5G高新視頻在大型體育賽事活動(dòng)中的應(yīng)用

摘?要：我國體育事業(yè)不斷繁榮發(fā)展，再加上網(wǎng)絡(luò)視聽供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，5G等新技術(shù)的發(fā)展，為創(chuàng)造高新視頻新服務(wù)新業(yè)態(tài)提供機(jī)遇。本文針對(duì)高新視頻在運(yùn)動(dòng)比賽中的應(yīng)用，研究5G技術(shù)在運(yùn)動(dòng)比賽中的具體應(yīng)用，并提出相應(yīng)的5G專用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)適應(yīng)方法，為運(yùn)動(dòng)比賽的現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)播和觀眾服務(wù)等方面的研究奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：5G高新視頻；大型體育賽事活動(dòng)；應(yīng)用措施

通過結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和4G技術(shù)，有利于提高移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展水平，并且形成各種多媒體形態(tài)，這些都使得媒體業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模比以前大幅擴(kuò)張，并且增速很高。但是因?yàn)榫W(wǎng)速和帶寬等因素的影響，目前的媒體市場(chǎng)很難進(jìn)一步發(fā)展。為了保持觀眾的注意力，傳統(tǒng)的電視已經(jīng)開始采用4K、8K的UHD策略來提高觀眾的收看質(zhì)量，但是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)容量是有限的，當(dāng)前只能在獨(dú)立的頻道中才可以實(shí)現(xiàn)這些策略。當(dāng)前的網(wǎng)速會(huì)限制VR技術(shù)的應(yīng)用，盡管VR技術(shù)具有很大的發(fā)展前景，但是因?yàn)閷?duì)網(wǎng)速等方面的高需求，目前還無法實(shí)現(xiàn)規(guī)模化和商業(yè)化。網(wǎng)絡(luò)紅利增長放緩的深層原因，在于通信技術(shù)的進(jìn)步無法為其帶來充分的推進(jìn)力。而利用5G技術(shù)可以有效解決上述問題，尤其在大型體育賽事活動(dòng)的應(yīng)用方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

一、概述高新視頻在體育賽事中的需求

（一）傳統(tǒng)直播方式的局限性

1.傳統(tǒng)直播無法滿足多元化內(nèi)容需求

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，逐漸改變了人們的生活方式，人們接觸的媒介也越來越多，面對(duì)的選擇也更加豐富，也因此突出了傳統(tǒng)直播轉(zhuǎn)播模式的不足之處，例如，傳統(tǒng)直播模式無法為觀眾呈現(xiàn)出多個(gè)視角的賽事，不利于受眾全面了解賽事進(jìn)展和賽事細(xì)節(jié)，也無法實(shí)時(shí)回放短視頻等，因此無法長久地吸引觀眾的注意力［1］。

2.單一屏面轉(zhuǎn)播方式無法滿足沉浸式觀看需求

觀眾是大型體育賽事的受眾，為提高觀眾的參與感，需要增強(qiáng)大型體育賽事的互動(dòng)體驗(yàn)感。而傳統(tǒng)的直播模式，無法滿足觀眾想要進(jìn)行交流、互動(dòng)的需求，也不能提高觀看比賽的樂趣與可玩性，不利于提高增強(qiáng)觀眾的體驗(yàn)感，從而降低整體賽事的收視率。

3.傳統(tǒng)導(dǎo)播視角無法滿足觀眾個(gè)性化觀看需求

在傳統(tǒng)的比賽中，因?yàn)閷?dǎo)播的視角和站位的原因，絕大多數(shù)的觀眾都無法看到比賽中的精彩鏡頭和細(xì)節(jié)。各大場(chǎng)館及賽事主辦方均在不斷地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)及線上娛樂方式的革新，即由線上的方式來彌補(bǔ)及加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的感受。在5G的幫助下，觀眾可以在第二個(gè)屏幕上，自由觀看、自由放大。如果觀眾想要了解比賽中的進(jìn)球、犯規(guī)等細(xì)節(jié)，可以在任何時(shí)候轉(zhuǎn)動(dòng)屏幕角度，將屏幕放大，以獲得更多的細(xì)節(jié)信息［2］。

