5G+4K/8K+AI在电视媒体中的创新应用

2021-04-10李虹

电视技术 2021年6期

李虹

（中国广播电视总台，北京 100000）

关键字：AI技术；5G；4K；电视媒体；虚拟切换技术

0 引言

在我国现阶段的发展背景下，传统的电视媒体已经无法满足人们对于更高质量和传播水平的媒体需求，因此正面临着全面的变革发展挑战。在近些年的发展中，随着信息技术的普及，各种互动电视和手机电视等形式出现，为人们创造出更多的媒体平台。本文基于这些技术融合进行详细的创新研究。

1 5G技术下的超高清电视发展

现阶段，超高清视频制作成为5G技术相关领域最受关注的一项技术。超高清视频可以为人们创造出较大的商业流量。5G网络以其高速率、大带宽、低时延以及网络切片等技术特征，在实际的超高清视频应用中有着较大的应用空间，并发挥出了相应的作用。我国已经相应出台了相关技术的发展政策和未来战略方向，超高清视频产业在未来将成为社会研究与发展的主要方向。这是我国十分重要的战略机遇，必将推动我国超高清视频产业的发展。

2 电视发展现存问题与困境

我国自20世纪末开始使用高清转播技术，至今已经历了20余年的应用历程，当前正面临着由高清技术向超高清技术的转变。过去，标清向高清的更新换代发展缓慢，其主要原因是当时我国电视发展处于鼎盛期，没有竞争压力。因此，这样缺乏竞争压力的行业，就会丧失技术变革的推动力[1]。电视台技术团队长期在标清系统中进行操作，同时面向的客户也是标清用户群，因此电视台在经营中一直将收视率作为发展的重心而忽视了技术的更新迭代。另外，高清电视制播系统的建设往往需要投入大量的资金和成本，同时用户的电视只能接收到标清的信号，导致电视的高清与超高清技术的发展止步不前[2]。

3 5G+4K/8K+AI在电视媒体中的创新

超高清视频制作是电视媒体未来发展的主要方向。电视是信息技术的发展产物，因此推动电视媒体朝向4K/8K的方向发展，是必然的发展趋势。然而，近些年传统电视媒体的营收逐渐下滑，要在短时间内完成4K超高清电视制播平台的构建也不现实，因此需要创新未来的发展路径。

3.1 虚拟切换技术下的超高清制作

随着互联网的高速发展，IP技术得到了较为广泛的普及与应用。IP网络交换技术具备鲁棒性、安全性以及可控性较高的优势，因此可以基于IP技术，构建出计算+通信+存储为一体的信息服务平台。IP架构成为现阶段制作4K与8K超高清演播室系统的主要选择。现阶段，很多电视媒体刚刚开始进行高清化建设，无法在短时间内完成4K/8K超高清系统的建设。因此，IP技术在演播室的构建过程中，需要进行创新性的应用，在原本技术的基础上实现创新发展[3]。

虚拟切换技术可以在高清演播室的制播过程中，利用HD切换台的方式，将信号的时间点、信号源等信息传输到4K节目合成服务台中，对信号进行全面的整合处理。具体的工作原理是，将高清演播室的HD摄像机转变为超高清摄像机，将信号基于SDI和IP这两种信号形式进行输出，在实际的操作中，有效地利用4K虚拟切换技术对其信号进行针对性的处理与切换，实现自动切换与叠画的处理方式。这种HD制作方式的成本是构建一个系统性的4K演播室的成本的六分之一。

3.2 原创混合现实下的超高清制作

电视节目制作过程的核心环节是进行节目创意策划与技术实现。超高清技术全面推动了传统电视媒体在内容创作和技术方面的发展，也相应地提出了全新的技术要求。一方面，内容创作需要满足人们对于电视媒体的多样化需求，技术方面需要不断提升光效、精细度及仿真性等方面；另一方面，超高清节目的制作标准也需要基于传统的电视与电影技术标准，全面提升动态范围和帧率等方面的质量，进而全面提升节目的观看体验[4]。对此，可以利用电影的创作模式，创新性地利用原创混合现实的IMR技术，实现超高清节目的制作与播出。这种技术是一种前后期一体化的制作流程，主要涉及到混合现实、计算机视觉、人工智能、超高清视频以及三维声技术，可以将节目制作解译成技术、节目、创意以及制作为一体的创作模式。该技术有着较为明显的技术特征。首先，实际的应用需要基于现场的实际情况构建出特殊的视觉效果，形成原创的特性；其次，需要构建出混合现实制作环境，在工艺方面实现了较大的创新，原本的制作需要在后期对其节目进行复杂的特效制作，但是利用该技术可以实现一体化的节目制作，大大缩短节目的制作流程；最后，该技术有较高的集成管控效果，集成了大量的技术，以此保障4K节目的制作质量，并形成可以复用的包装特效资产化的管理效果。原创混合现实技术的实际应用需要将摄录编等设备作为控制核心，使现场拍摄、数字创作及内容交换管理等环节实现一体化操作，进而制作出较为优秀的超高清视频。

