淺析5G環(huán)境下的智慧廣電建設(shè)模式

劉 芳

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提升，人們?cè)讷@得物質(zhì)上的滿足之后，對(duì)于精神生活也有了更高的追求。廣播電視作為人們獲取精神食糧的最為重要的途徑，一直以來(lái)深受廣大用戶的喜愛。但近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和互聯(lián)網(wǎng)的興起，新媒體逐漸成為了時(shí)下人們獲取信息的一種主要途徑，這給傳統(tǒng)廣播電視業(yè)務(wù)的發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重沖擊，而5G技術(shù)的出現(xiàn)則為廣播電視行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了一個(gè)良好契機(jī)。如果能夠?qū)?G技術(shù)有效地應(yīng)用至廣播電視之中，則可以構(gòu)建起一個(gè)更加完善的廣播電視傳輸系統(tǒng)，進(jìn)一步降低廣播信號(hào)傳遞的延遲，為用戶提供高質(zhì)量的廣播電視節(jié)目，提升用戶的使用體驗(yàn)，這對(duì)于我國(guó)廣播電視行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。

一、5G環(huán)境下的廣播電視傳輸模式

5G是面向我國(guó)未來(lái)移動(dòng)通信需求而開發(fā)研制出的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，結(jié)合移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展演變規(guī)律，5G具有超高的頻譜利用率和能效，在數(shù)據(jù)傳輸效率、資源利用率以及反應(yīng)速度等方面所表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)異性能，相較于4G移動(dòng)通信系統(tǒng)來(lái)講，提升不止一個(gè)量級(jí)，尤其是在數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全性能以及用戶使用體驗(yàn)方面，提升更為顯著[1]。5G移動(dòng)通信技術(shù)將會(huì)與其他無(wú)線技術(shù)之間進(jìn)行深度的融合，共同構(gòu)建起全新一代的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，從而滿足我國(guó)社會(huì)未來(lái)10年互聯(lián)網(wǎng)流量提高1000倍的發(fā)展需求，在此基礎(chǔ)之上，5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用也將遍布于各個(gè)領(lǐng)域之內(nèi)，而其對(duì)大量傳感器和M2M設(shè)備的通訊支撐能力也將成為5G技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

從本質(zhì)上來(lái)看，5G就是用更低的能量傳遞更多的信息，將社會(huì)發(fā)展從信息化1.0時(shí)代代入至2.0時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了物與物、人與人、物與人之間的鏈接。5G業(yè)務(wù)在廣電行業(yè)中的應(yīng)用徹底改變了廣播電視的傳輸模式，隨著高清到超高清碼流的逐漸變大，廣播電視正在從微波、光線、衛(wèi)星向著5G轉(zhuǎn)變，從基帶傳輸向著“基帶+IP”傳輸改變，從深壓縮編碼向著淺壓縮編碼轉(zhuǎn)變。由此可以看出，5G在廣播電視中的應(yīng)用將會(huì)向著流信號(hào)和多種分發(fā)方式轉(zhuǎn)變。

二、5G場(chǎng)景下智慧廣電建設(shè)的應(yīng)用探索

我國(guó)工信部于2019年7月為5G發(fā)放了牌照，作為廣電行業(yè)新技術(shù)的先驅(qū)，SMG（上海文化廣播影視集團(tuán)有限公司）首先將智慧廣電應(yīng)用在了各種大型的展會(huì)和賽事之上，例如中國(guó)國(guó)際進(jìn)口博覽會(huì)、中超聯(lián)賽、上海國(guó)際電影節(jié)等。由此可以看出，基于5G技術(shù)的智慧廣電內(nèi)容探索和應(yīng)用嘗試是在現(xiàn)有通信基礎(chǔ)之上開展的，其能夠解決困擾廣播電視多年的傳輸通路問題，使得高速率、大帶寬的傳輸通路成為了一種成熟可靠的傳輸方式。得益于5G技術(shù)所擁有的超大帶寬、海量通信和超低延時(shí)特征，其所帶來(lái)的智慧廣電建設(shè)模式也正在向著“淺壓縮”傳輸和大屏、小屏、極小屏多維度展現(xiàn)的方向發(fā)展。

1.超強(qiáng)寬帶帶來(lái)的沉浸式體驗(yàn)

