD 的4 倍；HD帧率是50i，4K 的帧率要求不低于50 帧逐行扫描，可以高达100 帧或120 帧；HD 通常采用8bit量化，4K 要求达到10bit 或更高的12bit 量化级别；色域上HD 和SD 要求相同，规定在Rec.709 范围内，4K 要求达到 Rec.2020 范围。4K 比 1080P 画质总像素还要再多4 倍左右，4K 视频应该说得上是秋毫毕现。

1.2 4K直播系统架构分析

4K 视频直播清晰的同时，因为体积和码率都很大，这就需要强大的5G 网络支持。在现场进行信息采集、编码、信号发射的过程中，摄像机现场采集得到的HD-SDI 或4K-SDI 视音频信号，能够通过现场的5G 发射端编码器进行推流。5G 发射端高可靠性的链路聚合技术，能最大限度地汇聚所有网络链路带宽实时传输高清及4K 视频，利用5G 无线网络上行，在5G 网内进行点对点的传输，发送到演播室或者网络直播云平台，从而实现播出。如图1所示。

图1 4K直播系统架构图

2 5G网络传输4K电视节目的优势

2.1 5G技术能有效提高直播灵活性

现在使用的新闻直播设备，如微波、光纤、直播车等都有其独特的优势，但是由于成本较大很容易受到成本开支、天气因素、周边建筑等条件的约束，在很多突发新闻及活动现场需要进行及时的现场直播报道时，使用以上的直播设备很耗时耗力。在5G 网络的不断普及下，作为一种无线传输系统，只要有5G 信号覆盖的地区就可以进行实时高质量（高清、2K、4K 等）的新闻及活动现场直播。在新闻直播过程中，在5G 技术的帮助下可以进行实时信息播报，在新闻直播的时候只需要一名摄像师和一名记者就可以完成新闻的直播任务，显而易见的是5G 新闻直播更加轻便灵活。

2.2 5G技术能有效提高直播适应性

很多直播设备由于受到地域的限制很难进行实时有效的视频直播。5G 技术完全突破了时间与地域的限制，新闻记者能够在最短的时间内赶到新闻事件发生的现场，只要现场具备5G 网络信号，就可以进行新闻直播工作。5G 技术在轮船列车、江河湖海、崇山峻岭等恶劣环境或直播车无法到达的现场都可以得到应用。在5G 直播的实时连线中，成都电视台公共频在成都春熙路IFS、东郊记忆、位于二环高架的全国第一辆5G 公交车上，通过5G 技术，成功实现同台完美演绎歌曲《成都》。这也是“5G 交互式电视直播”在全国范围内的首次应用。

2.3 5G技术能有效提升直播效率性

电视新闻直播效率极大提升。目前，国内的电视新闻节目，以录播为主，真正的直播新闻可谓凤毛麟角。新闻更讲求现场感、时效性，在重大事件、突发事件的报道中，直播更能反应媒体的专业素养。电视户外直播，需要依靠转播车来传送音视频内容，因此新闻直播的经济成本较高，且大多突发事件，因转播车不能及时到达现场，导致电视媒体在重大事件、突发事件的报道中，严重滞后于网络媒体。未来，电视台以内容+技术+渠道的发展方向，电视直播通过5G 网络来传送新闻画面，必然可以提高电视新闻采编播的效率，改变电视在新闻传播上的滞后性，提高电视内容的品质，从而增强主流媒体的传播影响力和公信力。

3 5G网络技术在电视领域的发展前景

3.1 5G技术让电视直播更加快捷简便

2018年12月28日，我国第一个基于 5G 技术的国家级新媒体平台在中央广播电视总台开建。中央广播电视总台联合中国电信等三大运营商及华为公司，合作建设国家级5G 新媒体平台。通过联合建设“5G 媒体应用实验室”积极开展5G 环境下的视频应用和产品创新。

电视台、电台、手机APP、微信公众号等各种传统媒体和新兴媒体通过5G 直播，广大民众能多渠道、多方式全面了解相关资讯。

3.2 5G技术为电视直播带来新气象

许多传统的电视媒体已经通过5G 技术增强其本身在全媒体时代的话语权与竞争力，有些城市的广播电视台与通信商进行深度的合作，推出了5G 移动采编项目，通过对新技术的传输功能与强大优势的利用，新闻采编工作更加便捷快速，可移动性更强。这样的移动采编平台使新闻可以实现即时采编与播报，使新闻的时效性得到了提高，对突发事件的传播能力与快速反应能力得到了提升，延伸了报道与快速采访的有效范围，使新闻媒体的从业人员在沟通、传输、采集与办公信息化整体的需求得以满足。5G 网络技术在新闻媒体中的延伸与拓展，也为电视直播行业带来了全新的气象。

结 束 语

5G和4K技术的融合将会极大促进媒体行业创新节目形态、丰富分发手段和优化用户体验。在电视内容竞争越来越激烈的今天，对突发重大新闻、大型活动采用直播形式报道已是大势所趋，要想做到更加快速的机动反应和全天候不受地域影响的完成高清乃至4K 直播任务，技术方案的运用将起到至关重要的作用。5G 技术的简便快捷和高质量对现有种种高清及4K 直播手段来说，无疑是一种强有力的补充,内容和技术，是神与形的融合，5G 将为内容呈现提供更加新颖丰富的形式，而媒体的优质内容也为5G 技术注入灵魂，两者相得益彰才能良性发展，将媒体融合推向更深远的层次。