5G 與超高清視頻在廣播電視領(lǐng)域的融合應(yīng)用

鐘宜純

（汕尾廣播電視臺，廣東 汕尾 516600）

0 引言

本文深入研究5G 和超高清視頻在廣播電視領(lǐng)域的融合應(yīng)用。首先介紹5G 的概念及發(fā)展現(xiàn)狀，介紹其高速、低延遲、大連接性等特點；對超高清視頻進行概念解釋，包括4K 和8K 的分辨率，以及其對數(shù)字娛樂和廣播電視的技術(shù)推動；重點探討5G與超高清視頻在綜藝、體育和新聞節(jié)目中的應(yīng)用，展示其在創(chuàng)意制作、觀眾體驗和實時傳輸方面的革新。通過案例分析，凸顯5G 與超高清視頻的融合對廣播電視領(lǐng)域帶來的深遠影響，為行業(yè)未來的數(shù)字化發(fā)展提供有力支持。

1 5G 概述

1.1 5G 的概念

5G 是第五代移動通信技術(shù)，是一種先進的無線通信標準，旨在提供比前一代技術(shù)更高的數(shù)據(jù)傳輸速度、更低的延遲和更大的連接性。5G 不僅支持移動通信，還可應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市及虛擬現(xiàn)實等多領(lǐng)域。5G 核心特點包括多波段頻譜利用、大規(guī)模多入多出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)切片以及低功耗設(shè)備通信。5G 的概念強調(diào)了更強大、更靈活的通信基礎(chǔ)設(shè)施，為未來數(shù)字化社會和創(chuàng)新應(yīng)用提供了廣泛的可能性[1]。

1.2 5G 發(fā)展現(xiàn)狀

截至2023 年10 月底，我國5G 基站總數(shù)達321.5 萬個，占移動基站總數(shù)的28.1%。5G 的發(fā)展及應(yīng)用推動了各行業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。據(jù)中國信息通信研究院測算，2022 年我國5G 直接帶動經(jīng)濟總產(chǎn)出約1.45 萬億元，間接帶動總產(chǎn)出約3.49 萬億元[2]。2023 年作為《5G 應(yīng)用“揚帆”行動計劃（2021—2023 年）》的收官之年，5G 商用取得突出成果，在應(yīng)用范圍廣度與深度方面取得突出成績。當前，5G 的融合應(yīng)用已覆蓋國民經(jīng)濟97 個大類，其中最具代表性的包括5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G+智慧電力、5G+智能油氣、5G+智能采礦、5G+車聯(lián)網(wǎng)以及5G+智慧物流等方面[3]。

2 超高清視頻概述

2.1 超高清視頻的概念

超高清視頻是一種高畫質(zhì)的數(shù)字視頻格式，主要包括4K 和8K 分辨率，遠超過傳統(tǒng)高清視頻。4K 擁有3 840×2 160 像素，而8K 則達到7 680×4 320 像素，為觀眾提供更為細致、逼真的圖像體驗；強調(diào)高像素密度、更廣泛的色域和更高的動態(tài)范圍，使觀眾能夠沉浸在更清晰、更生動的影像中。超高清視頻關(guān)鍵技術(shù)包括高動態(tài)范圍、編解碼、先進計算、三維聲、超分技術(shù)、數(shù)字版權(quán)管理及視頻云等。超高清視頻的出現(xiàn)，推動了數(shù)字娛樂和廣播電視領(lǐng)域的技術(shù)進步，為電影、電視節(jié)目和在線流媒體服務(wù)提供了更高質(zhì)量的內(nèi)容。然而，與之相關(guān)的挑戰(zhàn)包括更大的數(shù)據(jù)傳輸需求和更高的存儲要求，需要先進的傳輸技術(shù)和設(shè)備支持。

2.2 超高清視頻的現(xiàn)狀

超高清視頻的發(fā)展與虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）、增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）及5G 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展密不可分。超高清視頻產(chǎn)業(yè)迎來新的發(fā)展機遇，美國、日本、韓國超高清視頻產(chǎn)業(yè)的代表企業(yè)包括索尼、三星、松下、杜比等企業(yè)。國內(nèi)企業(yè)也在紛紛布局超高清視頻產(chǎn)業(yè)全鏈條，包括內(nèi)容采集、制作、傳輸、顯示、應(yīng)用等各領(lǐng)域，代表企業(yè)包括中國移動、中國電信、中國聯(lián)通、京東方、華為、騰訊等。2022 年，我國超高清視頻產(chǎn)業(yè)規(guī)模超3萬億元。截至2021年末，我國4K 電視滲透率超72%，4K 頻道8 個，8K 頻道2 個[4]。