VR/AR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上得到了快速發(fā)展，將其和5G技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并應(yīng)用在廣播電視行業(yè)之中，能夠豐富受眾的娛樂內(nèi)容，提升廣播電視的整體質(zhì)量，并同時(shí)延展廣播電視未來(lái)發(fā)展前景。在傳統(tǒng)模式下，信息傳輸主要利用的是寬帶和網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字信息傳輸速率相對(duì)較慢，在當(dāng)今時(shí)代已經(jīng)無(wú)法滿足信息傳輸?shù)娜恳?，如果在這種傳輸環(huán)境下應(yīng)用VR/AR技術(shù)，將會(huì)使得其價(jià)值大打折扣。5G作為一種優(yōu)質(zhì)的信息數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，相較于傳統(tǒng)的寬帶傳輸，其不僅傳輸延遲更短，且誤差也更小，在超高密度銜接下，建立起基于5 G技術(shù)和A R/V R的傳輸模型，能夠從整體上提升信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)男蔥2]。此外，在該模型中，還可以實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)景的自由切換，實(shí)現(xiàn)影像之間的自由交互，完美解決了數(shù)據(jù)信息在傳輸過程中存在的能量衰減問題，進(jìn)一步拓寬了廣播電視行業(yè)未來(lái)的發(fā)展前景。

尤其是在現(xiàn)場(chǎng)晚會(huì)以及大型賽事活動(dòng)的直播過程之中，VR制作得到了廣泛的應(yīng)用，在得到了5G技術(shù)的支撐之后，VR全景制播更是得到了飛速的發(fā)展，其具體的制播流程如圖1所示。

圖1 VR制播視頻流程

由此圖可以看出，VR制播視頻的具體流程為：VR攝像機(jī)將采集得到的平面圖像通過縫合服務(wù)器將其合成為球形畫面，之后再經(jīng)過編碼服務(wù)器對(duì)其進(jìn)行壓縮，制作好編碼將其轉(zhuǎn)換成為符合傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的視頻流，通過5G終端接到CPE設(shè)備之上，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻的遠(yuǎn)程制作。在導(dǎo)播切換中心之中，具有多路可以切換為5G信號(hào)流機(jī)位，并能夠通過5G網(wǎng)絡(luò)向著各個(gè)平臺(tái)進(jìn)行分發(fā)，從而在不同的電視媒體終端之中呈現(xiàn)出來(lái)。

2.海量通信接入的IOT

2019年，在上海舉行的國(guó)際馬拉松比賽中，SMG和飛利浦合作采用了5G-CPE技術(shù)，充分利用5G技術(shù)具有的海量通信業(yè)務(wù)特征，對(duì)該賽事進(jìn)行了直播，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)比賽狀況的實(shí)時(shí)推送。在播出端，將5G技術(shù)和HDR播出參數(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，完成了800-4000nit的IOT自適應(yīng)播出，推出了IOT個(gè)性化定制播出。其整體的制作鏈為：

利用H.265，HEVC編碼傳輸至5G CPE；然后5G CPE通過主干網(wǎng)鏈接到SMG總控；SMG總控控制多個(gè)IOT進(jìn)行播出。

大屏采用的是4K HDR PQ模式；小屏采用的是PAD、HDR PQ模式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)HDR播出效果的靈活調(diào)節(jié)；極小屏采用的是手機(jī)HDR模式。

在該應(yīng)用案例之中，多個(gè)IOT直接連接到了CPE之上，實(shí)現(xiàn)了IOT的交互傳輸。在這種情況下，CPE不僅僅作為信號(hào)的接收設(shè)備，同時(shí)也是一個(gè)廣播設(shè)備。站在廣義的角度來(lái)看，電視和移動(dòng)智能終端上的自定義直播，完成了將賽事現(xiàn)場(chǎng)的每一個(gè)體驗(yàn)場(chǎng)景應(yīng)用5G完全連接了起來(lái)[3]。而站在狹義的角度來(lái)看，IOT在廣播電視中的應(yīng)用為觀眾提供了一個(gè)“上帝視角”來(lái)觀看比賽，將觀眾置于比賽現(xiàn)場(chǎng)，并可以通過全局作戰(zhàn)地圖來(lái)制定觀看目標(biāo)，獲得更好的觀看體驗(yàn)。

3.超低時(shí)延的8K電視高清直播

2 0 2 0 年，新華社率先使用5G+8k移動(dòng)直播技術(shù)對(duì)兩會(huì)進(jìn)行了聯(lián)動(dòng)直播報(bào)道，實(shí)現(xiàn)了對(duì)8k、5G和衛(wèi)星廣播電視傳輸技術(shù)的融合應(yīng)用。新華社所采用的5G+8k移動(dòng)直播系統(tǒng)主要是由前端采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、終端呈現(xiàn)三大板塊構(gòu)成[3]。其中，前端8K信號(hào)源能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)源的實(shí)時(shí)采集編碼，主要是由8k攝像機(jī)、5G+8k背包等設(shè)備完成信號(hào)的采集與節(jié)目編輯工作[4]。網(wǎng)絡(luò)傳輸部分則是基于“5G+8k”的傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了8k視頻編碼傳輸直播。終端呈現(xiàn)則采用了OLED 8k電視，以確保畫面清晰流暢、色彩鮮艷。8 K超高清制播視頻的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 8K超高清制播視頻網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在該應(yīng)用案例中，超低延時(shí)、超高清的現(xiàn)場(chǎng)直播讓5 G進(jìn)行8 K新聞直播和大事件報(bào)道成為了可能。尤其是在普通民眾無(wú)法進(jìn)入的場(chǎng)所，5G的部署將會(huì)給觀眾帶來(lái)更大的信息價(jià)值?？煽康脱訒r(shí)是利用5 G技術(shù)所具有的時(shí)分、波分和光分復(fù)用實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合不同的IOT應(yīng)用，5G帶寬限制將會(huì)被逐漸取消，這將使得在5 G技術(shù)加持下，廣播電視應(yīng)用中將會(huì)出現(xiàn)更多的未來(lái)科技。

