中視科華有限公司北京技術(shù)服務(wù)分公司 ：周娟

5G+8K+VR超高清視頻已經(jīng)成為在計算機網(wǎng)絡(luò)、智能手機后改變?nèi)藗兩罘绞降男录夹g(shù)。5G+8K+VR超高清視頻能夠廣泛地應(yīng)用在各類場景中，極大地豐富了用戶的感官體驗，在廣播電視宣傳中積極使用該項技術(shù)能夠有效地打造新型的宣傳模式。

1.5G+8K+VR超高清視頻的現(xiàn)實背景

在2021年東京奧運會上，日本采用了一種名為“Tokyo Victory”的半球型8K+VR超高清視覺系統(tǒng)，讓觀眾不用通過VR頭顯就能夠獲得傳統(tǒng)VR的觀看感受，這套先進的超高清視覺系統(tǒng)應(yīng)用了最先進的視聽技術(shù)，給觀眾帶來身臨其境的視聽體驗感。我國央視也借助著2022年北京冬奧會的宣傳契機，開展了5G+8K+VR的超高清技術(shù)應(yīng)用。

近些年來，我國的超高清技術(shù)正在蓬勃地發(fā)展，8K超高清技術(shù)、相關(guān)的產(chǎn)品研發(fā)以及實際的產(chǎn)業(yè)化都完成了領(lǐng)域內(nèi)的突破，技術(shù)、產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)之間良好應(yīng)用相互協(xié)調(diào)的局面正在逐漸地產(chǎn)生。在技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破的同時，國家政策領(lǐng)域也在提供著相應(yīng)的支持，2019年我國工業(yè)和信息化部聯(lián)合廣電總局與中央廣播電視總臺發(fā)布了《超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2019--2022）》具體闡明了推動超高清視頻產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展的政策規(guī)劃，提供了實際的政策相關(guān)支持。就超高清標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)組織ITU及SMPTE協(xié)會也給出了明確的范圍：畫面幀率、觀看距離、視角模式及音頻標(biāo)準(zhǔn)。包括分辨率為7680×4320，像素的縱橫比為1∶1，色深為12Bit，色域標(biāo)準(zhǔn)為Rec.2020，最低支持幀率為每秒120幀，每幀約3300萬像素，音頻為22.2聲道等。我們所說的虛擬現(xiàn)實技術(shù)Virtual Reality簡稱VR是指在三維虛擬世界中模擬出視覺，視覺、聽覺、觸感等感官，它是在多媒體技術(shù)共同結(jié)合下產(chǎn)生的應(yīng)用形式，是計算機軟硬件技術(shù)、傳感技術(shù)、機器人技術(shù)、人工智能及行為心理學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域飛速發(fā)展的結(jié)晶。

要做到8K+VR制作的廣播電視節(jié)目廣泛傳播與應(yīng)用就離不開5G技術(shù)的發(fā)展。5G是對第五代移動通信技術(shù)的簡稱，5G網(wǎng)絡(luò)作為一種真正意義上的融合型網(wǎng)絡(luò)是對原有的無線接入技術(shù)的新的延伸與演進。在實際應(yīng)用上即使是在高鐵上運行也能夠保持良好的用戶上網(wǎng)體驗，因此5G的高數(shù)據(jù)運行質(zhì)量和運行密度能夠支持VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)，有效地縮短數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，更好地呈現(xiàn)超高清視頻效果。

在實現(xiàn)8K+VR的超高清視頻技術(shù)時，需要明確相關(guān)的5G通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)特點與基礎(chǔ)，廣播電視5G的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)是通過大塔與小塔之間進行聯(lián)合組網(wǎng)，形成5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)多區(qū)域之間的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，形成了新式5G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)廣播電視對于新的8K+VR的超高清視頻技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

2.5G+8K+VR超高清視頻的技術(shù)建設(shè)方案

5G+8K+VR的超高清視頻技術(shù)需要在5G通信技術(shù)基礎(chǔ)上結(jié)合信息采集傳輸、移動云制作、VR內(nèi)容制作等技術(shù)手段，并通過網(wǎng)絡(luò)邊緣計算和切片技術(shù)從而實現(xiàn)對8K和VR的圖像視頻傳輸。