（二）典型高新視頻對(duì)傳輸碼率的需求

1.超高清對(duì)傳輸碼率的需求

為了切實(shí)提高觀眾的體驗(yàn)感，增強(qiáng)畫面的感染力，需要不斷發(fā)展超高清技術(shù)。尤其是高解析度技術(shù)，可以使圖像的層次性更加豐富，圖像的細(xì)節(jié)更加精細(xì)，使圖像具有更強(qiáng)的三維空間和立體感。高的幀數(shù)，可以保證動(dòng)作的平順，避免“拖影”，HDR（高動(dòng)態(tài)范圍）可以讓人看到更純粹的顏色，而且可以展示出亮度變化的細(xì)節(jié)，呈現(xiàn)出更加立體的畫面。隨著色彩深度的增加，可以獲得的顏色也會(huì)變得更多，也可以更好地表現(xiàn)出灰階層次過渡，有利于更好地顯示出暗場(chǎng)。

由于編碼器的使用和對(duì)數(shù)據(jù)的需求都不一樣，因此對(duì)數(shù)據(jù)的速率有很大的影響。在目前的主流H.265（壓縮率350～1000）下，4K視頻的傳送率在12～40Mbps之間，8K視頻的傳送率在48～160Mbps之間。隨著5G技術(shù)的發(fā)展，4K的視頻數(shù)據(jù)和8K的數(shù)據(jù)流都將得到有效地解決［3］。

2.VR體驗(yàn)對(duì)傳輸碼率的需求

利用VR技術(shù)可以全面覆蓋受眾視野，并且為用戶提供虛擬視覺信息，給使用者一種“身臨其境”的體驗(yàn)。這種全神貫注的感覺，就像是人類的眼睛一樣，按照行業(yè)調(diào)查，普通人的眼睛在1°的角度下，只能看到60個(gè)像素。目前，較為清晰的VR體驗(yàn)是8K，通常需要100M以上的比特率，而且對(duì)受眾的終端設(shè)備提出較高的要求，要做到支持4K。當(dāng)前FOV技術(shù)應(yīng)用率更高，這項(xiàng)技術(shù)通過VR播放器獲取視場(chǎng)角的分片內(nèi)容，這樣降低對(duì)終端設(shè)備的要求，方便受眾觀看賽事，降低各方面條件的限制。

在5G時(shí)代到來之前，VR技術(shù)的終端已經(jīng)成型，但由于網(wǎng)速和延遲的原因，觀眾們很難享受到更好的體驗(yàn)。而5G技術(shù)的出現(xiàn)，將徹底解決這一問題，同時(shí)降低了VR設(shè)備的延遲，降低了用戶的視覺疲勞，提高了用戶的體驗(yàn)感。美國NBC曾在2016年里約奧運(yùn)會(huì)上進(jìn)行過一次虛擬實(shí)境的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況轉(zhuǎn)播。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前已有63%的主要電信運(yùn)營商采用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。2019年CBA聯(lián)賽決賽廣東隊(duì)與新疆的第2場(chǎng)球賽，采用5G的傳輸方式，可以讓沒有到球場(chǎng)的觀眾，在VR設(shè)備上享受到身臨其境的感覺。CBA總決賽的常規(guī)拍攝機(jī)位一共有14個(gè)，這一次新增了3個(gè)VR直播機(jī)位：主隊(duì)視角、客隊(duì)視角以及中立視角，這樣可以確保用戶能夠全面地體驗(yàn)到比賽現(xiàn)場(chǎng)。在這一次的VR直播中，數(shù)據(jù)的傳輸是非常平穩(wěn)的，它的時(shí)延要比電視直播更好。此外，它還同時(shí)完成了VR的社交語音對(duì)話，以及招手表示等功能，因此受到了廣大用戶的好評(píng)。