2.3 5G 與超高清視頻的融合應(yīng)用領(lǐng)域

5G 與超高清視頻的融合應(yīng)用賦能千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動了新場景、新模式、新應(yīng)用的發(fā)展。5G 與超高清視頻的融合應(yīng)用場景包括工業(yè)制造領(lǐng)域的智能碼頭、智能工廠；在醫(yī)療制造領(lǐng)域，為遠程會診、遠程手術(shù)、遠程監(jiān)護、遠程急救等提供技術(shù)支持；在智能交通領(lǐng)域，超高清+人工智能（Artificial Intelligence，AI）、人臉識別、視頻智能分析及超高清探頭等，應(yīng)用于交通管控、道路執(zhí)法等領(lǐng)域。在廣播電視、文教娛樂等領(lǐng)域，5G 與超高清視頻的融合應(yīng)用于百城千屏、北京冬奧會等場景。

3 5G 與超高清視頻在廣播電視領(lǐng)域的融合應(yīng)用

3.1 5G 與超高清視頻在綜藝節(jié)目中的應(yīng)用

在綜藝節(jié)目中，5G 與超高清視頻的融合應(yīng)用為節(jié)目制作和觀眾體驗帶來革命性變革。5G 網(wǎng)絡(luò)提供高速穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，支持實時互動、多攝像頭制作和虛擬現(xiàn)實元素的集成，增強了綜藝節(jié)目的創(chuàng)意和互動性。超高清視頻則提供更清晰、更逼真的畫面，提升觀眾的沉浸感。這種結(jié)合使得綜藝節(jié)目更具吸引力，創(chuàng)造出獨特而豐富的觀賞體驗。通過5G 網(wǎng)絡(luò)的低延遲和高帶寬，綜藝節(jié)目能夠?qū)崿F(xiàn)實時直播、云制作和全球范圍內(nèi)的同步觀看，推動了綜藝節(jié)目制作和傳播方式的創(chuàng)新。

以河南廣播電視臺中國節(jié)日系列節(jié)目為例，充分利用5G+4K 技術(shù)，打造了一場超高清、沉浸式的視覺盛宴。河南廣播電視臺中國節(jié)日系列節(jié)目自2021 年開始，連續(xù)3 年深受觀眾喜愛。其藝術(shù)形式豐富，包括舞蹈、戲劇、歌曲及情景劇等，節(jié)目元素涉及繪畫、詩詞、遺址及習(xí)俗等。該系列節(jié)目主要包括《元宵奇妙夜》《清明奇妙游》《端午奇妙游》《七夕奇妙游》《中秋奇妙游》《重陽奇妙游》等。2021年《端午奇妙游》直播方案主要包括訪談和晚會節(jié)目兩個環(huán)節(jié)。訪談環(huán)節(jié)的現(xiàn)場直播在河南廣播電視臺8 號演播廳完成，采用5G+4K 方案完成節(jié)目制播環(huán)節(jié)，通過8 號全景演播室將視音頻信號等接入4K超高清轉(zhuǎn)播車，再通過5G 網(wǎng)絡(luò)完成傳輸工作。

以2022 年"動感地帶"中國街舞聯(lián)賽（上海站）暨中國國家霹靂舞隊選拔賽為例，由4K 花園與咪咕視頻聯(lián)合提供技術(shù)支持，依托5G+8K+VR 技術(shù)打造沉浸式8K VR 直播視覺盛宴。此次直播活動，4K 花園搭建了完整的8K 3D VR 多機位大型現(xiàn)場轉(zhuǎn)播系統(tǒng)，布置了6 個8K 3D VR 轉(zhuǎn)播機位，通過5G 背包完成現(xiàn)場信號采集，向咪咕平臺推送2D 4K 360°VR 全景、3D 4K 和8K 180°立體VR3 種不同的直播信號，保證觀眾獲得8K 立體VR 影像的沉浸體驗[5]。