3.3 虚拟现实网络交互技术应用

传统的VR全景直播一定程度上可以为用户构建出虚拟现实的场景，但是在实际的节目信息采集过程中，由于画面视频的拼接处理，一旦拍摄的场景过于复杂，就会影响到用户的观看体验。例如，镜头接缝位置经常会出现不够精细的问题，导致用户在观看的过程中出现画面的错位感。这种类型的VR全景信号，其节目质量比较差，无法当做4K节目制作信息源。

虚拟现实网络交互系统利用全景摄像机对现场进行超高清分辨率的图像采集，借助5G网络技术将信号回传到全景信号段，与跟踪系统的摄像机信号进行合成，最终形成可以传输的视频信号。这种交互方式可以使主持人在室内或者室外进行针对性的交互。这种技术下的节目极大地扩大了内容覆盖程度，提升了虚拟现实的临场感。利用5G网络技术进行高码率的视频流传输，可以保障在有限的时间内完成VR视频的制作。在音频制作过程中，将VR话筒与常规的话筒结合，可以采集到全方位的音频信息，后期制作过程就能够制作三维音频信息，用户在实际的观看过程中有较高的临场感与真实感。

3.4 AI视频增强技术

现阶段电视节目拍摄过程受到拍摄设备以及存储条件的限制，一些作品在4K超高清电视上存在观感不佳的问题。针对这个问题，需要利用AI增强技术，有效提升视频的超分辨率。这是一种时空域信息智能对齐的融合方式，可以实现视频信息的增强。AI视频增强技术可以有效处理视频信息中的划痕、噪点及细节模糊等问题，能够保障处理之后的画面呈现出较高的画面色彩饱和度。在没有对监督数据进行配对的情况下，可以利用AI学习模型的技术方式，对空间、时间以及色彩等方面实现视觉效果的增强，最大程度上提升视频的整体观感程度。AI技术可以将一些原本低分辨率的视频转变为超高分辨率，也可以将一些低帧率的视频转变为高帧率视频。这种AI技术主要通过构建卷积操作的自动特征信息提取的方式，对信息进行全面映射、重构及分析。该技术符合发展需求，在未来的发展中，也会迸发出更多的技术能力与优势。

3.5 AI+VR演播室制作技术

当下，在虚拟现实技术的使用过程中，由于技术有着较强的沉浸感与交互性，使得在实际的电视节目制作过程中，可以提供较强的创新性。这样的技术能够保障电视节目在制作中，可以有较高的效率，因此受到更多电视媒体的青睐。传统的虚拟演播室的构造采用的是普通绿幕的建设方式，并加上人像抠图技术，将主持人与背景素材进行结合。但是，在使用的过程中，经会出现抠图的细节处理不当的问题，使得画面出现较多异常。同时，一些细节位置经常出现严重的噪波，对于主持人的位置也存在着一定的影响。主持人可以凭借自身的经验，或者利用现场返送的信号，确定出自己的虚拟位置。但是这样的制作方式下，往往无法很好地实现较为精准的交互操作。

而在当下的AI+VR技术加持下，合理地利用VR视觉效果及相关的透视关系，可以进行更加直观的观察。例如，可以使用异面大屏幕的方式，将其呈现到镜头当中，并利用高精度的光学跟踪系统，对摄像机进行定位跟踪。这样的技术模式下，可以很好地接收到镜头当中的各种参数与信息，并将其传输到大屏控制终端以及渲染端位置。这样的虚拟现实场景的统一，使其观看起来有着更强的互动性和自然感受。使用的AI+VR技术，主要包含VR视觉效果、透视关系映射技术等多个技术。这样的技术可以充分利用渲染引擎的方式实现换算分析。另外，还能够将内容投影到多个LED大屏当中，从而实现虚拟统一的结合。在物体运行的过程中，可以利用空间定位技术，实现有效的内容处理。最后，利用AI智能分析技术，对人体形象进行位置的确定，在之后的图像形成中，可以有效地结合人体位置，实现良好的视觉体验。