二、5G高新視頻在大型體育賽事活動(dòng)中的應(yīng)用

（一）總體應(yīng)用思路

綜合利用5G技術(shù)和AI視覺以及VR技術(shù)等，可以應(yīng)用于多屏幕和多視角等場(chǎng)景，全方位展示出不同賽事和不同場(chǎng)館的實(shí)際情況，全面聯(lián)動(dòng)靈活拍攝和實(shí)時(shí)傳播以及云端部署等工作，打造出智慧型觀賽模式，為觀眾提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，使其可以靈活性地選擇比賽內(nèi)容和觀賽方式，優(yōu)化觀眾體驗(yàn)，提高體育行業(yè)的科技水平［4］。

1.體育場(chǎng)館精品網(wǎng)絡(luò)全覆蓋

（1）全館覆蓋5G網(wǎng)絡(luò)。（2）提供媒體云服務(wù)，聯(lián)合利用云服務(wù)和媒體網(wǎng)絡(luò)等，通過加密推流，可以安全地上傳直播流，避免篡改內(nèi)容。

2.全面升級(jí)賽事直播、轉(zhuǎn)播、制播技術(shù)

（1）VR全景。（2）自由視角，在10s以內(nèi)生成虛擬視角和精彩瞬間。（3）實(shí)現(xiàn)超高清多機(jī)位和多視角，多機(jī)位的視頻誤差在10ms以內(nèi)。（4）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同和雙邊加速，起播階段的時(shí)延在2s范圍內(nèi)［5］。

3.多屏互動(dòng)個(gè)性化觀賽體驗(yàn)

（1）多屏、多地觀看：利用5G專線網(wǎng)絡(luò)，利用各種呈現(xiàn)端可以在各地觀看賽事，在最大程度上滿足觀眾的需求。（2）實(shí)現(xiàn)觀看角度的個(gè)性化：利用多角度超高清攝像頭，觀眾可以根據(jù)自身需求合理選擇頁面樣式，突出賽事體驗(yàn)的個(gè)性化。（3）超清超新觀看體驗(yàn)：綜合利用5G技術(shù)和8K超高清技術(shù)以及VR技術(shù)等，創(chuàng)新采編播模式，優(yōu)化色彩畫面呈現(xiàn)效果，提高觀眾觀賽過程的真實(shí)感。

4.提供高程高水平服務(wù)

（1）設(shè)備：針對(duì)工作中利用各種設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)應(yīng)急備份。（2）網(wǎng)絡(luò)：通過利用5G專線網(wǎng)絡(luò)，落實(shí)雙路由保障，提高不同場(chǎng)景運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低故障發(fā)生率。（3）人員：針對(duì)關(guān)鍵設(shè)備和鏈路，安排專業(yè)人員值守［6］。

（二）5G高新視頻直播場(chǎng)景

1.5G+8K超高清直播場(chǎng)景

在賽場(chǎng)內(nèi)部安裝8K攝像機(jī)，通過8K攝像機(jī)采集畫面，將多個(gè)視頻流集中到導(dǎo)播設(shè)備上，自動(dòng)進(jìn)行幀間的同步處理，保證了畫面的流暢，然后通過導(dǎo)播編輯和畫面制作，將這些視頻流轉(zhuǎn)化為一條PGM線，然后將這些PGM線發(fā)送到8K編碼器上，對(duì)這些PGM線進(jìn)行編碼，然后通過5G和千兆網(wǎng)絡(luò)，將這些PGM線發(fā)送到終端。在8K大屏幕上，觀眾將能以更高的清晰度，更好地感受到這場(chǎng)賽事，不放過每個(gè)精彩的細(xì)節(jié)鏡頭。例如利用傳統(tǒng)的直播和轉(zhuǎn)播方式，用戶無法清楚地看到很多細(xì)節(jié)鏡頭，但是利用在8K超高清直播場(chǎng)景中，受眾可以清晰地看到運(yùn)動(dòng)員的表情和動(dòng)作等，有利于幫助受眾更好地理解運(yùn)動(dòng)的要求，例如，在觀看體操賽事的過程中，可以幫助受眾觀察動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)度。又如在乒乓球運(yùn)動(dòng)中的5G+8K超高清直播場(chǎng)景下，觀眾可以清晰地看到乒乓球運(yùn)動(dòng)過程，使其更加了解這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，并且開始熱愛運(yùn)動(dòng)。