2.1 鏈路模式

整個5G+8K+VR的超高清視頻的技術(shù)建設(shè)方案流程主要是依照5G+8K+VR的超高清視頻的制作流程展開的。在5G+8K+VR的超高清視頻制作過程中，通常會使用帶有8K+3D全景攝像機作為采集源，對周圍進行360°或720°的全方位全景觀信息高清畫面采集，再通過視頻拼接技術(shù)，依照實際需求來選擇拼接技術(shù)模式對視頻進行拼接縫合處理，然后依照三維圖像映射技術(shù)將原本的全景三維圖像轉(zhuǎn)換成二維的平面視頻，從而進行視頻編碼，生成8K+3D的超高清全景視頻流以后再通過5G網(wǎng)絡(luò)將視頻流進行傳輸推送。在這個過程中負(fù)責(zé)傳輸功能的是5G的邊緣網(wǎng)絡(luò)，而5G的核心網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)的是對高清全景視頻的實時轉(zhuǎn)碼，最后抵達(dá)觀眾的觀看終端。在整個技術(shù)建設(shè)生產(chǎn)的流程中涉及了攝影采集、視頻拼接、映射轉(zhuǎn)碼、內(nèi)容包裝、視頻傳輸?shù)榷喾矫姝h(huán)節(jié)，因此在這個過程中就需要各個運行環(huán)節(jié)之間密切合作，保證流程運行的流暢程度。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

首先是全景視頻的采集，在進行5G+8K+VR超高清視頻的制作時需要進行相應(yīng)的全景拍攝，在進行拍攝時需要用到專業(yè)的全景攝像設(shè)備，進行3D的全景拍攝，專業(yè)的全景攝像設(shè)備會使用多目的拍攝鏡頭，再通過復(fù)雜的內(nèi)置算法將360度全景畫面以及3D效果進行高效地呈現(xiàn)，從而保證在后期進行視頻制作時擁有更高的視頻剪輯與制作效率。

其次是視頻拼接技術(shù)，在將全景拍攝的視頻素材進行云端的上傳以后，需要進行視頻的剪輯與拼接，基礎(chǔ)的視頻拼接方式主要是以變換為基礎(chǔ)的視頻拼接或以拼接線為基礎(chǔ)的視頻拼接兩種。在進行視頻的拼接縫合時也分為模板縫合與光線縫合兩種方式，模板縫合相較于光線縫合速度更快，對于進行縫合拼接處理的設(shè)備要求也不高，但在進行模板縫合時，由于超高清視頻的幀與幀之間存在著一定的差異，視頻的拼接縫和區(qū)域就可能會出現(xiàn)重影的現(xiàn)象，導(dǎo)致整個超高清視頻的畫面呈現(xiàn)效果差，質(zhì)量較低。而光線縫合方式會依照視頻拼接的素材特點進行光線方面要素的調(diào)整，這就使得視頻在拼接以后呈現(xiàn)出更好的觀看效果，相應(yīng)的對于素材光線的處理增加了視頻的拼接縫合耗時，因此在進行視頻的拼接縫合工作時要按照具體的視頻制作要求來進行選擇。

再次是三維圖像映射與高效的編碼技術(shù)。三維圖像映射技術(shù)主要是用于將全景視頻壓縮成適合編碼的平面視頻，將原本的球面3D轉(zhuǎn)換成二維的平面視頻，5G+8K+VR中的VR視頻需要廣泛地使用這項技術(shù)，在目前的三維圖像映射技術(shù)中有多種的主要映射方式，其中等角方塊映射是其中映射質(zhì)量最好的三維圖像映射技術(shù)。等角方塊映射技術(shù)通過建立等角方塊模型，從而保障在六個映射面上各個角度的像素密度都是不變的，這樣無論在哪個位置進行取樣，都能夠保證觀看者在各個位置獲取到的都是一樣的視頻圖像質(zhì)感。而高效的編碼技術(shù)則是負(fù)責(zé)將映射以后的視頻通過壓縮格式協(xié)議進行編碼后壓縮傳輸，同時在傳輸過程中為了節(jié)約帶寬，保證傳輸質(zhì)量和速度，也會采用相應(yīng)的與視頻有關(guān)的編碼方式，將原本的全景VR視頻進行劃分，將原本的整個視頻劃分成數(shù)個適應(yīng)儲存空間大小的子視頻，將觀看者視野內(nèi)的內(nèi)容進行高分辨率化，而視野外的則低分辨率化，之后再進行編碼，同時對于觀看者的視角轉(zhuǎn)換也要進行分辨度的高速調(diào)整，以保證視角切換的延遲保持在30到60毫秒之間避免3D眩暈的發(fā)生。這樣就不用在觀看的同時保持對全部視頻內(nèi)容的高分辨率，緩解了解碼的實際壓力。

