5G+4K/8K+AI在電視媒體中的創(chuàng)新應(yīng)用

李 虹

（中國廣播電視總臺(tái)，北京 100000）

關(guān)鍵字：AI技術(shù)；5G；4K；電視媒體；虛擬切換技術(shù)

0 引 言

在我國現(xiàn)階段的發(fā)展背景下，傳統(tǒng)的電視媒體已經(jīng)無法滿足人們對(duì)于更高質(zhì)量和傳播水平的媒體需求，因此正面臨著全面的變革發(fā)展挑戰(zhàn)。在近些年的發(fā)展中，隨著信息技術(shù)的普及，各種互動(dòng)電視和手機(jī)電視等形式出現(xiàn)，為人們創(chuàng)造出更多的媒體平臺(tái)。本文基于這些技術(shù)融合進(jìn)行詳細(xì)的創(chuàng)新研究。

1 5G技術(shù)下的超高清電視發(fā)展

現(xiàn)階段，超高清視頻制作成為5G技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域最受關(guān)注的一項(xiàng)技術(shù)。超高清視頻可以為人們創(chuàng)造出較大的商業(yè)流量。5G網(wǎng)絡(luò)以其高速率、大帶寬、低時(shí)延以及網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)特征，在實(shí)際的超高清視頻應(yīng)用中有著較大的應(yīng)用空間，并發(fā)揮出了相應(yīng)的作用。我國已經(jīng)相應(yīng)出臺(tái)了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展政策和未來戰(zhàn)略方向，超高清視頻產(chǎn)業(yè)在未來將成為社會(huì)研究與發(fā)展的主要方向。這是我國十分重要的戰(zhàn)略機(jī)遇，必將推動(dòng)我國超高清視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2 電視發(fā)展現(xiàn)存問題與困境

我國自20世紀(jì)末開始使用高清轉(zhuǎn)播技術(shù)，至今已經(jīng)歷了20余年的應(yīng)用歷程，當(dāng)前正面臨著由高清技術(shù)向超高清技術(shù)的轉(zhuǎn)變。過去，標(biāo)清向高清的更新?lián)Q代發(fā)展緩慢，其主要原因是當(dāng)時(shí)我國電視發(fā)展處于鼎盛期，沒有競爭壓力。因此，這樣缺乏競爭壓力的行業(yè)，就會(huì)喪失技術(shù)變革的推動(dòng)力[1]。電視臺(tái)技術(shù)團(tuán)隊(duì)長期在標(biāo)清系統(tǒng)中進(jìn)行操作，同時(shí)面向的客戶也是標(biāo)清用戶群，因此電視臺(tái)在經(jīng)營中一直將收視率作為發(fā)展的重心而忽視了技術(shù)的更新迭代。另外，高清電視制播系統(tǒng)的建設(shè)往往需要投入大量的資金和成本，同時(shí)用戶的電視只能接收到標(biāo)清的信號(hào)，導(dǎo)致電視的高清與超高清技術(shù)的發(fā)展止步不前[2]。

3 5G+4K/8K+AI在電視媒體中的創(chuàng)新

超高清視頻制作是電視媒體未來發(fā)展的主要方向。電視是信息技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)物，因此推動(dòng)電視媒體朝向4K/8K的方向發(fā)展，是必然的發(fā)展趨勢。然而，近些年傳統(tǒng)電視媒體的營收逐漸下滑，要在短時(shí)間內(nèi)完成4K超高清電視制播平臺(tái)的構(gòu)建也不現(xiàn)實(shí)，因此需要?jiǎng)?chuàng)新未來的發(fā)展路徑。

3.1 虛擬切換技術(shù)下的超高清制作

隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，IP技術(shù)得到了較為廣泛的普及與應(yīng)用。IP網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)具備魯棒性、安全性以及可控性較高的優(yōu)勢，因此可以基于IP技術(shù)，構(gòu)建出計(jì)算+通信+存儲(chǔ)為一體的信息服務(wù)平臺(tái)。IP架構(gòu)成為現(xiàn)階段制作4K與8K超高清演播室系統(tǒng)的主要選擇。現(xiàn)階段，很多電視媒體剛剛開始進(jìn)行高清化建設(shè)，無法在短時(shí)間內(nèi)完成4K/8K超高清系統(tǒng)的建設(shè)。因此，IP技術(shù)在演播室的構(gòu)建過程中，需要進(jìn)行創(chuàng)新性的應(yīng)用，在原本技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展[3]。

