超高清視頻在廣播電視工程中的應(yīng)用

李勁璞

（遼寧廣播電視臺，遼寧 沈陽 110004）

0 引 言

《廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽“十四五”科技發(fā)展規(guī)劃》明確提出深化5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)在廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽領(lǐng)域的應(yīng)用。5G、虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）、人工智能（Artificial Intelligence，AI）、超高清視頻等信息技術(shù)的發(fā)展推動了各產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化升級?！冻咔逡曨l產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2019—2022年）》的發(fā)布實施，推動了我國超高清視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，完成了階段性目標(biāo)，4K終端普及，8K關(guān)鍵技術(shù)取得突破，超高清視頻也被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)域。國慶70周年大慶、全國兩會8K直播、春晚8K直播等場合都有超高清視頻的應(yīng)用。在廣播電視工程領(lǐng)域，5G、4K/8K、VR等技術(shù)在超高清視頻領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用空間。充分利用這些技術(shù)，能夠推動廣播電視向更高技術(shù)格式、更新應(yīng)用場景、更美視聽體驗方向發(fā)展。

1 超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 超高清視頻標(biāo)準(zhǔn)體系

《超高清視頻標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2020版》以超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展實際為基礎(chǔ)，堅持標(biāo)準(zhǔn)先行原則，通過國際交流合作，國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和團體標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同發(fā)展，堅持系統(tǒng)布局、統(tǒng)籌推進、急用先行、應(yīng)用牽引、開放發(fā)展、合作共贏等原則，完善了超高清視頻標(biāo)準(zhǔn)體系。超高清視頻標(biāo)準(zhǔn)體系的內(nèi)容包括基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)容制播標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)平臺標(biāo)準(zhǔn)、終端呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)、安全與監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)等。

1.2 我國超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

2019—2022年，我國超高清視頻產(chǎn)業(yè)增速達34%。截止2022年，我國超高清視頻產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超過4萬億元，全國地級以上高清電視頻道超過1 000個，4K/8K超高清電視頻道10個，中央電視臺及省級電視臺實現(xiàn)電視頻道高清播出，以北京、上海、浙江省、廣東省、四川省為代表的省市超高清視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得突出成績[1]。國家廣播電視總局聯(lián)合各部門印發(fā)了《超高清視頻標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2020版）》《廣播電視技術(shù)迭代實施方案（2020—2022年）》《“十四五”全國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，完善了4K/8K超高清視頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，推動了超高清視頻的進一步發(fā)展，拓展了5G、4K/8K、VR等信息技術(shù)支持下的超高清視頻應(yīng)用領(lǐng)域。

2022年9月，工業(yè)和信息化部辦公廳、國家廣播電視總局辦公廳公布超高清視頻典型應(yīng)用案例名單，應(yīng)用領(lǐng)域涉及廣播電視、文教娛樂、安防監(jiān)控、醫(yī)療健康、智能交通、工業(yè)制造等領(lǐng)域，總共104項超高清視頻典型應(yīng)用案例，其中廣播電視領(lǐng)域35項，涉及全媒體轉(zhuǎn)播、云制播平臺、融合傳播平臺、端到端轉(zhuǎn)播、互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容制作平臺等方面。超高清視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推動了廣播電視工程優(yōu)秀成果規(guī)?；瘧?yīng)用。

1.3 超高清視頻產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)容

超高清視頻產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)容包括核心元器件、內(nèi)容制播、網(wǎng)絡(luò)傳輸、終端呈現(xiàn)、服務(wù)以及應(yīng)用等內(nèi)容，這些內(nèi)容構(gòu)成了超高清視頻產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，使超高清視頻產(chǎn)業(yè)得以可持續(xù)發(fā)展。核心元器件是超高清視頻運行的基礎(chǔ)元器件，包括感光、圖像、存儲、編碼、處理器及顯示面板等元器件，核心設(shè)備層包括內(nèi)容制播設(shè)備（采集、制播、編碼、存儲等設(shè)備）、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備（衛(wèi)星、有線電視、地面廣播、互聯(lián)網(wǎng)等傳輸設(shè)備）、終端呈現(xiàn)設(shè)備（機頂盒、手機、電視等終端設(shè)備），服務(wù)層包括集成服務(wù)、內(nèi)容服務(wù)、分發(fā)服務(wù)、增值服務(wù)、安全服務(wù)，應(yīng)用層是超高清視頻的應(yīng)用領(lǐng)域，包括廣播電視、醫(yī)療健康、文教科研、智慧家居、影音娛樂、安防監(jiān)控、工業(yè)制造及智慧家居等領(lǐng)域[2]。

1.4 超高清視頻在廣播電視領(lǐng)域的發(fā)展

5G商用部署中，超高清視頻是重要的方向。5G移動網(wǎng)絡(luò)為超高清視頻的傳輸提供了保障，確保超高清視頻信號實時傳輸，為廣播電視業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)分發(fā)、智能計算、沉浸式交互等功能。《關(guān)于組織實施2020年新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程（寬帶網(wǎng)絡(luò)和5G領(lǐng)域）的通知》明確提出建設(shè)5G+4K/8K超高清直播系統(tǒng)設(shè)施，推動了5G超高清設(shè)備規(guī)模商用。5G+4K/8K制播技術(shù)逐步成熟，被廣泛應(yīng)用于直播、電視劇等領(lǐng)域，各地陸續(xù)開播4K頻道，IPTV差異化發(fā)展，超高清內(nèi)容時長迅速增長[3]。

2 新一代信息技術(shù)支持下超高清視頻在廣播電視工程中的具體應(yīng)用

2.1 超高清電視制播體系建設(shè)