最后是對VR全視角視頻傳輸。目前的8K+VR視頻的傳輸碼率基本保持在80到100Mbps左右，因此對于8K+VR全景視頻的傳輸需要高帶寬、低延遲的支持，而5G正好能夠滿足這種高帶寬的要求，5G的宏站設(shè)備的傳輸速率能夠達(dá)到1.6Gbps，誤碼率小于0.001%而丟包率也小于1%，自身的轉(zhuǎn)換成功率和接入成功率都將近100%，傳輸以后可能出現(xiàn)的視頻花屏、馬賽克都不再出現(xiàn)，真正滿足8K+VR全景視頻的高質(zhì)量傳輸。

3.廣播電視5G+8K+VR的超高清視頻的實際應(yīng)用前景

廣播電視領(lǐng)域通過對5G+8K+VR的超高清視頻新技術(shù)的使用，將各個頻道播放的內(nèi)容變得更加具有真實性、趣味性，形象化地將原本虛擬的各項宣傳與播報變成更具有現(xiàn)實性的節(jié)目效果，不光是傳統(tǒng)的廣播電視節(jié)目播放，對于電商、教育、醫(yī)療等不同領(lǐng)域的活動形式都能通過5G+8K+VR超高清視頻來進行節(jié)目制作，具有多角度的現(xiàn)實應(yīng)用前景。

3.1 5G+8K+VR超高清視頻云端直播

在廣播電視的節(jié)目播報中，人們對于體育比賽、明星的演唱會或者是電影紀(jì)錄片的觀看量越來越大，但是大型體育比賽、演唱會一般是在不同的城市進行，因此想要現(xiàn)場觀看的觀眾就會受到時間與空間上的制約，不能夠進行線下的現(xiàn)場觀看。而5G+8K+VR的超高清視頻能夠?qū)Ρ荣悺⒀莩獣M行實時直播，通過VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行虛擬場景的搭建，觀眾可以足不出戶就能在線上享受到線下體育場、演唱會場的熱烈氛圍，獲得更高的現(xiàn)場沉浸感。比如北京2022年冬奧會期間央視頻推出了“VR”看冬奧的產(chǎn)品，這款產(chǎn)品支持8K全景賽事直播并提供超過80小時北京冬奧會現(xiàn)場直播和點播的沉浸式互動報道，用戶通過佩戴裝有央視頻應(yīng)用的設(shè)備便可以觀看。同時5G+8K+VR的超高清視頻中VR的空間音效也能夠讓觀眾在家中就體驗到會場內(nèi)部的鋪天蓋地的吶喊聲，獲得極強的現(xiàn)場感。有效地突破空間和時間對于觀眾不能參加線下活動的限制，為觀眾帶來與線下相近的體驗。

3.2 5G+8K+VR的超高清視頻遠(yuǎn)距離漫游

人們在觀看電視中播放的電影或者紀(jì)錄片時，往往會產(chǎn)生一種想要實際參與到情節(jié)中或者是進行實地探索的想法。5G+8K+VR的超高清視頻在對電影或紀(jì)錄片進行播放時通過VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)對場景的構(gòu)建能夠形成相應(yīng)的劇情環(huán)境或者是現(xiàn)實的自然景觀，觀看者可以在家就體驗一場緊張刺激的電影大片演出，也可以在紀(jì)錄片里細(xì)致地觀察自己平常沒有能力或是沒有時間親自前去的自然景色風(fēng)光。滿足自身對于大自然秀麗景觀的好奇，拓寬了觀眾的眼界。

3.3 5G+8K+VR的超高清視頻帶來的線上場景購物

目前在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展下人們對于購物大多都會選擇更加便宜更加便利的線上電商購物模式，電視購物節(jié)目可以開通互動環(huán)節(jié)，通過5G+8K+VR的超高清視頻對電商的產(chǎn)品進行拍攝建模，通過直播的方式讓消費者通過VR技術(shù)穿越到網(wǎng)店現(xiàn)場，利用虛擬技術(shù)來了解商品的實際樣式，以自身與商品的零距離接觸感受商品的特點與優(yōu)勢，有效地激發(fā)出消費者的購買欲，產(chǎn)生更好的經(jīng)濟收益。

