基于5G+4K/8K的电视媒体制播体系研究

霍其峰

（沈阳广播电视台，辽宁 沈阳 110000）

0 引 言

5G、云计算、4K/8K超高清、VR/AR以及物联网等技术的集成创新和应用创新，推动了媒体融合发展和智慧广电建设。截至2022年10月，我国除港澳台地区以外，完成31个省区市广电5G网络服务全覆盖。国家广播电视总局发布《关于进一步加快推进高清超高清电视发展的意见》，明确提出加快推进高清超高清电视制播能力建设。截至2022年3月，全国地级及以上播出机构经批准开办的高清电视频道有1 015个，4K/8K超高清电视频道10个，超高清发展空间广阔。本文基于5G、4K/8K超高清视频的发展现状，探索5G+4K/8K的电视媒体制播体系，促进智慧广电建设。

1 5G及4K/8K超高清视频

1.1 5G技术发展历程

5G即第五代移动通信技术。5G技术经历了标准研发、技术试验、标准发布、正式商用、基础部署及场景深化等发展阶段。2013年4月，工业和信息化部、发展改革委、科技部共同支持成立IMT-2020（5G）推进组，并积极与国际组织开展合作，共同推进5G国际标准发展。2014年5月，日本电信营运商NTT DoCoMo与多家厂商共同合作开展5G网络测试。2016年1月，中国5G技术研发试验正式启动，2017年11月，正式启动5G技术研发试验第三阶段工作。2017年12月，5G NR首发版本正式冻结并发布。2018年6月，3GPP 5G NR标准SA发布。2018年12月，中国电信、中国移动、中国联通获得5G系统中低频段试验频率使用许可[1]。2019年6月，工业和信息化部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照。截至2022年8月末，我国5G基站总数达210.2万个，占移动基站总数的19.8%。5G技术标准加速落地，基础设施稳步部署，应用场景不断深化[2]。

1.2 4K/8K超高清视频关键技术与设备

4K（3 840×2 160像素）或8K（7 680×4 320像素）超高清视频具备高帧率、高位深、广色域及高动态范围等特点，带动了芯片、内容制播、显示及传输等产业的发展，促进广播电视行业的迭代升级。超高清视频关键技术包括视频处理、音频处理、传输处理及显示处理等方面。超高清视频内容传输技术包括地面传输、卫星传输、有线与光纤传输以及网络传输。超高清视频终端设备及核心元器件产业发展迅速，如核心元器件、面板市场、芯片市场、镜头市场、8K视频以及4K超高清应用设备等。4K/8K超高清视频在广播电视领域的应用，正在向增强临场感、强化纪实感、注重社交性方向发展。

1.3 5G+4K/8K高新视频新业态

《广播电视和网络视听“十四五”科技发展规划》明确提出积极打造高新视频新业态，培育孵化5G+4K/8K+AI、沉浸式视频等更高技术格式、更新应用场景、更美视听体验高新视频新业态。中央广播电视总台、中国电信等纷纷推出“5G+4K/8K”战略，并在节目制播、直播转播、8K超高清电视公共服务平台建设等领域取得一系列成果。中央广播电视总台5G+4K/8K超高清制播示范平台建设目前已完成1—6期招标工作，这也为各地开展5G+4K/8K超高清制播提供了示范。基于5G+4K/8K的电视媒体制播体系包括前端设备、超高清制作系统、IP化播出、超高清收录以及便携直播等。

2 基于5G+4K/8K的电视媒体制播体系

2.1 5G+4K/8K的前端制播设备应用

5G+4K/8K是高新视频的新业态，前端制播设备是5G+4K/8K超高清电视制播发展的基础。我国4K/8K超高清产业发展取得显著成绩，8K摄像机、5G+8K超高清重载云台监控摄像机、8K超高清摄录一体机、8K监视器以及5G+4K/8K超高清背包等前端设备本土化率大幅提升。国内自主研发设计的首台“5G+8K”全业务转播车投入使用，目前已开展多次5G+8K、卫星、IPTV、光纤互联网全链路转播活动，如2019年篮球世界杯、中网、冬奥测试赛，2020年中国大剧院“华彩秋韵”首场音乐会，2020年第十四届咪咕汇音乐盛典，2021年全国两会“8K+5G+新立方演播室”等。前端制播设备的发展，推动了我国5G+4K/8K超高清视频在广播电视领域户外、室内、专业三大场景的应用[3]。

2.2 5G+4K/8K的超高清制作系统

5G+4K/8K制播技术逐步成熟，在拍摄、制作流程、节目质量控制及播控等方面不断提升。基于5G+4K/8K的超高清制作系统能够完成全流程、高效率、智能化、网络化的节目制作。超高清电视节目制作需要满足高分辨率、高帧率、高量化精度、广色域、高动态范围以及环绕声音频等要求。以大洋4K/8K超高清制作系统为例，其具备编辑、混音、调色、合成等制作功能，融入5G、人工智能、大数据等技术，由超高清非编、智慧审片、超高清打包中心、三维包装合成、颜色分级与调色以及音频工作站等模块组成，提升了超高清电视节目制作效率[4]。

