5G背景下VR新闻直播平台的设计与建设

杨振宇

（河南工业和信息化职业学院，河南 焦作 454000）

0 引 言

5G技术的发展加快了网络的传播速度，提高了网络传播的稳定性，为新闻直播带来新的发展机遇。近年来，随着人们的探索，虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术逐渐被应用于新闻领域，使新闻报道更立体、更全面，增强了观众的体验效果。基于此，面对日益变化的新媒体环境，新闻媒体工作者可以抓住5G及VR技术为新闻直播报道带来的机遇，升级新闻直播模式，全方位展示新闻直播现场，打造全面立体化的沉浸式新闻直播，为观众带来更好的新闻直播观看体验。

1 5G与VR技术概述

1.1 5G技术概念及特征

5G技术指第五代移动通信技术，是最新一代的移动通信技术。与4G技术相比，5G技术在用户体验速率、信息时延以及设备连接数量等方面都具有显著优势。4G与5G的性能对比如表1所示[1]。首先，通信速率方面，现有的5G技术的网络通信峰值速率在20 Gb·s-1左右，每平方米的流量密度可达100 Mb·s-1以上，是4G技术的10倍左右，能够在时速500 km的环境下实现信息传输[2]。其次，信息时延方面，5G性能指标显示，5G技术通过移动终端传输数据的网络时延可由4G时代的10 ms降低到1 ms左右，基本实现信息数据实时收发[3]。最后，在设备连接数量方面，5G技术性能指标显示，5G技术应用中，连接密度能达每平方千米1 000 000个，实现1 000亿的连接数量，助力万物互联的实现[4]。

表1 4G与5G的性能对比

1.2 VR的概念及其关键技术

VR技术全称Virtual Reality，即虚拟现实技术，是依托于计算机技术，综合运用仿真模拟技术、多媒体信息技术、传感器技术、图像显示技术以及三维图像技术等多种技术的高科技技术[5]。通过虚拟现实技术，用户可以在虚拟空间中进行观察、聆听，享受沉浸式的体验，如图1所示。

图1 虚拟现实的交互画面

虚拟现实技术运行的关键技术是三维建模技术、立体显示技术以及人机交互技术。三种关键技术共同组建虚拟现实系统，如图2所示。其中，三维建模技术是用于构建空间模型的关键技术，为用户构建仿真式空间；立体显示技术是带给用户沉浸式体验的直接表现形式的关键技术，多借助于VR眼镜来实现；人机交互技术是保障人和计算机设备进行信息沟通交流的技术，帮助用户通过数据手套、手柄等设备实现虚拟现实的体感交互[1]。

图2 虚拟现实系统的组成

1.3 5G+VR技术用于直播的优势

5G移动通信的低时延、高带宽等特点，为视频的高质量快速传递提供了技术支撑，能够助力VR应用发展。在5G支撑下，研究人员积极探索将VR全景拍摄运用于直播领域。5G和VR技术的结合，打破了时间和空间的限制，使用户突破视角限制，获取信息更加准确、真实，实用性极高，大大增加了直播对用户的吸引。

2 5G背景下VR技术在新闻报道中的应用

随着技术的发展和新闻业的探索，当前一些新闻报道领域，5G+VR技术已经实现落地应用，并取得一定成果。例如，2018年，中央广播电视总台首次将5G+VR直播运用于《我要看春晚》节目中。再如，2021年北京两会期间，中国电信与北京广播电视台秉承“将5G技术与媒体报道进行创新融合”的目标，共同开展合作，经过各方的多次方案研讨，最终，北京广播电视台新闻频道中心新媒体团队在中国电信提供专业技术支撑的基础上，首次采用全景式摄像机对政协和人大的开幕会、小组会、新闻发布会等一系列重要会议进行拍摄，通过虚拟现实技术，实现了对北京两会的全景式呈现[6]。采用VR技术对北京两会进行全程录制拍摄的形式，极大地丰富了新闻报道的制作形式，拓展了媒体传播边界，让观众能够全方位、沉浸式地观看新闻现场。

3 5G背景下VR新闻直播平台的设计与建设

3.1 建设目标

5G背景下，VR新闻直播平台的建设要实现对新闻报道的全景视频直播，可以通过360度全景摄像机，对新闻现场进行实时无缝衔接播报。此外，直播平台还可以在全景直播的基础上增加虚拟植入，在线上增强新闻播报效果，吸引用户观看，提升新闻直播收视率。新闻直播可能涉及虚拟演播室和户外新闻现场，因此，VR新闻直播平台须能够及时更换场景。虚拟的布景以及前景画面，都需要根据摄像机的移动、新闻报道内容的变化及时调换场景，既降低了演播室布景制作费用，也增加了节目的真实感。