3.2 5G 與超高清視頻在體育節(jié)目中的應(yīng)用

5G 與超高清視頻在體育節(jié)目中的應(yīng)用徹底改變了觀眾對體育賽事的感知與參與。通過5G 網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了低延遲的高速數(shù)據(jù)傳輸，使觀眾能夠在幾乎實時的環(huán)境中觀看比賽。超高清視頻提供更清晰、更生動的畫面，細致呈現(xiàn)運動員的每個動作和比賽中的細節(jié)，不僅改善了觀看體驗，還為遠程觀眾創(chuàng)造了身臨其境的感覺。5G 還支持多攝像頭拍攝、虛擬和增強現(xiàn)實元素的融合，豐富了體育節(jié)目的呈現(xiàn)形式。這一技術(shù)的應(yīng)用促進了體育數(shù)據(jù)分析和實時互動，使觀眾能夠深度參與比賽。

以2022 賽季中國足球協(xié)會超級聯(lián)賽海口賽區(qū)轉(zhuǎn)播活動為例，國內(nèi)首輛國產(chǎn)5G+4K 大型轉(zhuǎn)播車應(yīng)用于賽事轉(zhuǎn)播活動，在活動現(xiàn)場配備了12 臺4K 攝像機，確?，F(xiàn)場拍攝、視頻技術(shù)調(diào)整、音頻制作、導(dǎo)播切換及編碼等工作順利進行。此次轉(zhuǎn)播活動中，國產(chǎn)35 mm 全畫幅8K 訊道攝像機及國產(chǎn)全伺服電影變焦鏡頭得以測試應(yīng)用，這是國產(chǎn)超高清設(shè)備的重要實踐[6]。5G+4K 大型轉(zhuǎn)播車采用12G-SDI 基帶構(gòu)架，具有20 路4K 訊道接入能力，配備8 套國產(chǎn)4K 訊道攝像機、兩套6K 無線攝像機、5G+4K 背包等設(shè)備，保障兩個賽場、12 場比賽的直播任務(wù)順利完成。

3.3 5G 與超高清視頻在新聞節(jié)目中的應(yīng)用

通過5G 網(wǎng)絡(luò)，新聞報道可以更快速、實時的傳輸，使新聞現(xiàn)場的圖像和信息能夠以極高的清晰度和迅捷的速度傳達給觀眾。超高清視頻不僅提供更詳細、真實的畫面，還支持虛擬現(xiàn)場體驗，使觀眾更深入地理解事件背后的細節(jié)。5G 的高帶寬和低延遲使新聞機構(gòu)能夠利用更多多媒體元素，如實時圖表、虛擬演示等，提升報道的信息密度和可視性。通過5G 的實時連接，新聞工作者可以更靈活地進行遠程采訪和協(xié)作，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的即時新聞報道。這一技術(shù)的應(yīng)用不僅提升了新聞質(zhì)量，也加強了觀眾與新聞事件之間的互動和參與感。

以2019 年全國兩會新聞報道為例，這是5G 商用的第一年，兩會新聞報道面臨新的發(fā)展機遇，具有高速率、大帶寬、低時延特性的5G，支持超高清視頻、AR/VR 等業(yè)務(wù)場景的應(yīng)用。在全國兩會期間，5G 與超高清視頻的融合應(yīng)用包括超高清視頻直播內(nèi)容的回傳制作、基于5G 的大帶寬超高清視頻服務(wù)以及基于5G 的VR 服務(wù)。全國兩會多個新聞報道區(qū)域?qū)崿F(xiàn)5G 全覆蓋，新聞記者通過4K 攝像機、5G+VR 高清攝像頭采集超高清畫面，通過5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻流，使用VR 眼鏡360°沉浸式觀看部長采訪直播，各大運營商聯(lián)合主流媒體資源，為新聞媒體提供高質(zhì)量的視頻回傳及直播報道服務(wù)[7]。

4 結(jié)語

文章深入研究了5G 與超高清視頻在廣播電視領(lǐng)域的融合應(yīng)用。通過對5G 和超高清視頻的概念、發(fā)展現(xiàn)狀以及在綜藝、體育、新聞等方面的應(yīng)用進行綜合分析，揭示了它們在廣播電視行業(yè)的巨大潛力和變革性影響。5G 的高速、低延遲為超高清視頻的傳輸提供了理想條件，拓展了廣播電視內(nèi)容制作的可能性。所述案例進一步證實了這一融合應(yīng)用在實際場景中的成功應(yīng)用。展望未來，這一技術(shù)結(jié)合將推動廣播電視向更高質(zhì)量、更創(chuàng)新的方向發(fā)展，為觀眾提供更豐富、沉浸式的娛樂體驗。