5G+4K/8K超高清视频在广播电视节目领域的应用也在不断深化。以北京冬奥会转播为例，中央广播电视总台践行“5G+4K/8K+AI”战略，运用AI时间切片系统、“猎豹”系统、鱼竿摄像机、4K超高清特种摄像设备、AR虚拟植入技术以及沉浸式音频制作，带给观众超高清、全景沉浸式视听体验；设置《大咖陪你看》《一起看冬奥》《C位看冬奥》《前方高能》等栏目，助力“百城千屏”和“科技冬奥”。

以中央广播电视总台2021年春节联欢晚会为例，在“5G+4K/8K+AI”战略指导下，节目实现超高清一体化协同制作，通过多渠道协同分发，最终实现多终端互动呈现与全媒体精准传播。节目利用“云录制+云互动”方式实现观众与演员的隔空互动，以创意表演《牛起来》、周杰伦演唱歌曲《莫吉托》、意大利歌手安德烈·波切利演唱歌曲《我的太阳》《抱紧我》为例，这些节目通过云技术实现不同地区的演员跨时空共同出现在春晚舞台，带给观众云端视听盛宴。2021年，春节联欢晚会首次实现8K超高清试验频道直播。中央广播电视总台联合四大通信运营商，在全国30多个8K超高清大屏以及8K电视机同步播放，带给观众超高清、沉浸式、智能化的视听体验。

2.3 5G+4K/8K的IP化播出

各广播电视台积极落实4K先行，兼顾8K发展计划，5G及4K/8K超高清时代的到来，给传统广播电视台播出系统带来一定的影响。5G高速率、大带宽、低时延、网络切片及边缘计算等技术能够满足4K/8K超高清视频的性能需求[5]。广播电视播出业务的IP化、虚拟化、云化具备强大的信号承载力，系统拓展性较强，基于5G+4K/8K的IP化播出系统成为诸多广播电视台的选择。基于5G+4K/8K的IP化播出系统包括播出业务平台、信号处理平台及监看处理平台等。4K/8K超高清视频的发展，对广播电视台传输与播出提出更高的要求，IP技术能够支持多个超高清播出系统。以广东广播电视台为例，2020年建成SDI+IP混合播出系统，保证了超高清广播电视节目的顺利播出。

2.4 5G+4K/8K的超高清收录

基于5G+4K/8K的超高清收录系统具备超高集成度、稳定性，能够实现多路4K/8K信号的多码率稳定收录，向全面IP化发展，能够满足广播电视节目录制、体育赛事、大型文艺晚会等多场景的超高清、多机位同步录制。系统包括集中管理、边采边编、多通道组合录制等模块。超高清收录系统能够通过网络统一管理演播室现场各类信号，对于一些时效性要求较高的节目，如果采用传统的录制完成后制作流程，会错过最佳播放时间。超高清收录系统能够实现边采边编，录制与编辑同时进行。超高清收录系统能够实现多通道组合录制，如演播室收录、移动收录、云收录等。多通道收录包括控制单元、收录单元和存储单元，收录设备一般有嵌入式收录设备、服务器式收录系统，具备多路信号同步采集、兼容多种非编文件格式录制特点，支持多种存储介质、支持文件自动分段、支持音频的加嵌，能够有效提高后期制作效率。

2.5 5G+4K/8K的便携直播

基于5G+4K/8K的便携直播以5G+4K/8K超高清背包为核心，结合超高清聚合网关、4K/8K视频矩阵、4K/8K解码器等配套设备。以5G+4K/8K超高清便携式背包为载体，将直播现场信号超高清编码、加密，通过5G链路将信号传输至5G+4K/8K的超高清制作平台，完成后续节目的生产制作。基于5G+4K/8K的便携直播能够充分发挥5G无线传输技术的移动性优势，满足多种移动状态下的4K/8K超高清直播传输需求。5G+4K/8K超高清背包适用更多移动直播与特殊场景。5G+4K/8K便携直播能够带给观众节目制作级的4K/8K直播内容，借助5G高速率、大容量、低时延等特点，能够有效保证传输可靠性，实现多地直播互动、云直播传输等场景应用。5G+4K/8K便携直播便于移动素材拍摄采集，满足超高清素材编码回传、赛事直播、经典时刻抓拍等，带给用户多视角直播体验。5G+4K/8K便携直播目前被广泛应用于广播电视领域，如咪咕视频第十四届咪咕汇，作为全球首个5G+4K/8K+云直播技术的文艺盛典，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，带给观众高色域、高清晰度、高亮度、高对比度的视觉盛宴。

3 结 语

5G+4K/8K超高清产业链的发展，为人们呈现出更真实、更清晰、更具沉浸感的体育赛事、舞台表演与大型互动现场。5G+4K/8K超高清视频的发展也推动了电视媒体制播体系的迭代升级，基于5G+4K/8K前端制播设备、超高清制作、IP化播出、超高清收录及便携直播发展迅速，推动了4K/8K超高清电视节目产能提升，也为观众带来高质量的4K/8K超高清电视节目视听体验。