3.2 5G背景下VR新闻直播系统技术方案设计

VR新闻直播系统大体包括五部分子系统，分别是拍摄、缝合、编码传输、云服务以及用户端，全景直播架构流程如图3所示。其中，全景采集和全景缝合部分可以由带机内实时拼接推送功能的360度全景直播摄像机完成，并在直播现场架设上行带宽在100 Mb·s-1及以上的5G网络。借助5G网络，全景摄像机可以及时地将拍摄到的全景视频及音频推送传递至云服务[7]。传输环节多采用360度全视角传输，将捕捉到的所有图像通过云编码输送至云服务。云服务再根据内容和直播服务，将内容分发至不同的用户终端。

图3 全景直播架构流程图

3.3 VR新闻直播视频现场布置要点

3.3.1 拍摄及5G融合网络架构

为顺利开展VR新闻直播活动，摄像师在直播前须提前对直播现场进行考察和布置，选择放置摄像机的最佳位置，并对现场的网络进行调试，确保网络的稳定性，并设置备用网络设施，防止出现紧急情况。具体而言，首先是摄像机的选择。摄像机是保障VR新闻直播视频效果的首要物质基础，对于全景直播摄像机设备的选择，第一，要求全景摄像机具有4K以上分辨率，并且机内具有实时拼接功能，保障拍摄到的视频画质高、清晰可观，能够高度还原现场色彩，各个角度的影像能够实时拼接，形成完整的画面；第二，要求设备具有实时消息传输 协 议（Real Time Messaging Protocol，RTMP）网络推流直播功能，保障视频能便捷快速地进行云分发；第三，要求设备稳定性较高，一些新闻直播是在户外进行，可能伴随着风沙、潮湿等恶劣的外界环境，因此，对设备稳定性的要求更高。

其次，网络是保障全景直播的重要技术支持。360度全景摄像机拍摄的视频数量较多。一般直播现场需要布置多个机位进行拍摄，即使对视频进行解码压缩编码处理，文件量也仍较大。为了保障推流稳定，不影响用户观看，可以充分利用5G技术，搭建一条稳定、高速的信息传输渠道，助力数据信息的传递。相关技术人员可以根据5G系统架构的技术规范，通过小型低功率基站和高功率宏基站，实现对各类数据的科学调配，打造超密集无线虚拟网络结构，并结合5G移动网络技术特点，构建无线网络，满足VR新闻直播中的智能设备应用需求[8]。

3.3.2 现场收声

全景摄像机自带的收音设备所收录的声音范围有限，多集中于机位附近，难以满足直播需求。为保障新闻直播的声音效果，可以在现场专门开设一条线路，放置收音设备，并与音响师进行沟通，做好音频调试。

4 VR新闻直播的关键技术

5G背景下，要顺利开展VR新闻直播，除了需要5G与VR技术的支撑外，还需要一些其他技术的支撑，具体如下。

4.1 视频图像同步技术

VR新闻直播的拍摄一般由360度全景摄像机或多个不同机位的摄像机共同完成。在拍摄过程中，摄影师需要设置好摄像机配置参数，并处理好拍摄中多相机的同步问题。对于不同相机的同步，可以通过闪光同步、运动同步、声音同步以及手动同步的方法进行调整[9]。闪光同步指通过检测不同机位全景相机视频帧内的“闪光”信号，同步各机位信号。运动同步指通过检测并匹配不同机位全景相机视频帧内的运动量进行同步。声音同步即根据不同机位全景相机采集到的声音频谱进行同步。手动同步即以某一时刻内不同机位全景相机采集到的画面手动进行微调。

4.2 视频实时拼接技术

VR新闻直播的信号采集多是通过多机位、多角度拍摄的，为了能实时传递，在采集后须对不同角度的视频图像进行实时拼接，并通过空间坐标对视频图像进行缝合和畸变校正。拼接过程一般包括特征提取、特征匹配、空间匹配、融合校正等步骤。空间匹配时，可以将不同角度拍摄到的图像注册到同一坐标系中，根据集合运动模型进行匹配，匹配完整后，进行图像融合，形成360度全景图像，供用户观看。

5 结 语

新闻直播能有效保障新闻的时效性，提高信息传播速度，引起公众注意。5G技术的低时延、高速率、高连接密度、大带宽等特点为VR技术提供了网络支持。本文的研究为5G背景下VR技术应用于新闻直播领域的探索提供了新的发展方向，进一步推动了新闻直播报道与新媒体技术的融合，为新闻媒体行业发展提供了更多可能。