虛擬切換技術(shù)可以在高清演播室的制播過程中，利用HD切換臺(tái)的方式，將信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)、信號(hào)源等信息傳輸?shù)?K節(jié)目合成服務(wù)臺(tái)中，對(duì)信號(hào)進(jìn)行全面的整合處理。具體的工作原理是，將高清演播室的HD攝像機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)槌咔鍞z像機(jī)，將信號(hào)基于SDI和IP這兩種信號(hào)形式進(jìn)行輸出，在實(shí)際的操作中，有效地利用4K虛擬切換技術(shù)對(duì)其信號(hào)進(jìn)行針對(duì)性的處理與切換，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換與疊畫的處理方式。這種HD制作方式的成本是構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)性的4K演播室的成本的六分之一。

3.2 原創(chuàng)混合現(xiàn)實(shí)下的超高清制作

電視節(jié)目制作過程的核心環(huán)節(jié)是進(jìn)行節(jié)目創(chuàng)意策劃與技術(shù)實(shí)現(xiàn)。超高清技術(shù)全面推動(dòng)了傳統(tǒng)電視媒體在內(nèi)容創(chuàng)作和技術(shù)方面的發(fā)展，也相應(yīng)地提出了全新的技術(shù)要求。一方面，內(nèi)容創(chuàng)作需要滿足人們對(duì)于電視媒體的多樣化需求，技術(shù)方面需要不斷提升光效、精細(xì)度及仿真性等方面；另一方面，超高清節(jié)目的制作標(biāo)準(zhǔn)也需要基于傳統(tǒng)的電視與電影技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，全面提升動(dòng)態(tài)范圍和幀率等方面的質(zhì)量，進(jìn)而全面提升節(jié)目的觀看體驗(yàn)[4]。對(duì)此，可以利用電影的創(chuàng)作模式，創(chuàng)新性地利用原創(chuàng)混合現(xiàn)實(shí)的IMR技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超高清節(jié)目的制作與播出。這種技術(shù)是一種前后期一體化的制作流程，主要涉及到混合現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)視覺、人工智能、超高清視頻以及三維聲技術(shù)，可以將節(jié)目制作解譯成技術(shù)、節(jié)目、創(chuàng)意以及制作為一體的創(chuàng)作模式。該技術(shù)有著較為明顯的技術(shù)特征。首先，實(shí)際的應(yīng)用需要基于現(xiàn)場的實(shí)際情況構(gòu)建出特殊的視覺效果，形成原創(chuàng)的特性；其次，需要構(gòu)建出混合現(xiàn)實(shí)制作環(huán)境，在工藝方面實(shí)現(xiàn)了較大的創(chuàng)新，原本的制作需要在后期對(duì)其節(jié)目進(jìn)行復(fù)雜的特效制作，但是利用該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一體化的節(jié)目制作，大大縮短節(jié)目的制作流程；最后，該技術(shù)有較高的集成管控效果，集成了大量的技術(shù)，以此保障4K節(jié)目的制作質(zhì)量，并形成可以復(fù)用的包裝特效資產(chǎn)化的管理效果。原創(chuàng)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用需要將攝錄編等設(shè)備作為控制核心，使現(xiàn)場拍攝、數(shù)字創(chuàng)作及內(nèi)容交換管理等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)一體化操作，進(jìn)而制作出較為優(yōu)秀的超高清視頻。

3.3 虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)交互技術(shù)應(yīng)用

傳統(tǒng)的VR全景直播一定程度上可以為用戶構(gòu)建出虛擬現(xiàn)實(shí)的場景，但是在實(shí)際的節(jié)目信息采集過程中，由于畫面視頻的拼接處理，一旦拍攝的場景過于復(fù)雜，就會(huì)影響到用戶的觀看體驗(yàn)。例如，鏡頭接縫位置經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不夠精細(xì)的問題，導(dǎo)致用戶在觀看的過程中出現(xiàn)畫面的錯(cuò)位感。這種類型的VR全景信號(hào)，其節(jié)目質(zhì)量比較差，無法當(dāng)做4K節(jié)目制作信息源。

虛擬現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)交互系統(tǒng)利用全景攝像機(jī)對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行超高清分辨率的圖像采集，借助5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將信號(hào)回傳到全景信號(hào)段，與跟蹤系統(tǒng)的攝像機(jī)信號(hào)進(jìn)行合成，最終形成可以傳輸?shù)囊曨l信號(hào)。這種交互方式可以使主持人在室內(nèi)或者室外進(jìn)行針對(duì)性的交互。這種技術(shù)下的節(jié)目極大地?cái)U(kuò)大了內(nèi)容覆蓋程度，提升了虛擬現(xiàn)實(shí)的臨場感。利用5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行高碼率的視頻流傳輸，可以保障在有限的時(shí)間內(nèi)完成VR視頻的制作。在音頻制作過程中，將VR話筒與常規(guī)的話筒結(jié)合，可以采集到全方位的音頻信息，后期制作過程就能夠制作三維音頻信息，用戶在實(shí)際的觀看過程中有較高的臨場感與真實(shí)感。