新一代信息技術(shù)為超高清電視直播體系建設(shè)提供了基礎(chǔ)，推動了廣播電視工程的內(nèi)容制作、分發(fā)、呈現(xiàn)升級，完善了電視制播體系。5G、4K/8K、VR等技術(shù)的應(yīng)用，提高了超高清視頻的視覺效果，使得視頻畫質(zhì)進一步增強，內(nèi)容審核時間大幅度縮短。2020年，中央廣播電視總臺5G+4K/8K超高清制播示范平臺項目啟動，總投資4.2億元，具體內(nèi)容包括建設(shè)5G+4K/8K超高清制播系統(tǒng)、完善5G超高清業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施、建設(shè)便攜式5G+4K/8K直播編碼傳輸系統(tǒng)、建設(shè)AVS2/AVS3標(biāo)準(zhǔn)超高清電視影院直播系統(tǒng)、建設(shè)5G和超高清相關(guān)測試體系等[4]。

2.2 超高清視頻廣播電視制作

5G、4K/8K、VR等信息技術(shù)支持下的超高清視頻在廣播電視制作領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。以湖南衛(wèi)視青年舞者競技秀節(jié)目《舞蹈風(fēng)暴》為例，其運用了8K+VR的視頻制作方式，通過蝶式升降、AI多軸方案完成360自由視角視頻拍攝，運用5G、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)，實現(xiàn)了虛擬與現(xiàn)實空間結(jié)合，舞者的舞蹈動作與技術(shù)相結(jié)合，帶給觀眾沉浸式、立體式的觀看體驗。又如，在中國節(jié)日系列作品制作過程中，超高清視頻技術(shù)也有廣泛的應(yīng)用，《洛神水賦》《元夕之約》《龍門金剛》《五星出東方》等節(jié)目制作采用了5G+8K+VR+AR超高清視頻技術(shù)，將古典文化元素與舞蹈相結(jié)合，打造交互沉浸效果[5]。

2.3 超高清視頻廣播電視傳輸

超高清視頻產(chǎn)業(yè)得以快速發(fā)展，離不開5G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹С帧?G網(wǎng)絡(luò)傳輸包含前處理環(huán)節(jié)的輸入、編碼、加密、分路、輸出、糾錯重傳等功能，在性能方面達到協(xié)議要求，滿足上下行鏈路帶寬、傳輸時延、時延抖動、丟包率等條件。5G網(wǎng)絡(luò)傳輸有專線和空口兩種輸出方式。如超高清視頻5G傳輸技術(shù)在北京冬奧會等大型轉(zhuǎn)播中的應(yīng)用，HT無線傳輸技術(shù)在8K超高清視頻直播中的應(yīng)用、基于I-PON技術(shù)的超高清視頻傳輸應(yīng)用、基于萬兆IP廣播的超高清視頻傳輸應(yīng)用等案例，均是超高清視頻在廣播電視傳輸領(lǐng)域的經(jīng)典應(yīng)用案例[6]。

2.4 超高清視頻廣播電視直播

5G、4K/8K、VR等信息技術(shù)支持下的超高清視頻推動了廣播電視直播行業(yè)的發(fā)展。2019年的北京男籃世界杯體育賽事5G+8K直播、2020年全國兩會實現(xiàn)“5G+8K+衛(wèi)星”直播、2021年春節(jié)聯(lián)歡晚會實現(xiàn)8K直播、2022年北京冬奧會開幕式國家大劇院8K直播，5G+8K+VR超高清視頻被廣泛應(yīng)用于大型演出、體育賽事、音樂會等直播領(lǐng)域，通過電視、電腦、戶外大屏等傳播渠道，為觀眾帶來臨場、沉浸、真實、立體、新鮮的視覺體驗。直播是超高清視頻的終極應(yīng)用場景，能夠檢驗廣播電視視聽產(chǎn)業(yè)鏈，搭建5G+8K全鏈路，有助于超高清視頻產(chǎn)業(yè)聯(lián)動發(fā)展。超高清視頻全產(chǎn)業(yè)鏈在5G+4K/8K+VR直播領(lǐng)域的探索，能夠為觀眾呈現(xiàn)超高清、更具沉浸感與真實感的體育賽事、舞臺表演直播視聽體驗[7-8]。

2.5 超高清視頻廣播電視云制播平臺

5G、4K/8K、VR等信息技術(shù)支持下的超高清視頻推動了廣播電視云制播平臺建設(shè)，實現(xiàn)了“云錄制”“云綜藝”“云直播”等功能[9]。如湖南快樂陽光互動娛樂傳媒有限公司“光芒”超高清云制播平臺，《乘風(fēng)破浪的姐姐2》正是在“光芒”云制播平臺支持下，實現(xiàn)了舞臺4K純享版上線，這是4K云制播技術(shù)首次應(yīng)用于大型綜藝。此外，云制播也應(yīng)用于2022年北京冬奧會，實現(xiàn)了直播設(shè)備云端化、工作人員服務(wù)遠(yuǎn)程化，有效降低了賽事轉(zhuǎn)播服務(wù)成本，推動科技冬奧的發(fā)展。

3 結(jié) 語

5G、4K/8K、VR等信息技術(shù)支持下的超高清視頻具有廣闊的應(yīng)用空間。其在廣播電視工程領(lǐng)域的應(yīng)用，有助于推動超高清視頻產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。超高清視頻應(yīng)用于廣播電視制作、傳輸、直播、轉(zhuǎn)播、云制播平臺等領(lǐng)域，能夠優(yōu)化制播流程，推動超高清視頻體系的完善，實現(xiàn)地市縣級廣播電視機構(gòu)的高清化目標(biāo)，為用戶提供8K頻道內(nèi)容直播、點播、互動視頻、AR/VR、裸眼3D等高品質(zhì)視聽服務(wù)。