5G在广播电视工程中的应用

张伯阳

（固安县融媒体中心，河北 廊坊 065500）

0 引言

随着科技不断创新升级，各行各业都在寻求新的发展模式。在此背景下，5G应用领域逐渐延伸，特别是在广播电视工程领域。一方面，5G正在推动广播电视不断开辟全新的应用领域，广播电视节目的呈现方式愈加丰富，一系列技术革新为用户提供多样化观看方式。另一方面，广播电视工程利用5G高传输速率、低延迟等特点，既可以保证视频以原始质量进行传输，又可以提高信号传输速率，通过清晰逼真的画质与实时互动为用户带来沉浸式体验。由此可见，5G与广播电视的融合发展十分必要。

1 5G概述

5G是最新一代无线通信技术，具有高速数据传输、低延迟等特点。5G采用新型空口接口及网络架构，通过毫米波、亚6 GHz等频谱资源实现全频接入，可以灵活管理频谱，不仅能够传输海量数据，还可提供多样化服务。5G还采用软件定义网络（Software Defined Network，SDN）和网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization，NFV）等技术[1]，支持云管理功能、资源集中分配功能及服务自动化功能，从而降低网络运营成本及网络运营复杂度。SDN可以分离网络控制层与数据层，达到动态配置网络效果；网络功能虚拟化可以利用虚拟方式将网络功能应用到通用服务器，使得网络功能可以达到快速部署及弹性延展效果，用以高效网络管理与运维。

2 5G在广播电视工程中应用的优势

2.1 提高节目质量

传统广播电视信号传输需要经过压缩处理，可能造成不同程度的画质受损。5G利用高频谱效率及高频段优势避免出现画面失真现象，其高效传输性及稳定性保障原始视频超高清传送，可以清晰看到视频细节，增强直播赛事、节目转播等观看效果。5G可以将通信延迟时间降低到毫秒级别[2]，减少视频播放的卡顿次数，增强超高清视频的流畅度。因此，利用5G可以减小传输时画质受损概率、缩短通信延迟时间，从而提高节目质量。

2.2 降低流量成本

广播电视行业传输4K/8K超高清画质的视频时需要大量通信流量，视频传输时间越长，流量消耗越大。传统4G通信技术的传输速率均值为71 Mb·s-1，而5G传输速率的均值可以达到1.4 Gb·s-1，是4G通信技术传输速率的20倍。因此，利用5G可以加快视频传输速度，减少流量消耗，从而降低流量成本。

3 5G在广播电视工程中的应用

3.1 基于5G的广播电视转播

通过5G可以进行广播电视超高清传输，实现远程分会场转播。与传统4G视频传输相比，5G视频传输具有高宽带、低延时等优势，为4K/8K超高清视频传输提供技术支持，可以无线传输视频信号，不必铺设线缆，增加了视频转播的稳定性与灵活性。

以中央广播电视总台春节联欢晚会首次应用4K+5G超高清视频进行深圳分会场转播为例，节目部门根据现场实际需求搭建基于5G的信息采集传输平台，具体运作流程如图1所示。

图1 5G采集传输平台

工作人员根据现场需求架设两台4K摄像机，分别拍摄大全景及侧面全景。4K摄像机采集素材后经过编码器自动编码，通过无线转换设备接入5G网络，经解码器解码后由本地专线传输至深圳会场转播车，最终经过卫星与光缆回传至北京总部。此次素材信息传输过程采用本地编解码，优势在于网络路由简单，极大程度地缩短信息延迟时间。5G采集传输平台自动对摄像机、编码器、解码器硬件进行备份，同时传输主路及备路素材信息至转播车，以保证5G采集传输链路的安全、稳定，保障4K超高清视频信号的高质量回传。

3.2 基于5G的智慧电台

5G智慧电台是由智能音频研究中心自主研发的人工智能编播系统，通过智能抓取、智能编排及智能播报等，可以一键式自动生成新闻、音乐、天气等节目，无须主持人及编导，仅需要5 min即可生成一套24 h播出的电台节目。现如今，5G智慧电台已升级至iMango 4.0系统[3]。该系统中，语音合成系统和语音编辑系统占主导地位，为广播电台持续提供不同类型的节目。系统利用大数据算法获取用户需求偏好，通过云技术为用户提供个性化节目。5G智慧电台充分利用人工智能、5G、区块链等新型技术，对现有广播电视平台进行跨越式升级，极大地提升节目制作效率。