通過上述“智慧廣電”應(yīng)用案例的分析可以看出，5G技術(shù)從本質(zhì)上來(lái)講是一個(gè)有著更大帶寬、更低延遲和更多IOT的通信技術(shù)，在將其應(yīng)用至廣播電視行業(yè)之中時(shí)，我們還需要進(jìn)一步深入挖掘更加智能和及時(shí)的信號(hào)搜集模式，以便將更多的正能量信息傳遞給觀眾，在新媒體時(shí)代下實(shí)現(xiàn)媒體所具有的真正價(jià)值。

三、智慧廣電的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

5G技術(shù)在廣播電視中的應(yīng)用還處于初期階段，其所擁有的優(yōu)勢(shì)也并未完全展示出來(lái)，未來(lái)隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展，其在廣播電視領(lǐng)域之內(nèi)必將得到更為廣泛的應(yīng)用，并對(duì)智慧廣電的發(fā)展趨勢(shì)產(chǎn)生直接的影響。

1.由“拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤靶强战Y(jié)構(gòu)”

未來(lái)隨著5G技術(shù)的深入發(fā)展，在廣播電視領(lǐng)域內(nèi)，以5G為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程控制和傳輸將進(jìn)一步提升人的價(jià)值，OTT將會(huì)成為未來(lái)的主要形態(tài)，為大屏和小屏服務(wù)，而IOT則會(huì)將廣播電視節(jié)目的制作打造成為一個(gè)“星空”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而給不同的用戶群體帶來(lái)更佳的消費(fèi)體驗(yàn)[5]。例如，在進(jìn)行體育賽事直播時(shí)，通過對(duì)每一名觀眾的虹膜掃描，并結(jié)合AI的情緒價(jià)值判斷，系統(tǒng)就可以了解到該名觀眾的具體需求，并據(jù)此來(lái)向用戶推送相關(guān)的產(chǎn)品信息，促進(jìn)用戶達(dá)成購(gòu)買，完成虹膜支付，這將是未來(lái)電商行業(yè)發(fā)展的一個(gè)新趨勢(shì)。在此過程中，平臺(tái)之間的結(jié)合也會(huì)更加的緊密，這也使得廣電行業(yè)的內(nèi)容屬性更加豐富，在5G技術(shù)加持下，人人都將成為自媒體，逐漸地鏈接成為一個(gè)“星空結(jié)構(gòu)”，為用戶帶來(lái)更強(qiáng)的參與感和沉浸感。

2.構(gòu)建起萬(wàn)物互聯(lián)的IOT世界

從廣播電視行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，低耗能高信息量是信息數(shù)據(jù)未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)[6]。當(dāng)前5G技術(shù)環(huán)境下的IOT設(shè)備還無(wú)法實(shí)現(xiàn)和手機(jī)、智能手表、電腦以及智能家居的連接，但在未來(lái)這將是IOT發(fā)展的關(guān)鍵步驟，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的基礎(chǔ)。因此，隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展，人與人、人與物、物與物之間將會(huì)實(shí)現(xiàn)彼此連接，而此時(shí)的IOT世界便就此構(gòu)成，人類社會(huì)的發(fā)展將會(huì)邁入一個(gè)嶄新的階段。

結(jié)語(yǔ)

5G網(wǎng)絡(luò)作為一種新興的通信技術(shù)，其在未來(lái)將有著良好的應(yīng)用前景，也會(huì)在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心，推動(dòng)著我國(guó)通信行業(yè)不斷向前發(fā)展。鑒于5G技術(shù)在信息數(shù)據(jù)傳輸方面所表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)勢(shì)，其不僅能夠提升信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性，同時(shí)也能夠大幅度提升信號(hào)傳輸質(zhì)量，將其應(yīng)用于廣播電視行業(yè)之中，可以打破傳統(tǒng)廣播電視技術(shù)的局限性，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息傳輸渠道的優(yōu)化整合，進(jìn)而建立起智慧廣電模式，為為廣大受眾帶來(lái)更為個(gè)性化和高質(zhì)量的觀看體驗(yàn)。