即時(shí)回看系統(tǒng)，有利于開展視頻助理裁判。目前，很多運(yùn)動(dòng)比賽都引進(jìn)了視頻助理裁判。比如在足球賽中，因?yàn)樽闱驁?chǎng)很大，所以在賽場(chǎng)上，裁判很可能會(huì)忽略某些細(xì)微之處，從而導(dǎo)致失誤。有了VAR技術(shù)，就能大大降低誤判的概率，讓這場(chǎng)比賽變得更為公正。在一個(gè)密閉的房間里，他們用8K的攝像頭，對(duì)比賽進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)直播。一旦有錯(cuò)誤的判罰，視頻助理裁判就會(huì)第一時(shí)間向主裁判匯報(bào)。運(yùn)動(dòng)解析系統(tǒng)可以進(jìn)行高清晰度的慢動(dòng)作回放，而且可以集中采集各種靜態(tài)的畫面。通過動(dòng)態(tài)解析系統(tǒng)，解說人員可以對(duì)比賽中出現(xiàn)的畫面做出較好的戰(zhàn)術(shù)解析，為觀眾提供更加直接地感受。

2.5G+8K?VR多機(jī)位全景直播場(chǎng)景

在賽場(chǎng)上，技術(shù)人員可以布置大量的8K?VR設(shè)備，并且將多路VR設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，然后發(fā)布到各個(gè)平臺(tái)上，可以綜合利用各種視角的方式向觀眾呈現(xiàn)出比賽的精彩畫面，將不同于傳統(tǒng)的VR設(shè)備，沉浸式的VR設(shè)備，讓觀眾能夠更好地感受到選手的風(fēng)采。視場(chǎng)地情況，可在拍攝場(chǎng)地內(nèi)部署制作，或在云上部署制作［7］。

3.5G+多視角場(chǎng)景

通過對(duì)多個(gè)鏡頭的采集，并經(jīng)過導(dǎo)播剪輯、實(shí)時(shí)處理后，將PGM混合流和裁判、觀眾、全場(chǎng)、特寫、慢鏡頭回放等多個(gè)鏡頭，通過5G+千兆的網(wǎng)絡(luò)，傳送到直播平臺(tái)上，讓觀眾可以在同一個(gè)屏幕上看到多個(gè)角度的比賽。觀眾可以自由地切換畫面，這樣他們就可以看到整個(gè)比賽的全貌，也可以把握每個(gè)細(xì)節(jié)。

4.5G背包場(chǎng)景

在一些場(chǎng)合不適合布置攝像機(jī)，不利于更好地傳播賽會(huì)，而基于5G直播背包的編碼與編碼技術(shù)，以及5G無線通信系統(tǒng)的超高帶寬特點(diǎn)，可以實(shí)時(shí)直播賽事進(jìn)展，而且5G背包場(chǎng)景的拍攝模式具有靈活性，可以降低場(chǎng)館等客觀因素的制約，這樣可以更容易地將運(yùn)動(dòng)員的精彩時(shí)刻記錄下來，而且可以提高移動(dòng)采訪水平。在大型體育賽事中，通常是利用5G背包場(chǎng)景補(bǔ)充固定機(jī)位的視頻源，通過利用多個(gè)渠道輸出視頻，方便觀眾選擇不同的觀看方式［8］。