3.4 AI視頻增強(qiáng)技術(shù)

現(xiàn)階段電視節(jié)目拍攝過程受到拍攝設(shè)備以及存儲(chǔ)條件的限制，一些作品在4K超高清電視上存在觀感不佳的問題。針對(duì)這個(gè)問題，需要利用AI增強(qiáng)技術(shù)，有效提升視頻的超分辨率。這是一種時(shí)空域信息智能對(duì)齊的融合方式，可以實(shí)現(xiàn)視頻信息的增強(qiáng)。AI視頻增強(qiáng)技術(shù)可以有效處理視頻信息中的劃痕、噪點(diǎn)及細(xì)節(jié)模糊等問題，能夠保障處理之后的畫面呈現(xiàn)出較高的畫面色彩飽和度。在沒有對(duì)監(jiān)督數(shù)據(jù)進(jìn)行配對(duì)的情況下，可以利用AI學(xué)習(xí)模型的技術(shù)方式，對(duì)空間、時(shí)間以及色彩等方面實(shí)現(xiàn)視覺效果的增強(qiáng)，最大程度上提升視頻的整體觀感程度。AI技術(shù)可以將一些原本低分辨率的視頻轉(zhuǎn)變?yōu)槌叻直媛剩部梢詫⒁恍┑蛶实囊曨l轉(zhuǎn)變?yōu)楦邘室曨l。這種AI技術(shù)主要通過構(gòu)建卷積操作的自動(dòng)特征信息提取的方式，對(duì)信息進(jìn)行全面映射、重構(gòu)及分析。該技術(shù)符合發(fā)展需求，在未來的發(fā)展中，也會(huì)迸發(fā)出更多的技術(shù)能力與優(yōu)勢。

3.5 AI+VR演播室制作技術(shù)

當(dāng)下，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的使用過程中，由于技術(shù)有著較強(qiáng)的沉浸感與交互性，使得在實(shí)際的電視節(jié)目制作過程中，可以提供較強(qiáng)的創(chuàng)新性。這樣的技術(shù)能夠保障電視節(jié)目在制作中，可以有較高的效率，因此受到更多電視媒體的青睞。傳統(tǒng)的虛擬演播室的構(gòu)造采用的是普通綠幕的建設(shè)方式，并加上人像摳圖技術(shù)，將主持人與背景素材進(jìn)行結(jié)合。但是，在使用的過程中，經(jīng)會(huì)出現(xiàn)摳圖的細(xì)節(jié)處理不當(dāng)?shù)膯栴}，使得畫面出現(xiàn)較多異常。同時(shí)，一些細(xì)節(jié)位置經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重的噪波，對(duì)于主持人的位置也存在著一定的影響。主持人可以憑借自身的經(jīng)驗(yàn)，或者利用現(xiàn)場返送的信號(hào)，確定出自己的虛擬位置。但是這樣的制作方式下，往往無法很好地實(shí)現(xiàn)較為精準(zhǔn)的交互操作。

而在當(dāng)下的AI+VR技術(shù)加持下，合理地利用VR視覺效果及相關(guān)的透視關(guān)系，可以進(jìn)行更加直觀的觀察。例如，可以使用異面大屏幕的方式，將其呈現(xiàn)到鏡頭當(dāng)中，并利用高精度的光學(xué)跟蹤系統(tǒng)，對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行定位跟蹤。這樣的技術(shù)模式下，可以很好地接收到鏡頭當(dāng)中的各種參數(shù)與信息，并將其傳輸?shù)酱笃量刂平K端以及渲染端位置。這樣的虛擬現(xiàn)實(shí)場景的統(tǒng)一，使其觀看起來有著更強(qiáng)的互動(dòng)性和自然感受。使用的AI+VR技術(shù)，主要包含VR視覺效果、透視關(guān)系映射技術(shù)等多個(gè)技術(shù)。這樣的技術(shù)可以充分利用渲染引擎的方式實(shí)現(xiàn)換算分析。另外，還能夠?qū)?nèi)容投影到多個(gè)LED大屏當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)虛擬統(tǒng)一的結(jié)合。在物體運(yùn)行的過程中，可以利用空間定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)有效的內(nèi)容處理。最后，利用AI智能分析技術(shù)，對(duì)人體形象進(jìn)行位置的確定，在之后的圖像形成中，可以有效地結(jié)合人體位置，實(shí)現(xiàn)良好的視覺體驗(yàn)。

4 結(jié) 語

5G+4K/8K+AI技術(shù)會(huì)成為未來電視媒體發(fā)展的重要方向，是為人們提供更高水平電視媒體服務(wù)的主要技術(shù)組成，可以提升電視媒體在市場中的競爭力，創(chuàng)造更高的收視率。