5G智慧电台包含党史党建、音乐、综艺等多个板块。用户输入相关文字，5G智慧电台就会自动生成虚拟主播语音播报节目，可广泛应用于新闻推送、紧急天气播报等服务。例如，2022年北京冬奥会开幕前，张家口广播电视台利用5G智慧电台实时传播冬奥会资讯，全套20个时段持续传播新闻播报。2021年河南暴雨造成洪涝灾害期间，5G智慧电台及时发布抗洪救灾措施，与百度地图、气象局合力推送路况天气等消息，积极强化应急服务能力，持续助力当地抗洪救灾。5G智慧电台还发起“创作者计划”活动，集合200多家电台共创《红色讲解员》节目，各广播电台可以相互借鉴制作方式，扬长避短。5G智慧电台有助于广播电视行业提升工作效率，加快紧急事件推送速度。

3.3 基于5G+4K/8K+VR/AR的直播模式应用

基于5G的虚拟现实（Virtual Reality，VR）/增强现实（Augmented Reality，AR）直播模式为广播电视直播领域带来技术性变革[4]。5G使得VR/AR广播电视直播更加流畅、多元化。观众可以自由选择观看角度，直观感受现场氛围，通过与直播人员云互动，观看虚拟现实内容等，为观众带来前所未有的沉浸感与互动性，提高观众的参与感、体验感。

2019年，5G首次投入到商业使用中。以2019年第28届金鸡百花电影节为例，此次直播活动是金鸡百花电影节第一次运用5G+4K+VR/AR技术，通过2+N全景多视角、72 h不间断直播，为观众创造一场全新的视觉盛宴。依托5G，直播画质更精细、流畅和真实；宽色域、高色深和三维全景声让画面色彩更丰富，使声音更具空间感、方位感。5G+4K+VR/AR技术的运用使得观众耳目一新，更是直播模式的创新，为广播电视的多元化发展奠定基础。

3.4 基于5G+4K/8K+AI的融合应用

5G+4K/8K+AI战略经过多年发展与应用，已在融合制播、融合直播等方面取得一系列成果。利用5G高速传播信号的优势、4K/8K分辨率的高清图像及人工智能（Artificial Intelligence，AI）技术，广播电视行业的发展更加智能化。如AI语音技术、AI图像文字合成等技术，为广播电视行业带来极大便利。利用5G可以实现智能识别语音、智能文字提取、AI视频增强等[5]。智能识别语音可以将语音自动转换成字幕，节省人工成本与时间，提供更加完善的字幕服务；智能文字提取可以帮助广播电视从图像中提取关键文字信息，提高工作效率；AI视频增强技术可以提升视频质量，去除视频噪音、强化图像颜色、实时调整视频清晰度用以适配网络，提升视频播放流畅度。

以2022年北京冬奥会为例，中央广播电视总台通过自研的AI时间切片系统、AI手语翻译、AI智能剪辑等技术为观众带来全新的体育比赛观看模式。利用AI时间切片系统、人工智能算法及图像学等技术，可以在极短时间内完成技术动作的剥离运算，实现滑雪运动员的技术动作与视频背景的分离。AI智能剪辑可自动识别运动员的技术动作、比赛项目、现场观众反应，根据比赛项目及成绩自动生成短视频。AI手语翻译官积极聆听现场赛事情况，实时为听障人士解说赛事，期间为听障人士提供手语服务总计300多万次，切实提升听障人士的参与感。基于5G，广播电视行业可以实现技术升级，从而提供更加人性化的服务。

4 结语

5G与广播电视工程融合是时代发展的必然要求。5G作为广播电视发展的关键一环，对广播电视工程的技术升级创新具有重要意义。超高清转播、5G智慧电台、5G+VR/AR/AI等技术融合，充分展示了5G的潜力。未来，广播电视工程相关技术人员应积极探索5G与广播电视行业的新型融合方式，持续为广播电视开创更多前沿服务和多样化内容，引领广播电视行业朝着更加智能化、人性化方向不断迈进。