3.4 5G+8K+VR的超高清視頻將教育轉(zhuǎn)換為實際教學(xué)

各個電視臺的教育頻道可以通過5G+8K+VR技術(shù)來建設(shè)虛擬教學(xué)課堂，將傳統(tǒng)的教育影片進行VR虛擬現(xiàn)實處理，通過架設(shè)虛擬實驗室或者虛擬的科學(xué)環(huán)境，來將教育影片變成更加生動的虛擬操作。像是在對學(xué)生進行天文知識講授時，可以通過相關(guān)的5G+8K+VR的超高清視頻來建設(shè)宇宙天體運動的影響，學(xué)生可以通過VR設(shè)備進行觀看，身臨其境地感受天體運動、宇宙變化的情形，并且一些實踐課程也可以通過5G+8K+VR的超高清視頻現(xiàn)場直播來實現(xiàn)。比如醫(yī)療急救或者各類實驗操作都可以通過超高清VR視頻技術(shù)來實現(xiàn)，依照不同的需求來打造相應(yīng)的虛擬環(huán)境，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進行醫(yī)療急救、火災(zāi)逃生、模擬駕駛、實驗操作等多方面的動手實踐練習(xí)，提高自身的實際操作水平，豐富教育頻道的節(jié)目內(nèi)容，提高收視率并且達(dá)到教育視頻的實際教育目的。

3.5 5G+8K+VR的超高清視頻與電臺音頻實現(xiàn)雙重沉浸效果

5G+8K+VR的超高清視頻實現(xiàn)了視覺的真實感沉浸，而在廣播中加入空間音頻和動畫CG渲染類的VR視頻，那么傳統(tǒng)的廣播節(jié)目將從過去的聽覺模式中脫離出來，為聽眾呈現(xiàn)出更高水準(zhǔn)的VR音樂效果，在這種全新的VR音樂效果體驗下廣播電視節(jié)目實現(xiàn)視覺與聽覺的雙重沉浸，視覺效果在聽覺效果的加持下畫面會變得更加富有沖擊力，而聽覺感受也會在畫面的作用下變得更加的具象，不再是虛無縹緲的，需要依靠聽覺去想象的，而是實現(xiàn)一種全新的廣播聽覺體驗。同時需要注意的是在進行廣播節(jié)目5G+8K+VR的超高清視頻制作時，要保證音樂內(nèi)容與畫面效果適配，才能夠產(chǎn)生深入的視覺聽覺沉浸感。

3.6 5G+8K+VR的超高清視頻技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程診療和保健

通過5G技術(shù)和VR技術(shù)開展相關(guān)的線上診療節(jié)目，使得線上的遠(yuǎn)程診療變?yōu)楦訉嶋H的可能，患者在家可以通過5G+8K+VR的超高清視頻技術(shù)進行跨省甚至是跨國的遠(yuǎn)程診療，通過5G大碼流傳輸，依靠8K攝像頭對患者數(shù)據(jù)進行采集，寬色域和高幀數(shù)低延時的特點可以更好地觀察到患處的細(xì)節(jié)，遠(yuǎn)程就可以獲取病人的身體病癥數(shù)據(jù)，并展開遠(yuǎn)程異地會診，這樣不僅精準(zhǔn)地實現(xiàn)了到位的醫(yī)療效果，還能夠緩解目前醫(yī)療技術(shù)人員水平分布不均衡的實際問題。通過這種方式不僅有效地實現(xiàn)科技給病人帶來的生活福利，還豐富了電視頻道的多樣性和互動性，為傳統(tǒng)的廣播電視模式開拓了新的思路和領(lǐng)域。

4.結(jié)語

5G+8K+VR的超高清視頻技術(shù)不僅在商業(yè)上，也在改進民生上起著巨大的作用，在廣闊的應(yīng)用前景下廣播電視系統(tǒng)應(yīng)積極地抓住超高清視頻技術(shù)的價值福利，不斷提高自身的經(jīng)濟價值與社會價值，打造更多優(yōu)質(zhì)內(nèi)容從而實現(xiàn)新媒體的蓬勃發(fā)展。