5.5G+自由視角場(chǎng)景

依據(jù)賽場(chǎng)的具體狀況，將30～72個(gè)攝像頭分布在賽場(chǎng)周圍，負(fù)責(zé)對(duì)賽場(chǎng)進(jìn)行錄像收集，有利于掌握豐富的賽事信息。邊界預(yù)處理服務(wù)器可以同步預(yù)處理不同通道的視頻流，隨后通過5G專用網(wǎng)絡(luò)向云端傳送，通過AI處理之后，可以獲得自由視角的視頻流，隨后超高清視頻平臺(tái)可以合理管理和分發(fā)自由視角的視頻流，從而保障自由視角直播的穩(wěn)定性和流暢性，為受眾提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，而且還可以獲得點(diǎn)播體驗(yàn)。觀眾可以結(jié)合實(shí)際情況選擇通過電視屏幕或者手機(jī)屏幕等觀看賽事，降低了時(shí)間和空間的限制性，提高了賽事收看過程的自由度。觀眾在觀看賽事的時(shí)候可以隨時(shí)改變自己的視角，享受到比賽中的每一個(gè)精彩時(shí)刻。并且可以即時(shí)拍攝“精彩瞬間”?；诋?dāng)前的技術(shù)發(fā)展及裝備條件，可以將云AI的轉(zhuǎn)碼生成過程集成到圖像獲取的局部邊界，并將其應(yīng)用于圖像獲取的局部邊界。

（三）5G定制專網(wǎng)技術(shù)適配

重大的體育比賽，特別是國際性的比賽，將會(huì)展現(xiàn)出一個(gè)城市甚至一個(gè)民族的綜合力量。比賽的直播，不僅要將比賽的場(chǎng)景完全展現(xiàn)出來，還要展現(xiàn)出對(duì)體育強(qiáng)國的技術(shù)支持，而且還是一場(chǎng)具有政治性的比賽，因此需要做好網(wǎng)絡(luò)保障工作。為了滿足視頻流的帶寬要求，在最大程度上減少時(shí)延，在直播過程中需要利用專用網(wǎng)絡(luò)，并且提供定制化的服務(wù)［9］。

在視頻回傳過程中可以使用OTN等專用的模式，有利于保證網(wǎng)絡(luò)的安全。如果要求拍攝過程具有較高的移動(dòng)性和靈活性，或者某個(gè)直播場(chǎng)景不方便布置網(wǎng)線，那么適合利用5G定制專用網(wǎng)絡(luò)，可以保障直播過程的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)中斷的問題。例如，超級(jí)上行將4G頻率資源充分地利用起來，采用TDD/FDD協(xié)同、高低頻互補(bǔ)的上行增強(qiáng)技術(shù)，借助終端的上行選擇發(fā)送功能，根據(jù)信道狀況進(jìn)行選擇性發(fā)送，從而提高上行覆蓋和速率。再比如，針對(duì)5G專用網(wǎng)絡(luò)，為了滿足大的視頻上行的需要，可以適當(dāng)?shù)卦黾由闲袝r(shí)隙的比重，來實(shí)現(xiàn)提升上行信號(hào)處理的能力，進(jìn)而提升傳輸速率。尤其需要指出的是，不同的場(chǎng)景視頻標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于上傳的速率的要求具有較大的差異性，因此需要逐個(gè)滿足。

可以在比賽場(chǎng)地周圍，部署拍攝、制作、存儲(chǔ)等方面的邊緣平臺(tái)，通過對(duì)視頻進(jìn)行制作和加工，以減少路由遷移和延遲。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)收看的服務(wù)，利用邊界處理及分布系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)8K、VR/AR等高寬帶服務(wù)的局部轉(zhuǎn)移，以減少服務(wù)與用戶間的間隔。在用戶收看方面，可以通過5G專用切片和千兆光纖網(wǎng)絡(luò)來保證收看的安全。例如，針對(duì)5G移動(dòng)終端，可以利用5G專用切片、下行多載波聚集等技術(shù)，為用戶帶來全方位的高速可靠的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，優(yōu)化受眾的觀看體驗(yàn)。對(duì)于固定屏幕、電視屏幕等觀眾，可以利用千兆光纖網(wǎng)，為觀眾帶來高質(zhì)量的電視屏幕和更多的感受。

結(jié)語

本文分析了5G高新視頻在大型體育賽事活動(dòng)中的應(yīng)用，對(duì)于實(shí)際工作起到參考作用，在體育賽事互動(dòng)中，利用5G技術(shù)打造出的多樣化的觀賽場(chǎng)景，讓觀眾可以沉浸式地體驗(yàn)賽事，獲得優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

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作者簡介：馬云龍（1980—?），男，漢族，天津人，本科，研究方向：數(shù)字媒體、視覺科技與應(yīng)用。