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【摘要】本文通过传统广电直播方式和当下最新互动直播应用的对比，以实际案例为依据，结合国内广电直播融合发展的探索经验，着重从技术角度的层面，分析了5G+4K的新型互动直播应用优势和技术要素，力求通过理论和实践，探寻多种形式的新型互动直播应用模式，助推5G时代下的广电互动直播创新和变革。
【关键词】5G;4K;互动直播;云端
中图分类号：G241 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.09..070
为了顺应移动互联网时代发展，整合资源，提升宣传工作时效性，改变原本资源分散的局面，打破传统媒体和新兴媒体之间的壁垒，传统纸媒、广播电视台、新闻网站等媒体资源，开始探索新的运行和生产模式，力求更好的引导群众、服务群众。那么如何利用节目上的创新来吸引更多的受众呢？互动直播无疑是一个很好的选择。众所周知，任何重大事件都会出现瞬息万变的情况，而直播新闻中的连线报道可以让广大观众更加身临其境，增强直播报道的时效性与可看性。
与此同时，经过几年的快速发展，5G技术已经逐渐成熟，一大批具有标杆意义的应用也早已开花落地。5G技术的发展，也为我们提供了更新更方便的直播应用，一种5G+4K的互动直播方式已经进入各个领域，特别是在广电行业中，相应的产品也已经完善成熟。
目前国内已有多款产品可以实现这种互动直播的方式，它们均采用5G+4K背包的基本架构，5G视频通讯终端将4K摄像机拍摄的现场画面，通过5G网络传输到云平台上，然后通过演播室中的另一台5G视频通讯终端，将云平台上的数据接收下来，并解码输出到导播切换台;同时，导播切换台将音视频流反送到5G视频通讯终端，再将其通过5G或者固定网络传输到云平台，采访端的5G视频通讯终端接收此音视频流，现场人员可以利用各类监视器进行观看，同时现场记者通过蓝牙接收装置接收演播室主持人的声音，从而形成互动。这种5G+4K的互动直播方式解决了超高清视频大码率实时回传到演播室的需求，也解决了记者和演播室双向互动的需求。
1. 传统广电直播方式的局限性
1.1 光缆直播
光缆因特定的传输方式，对于直播点、直播现场的选择比较窄，这样对于一些难以铺设光缆的新闻突发现场就比较难以实现。
1.2 卫星直播
卫星直播需要特定的卫星转播车或移动卫星设备，同时需要租赁卫星转发器，所以直播成本价格昂贵，租賃成功与否有时也难以保证，而且操作流程相对复杂。
1.3 微波直播
因为受微波的特定限制，发射点和接收点不宜距离过长，且只能直线传播，直播场景选择受限制，直播信号相对不稳定。
1.4 软件直播
软件直播画质差，不清晰，观看感不强。同时依赖于电脑的性能，长时间直播容易卡顿。
1.5 传统编码器直播
传统网络编码直播设备直播，只能进行单向传输，即将采访视频传输回演播室，而不能够接收演播室传回的画面，互动感不强。
2. 5G+4K的新型互动直播应用优势
2.1. 具备双向互动能力、超低延迟
每个硬件设备同时具备编码及解码功能，内嵌多个5G模组，两个设备就可以完成双向音视频对传互动;与传统编码设备相比节省了一套编解码设备、音频处理设备及5G传输设备，成本更低。同时端到端延迟只有50ms左右，超低延迟传输保证了超高清视频的互动场景需求，并可以实现远程控制。
2.2. 大码率传输
在5G的支持下，能够实现4K视频的编码传输解码，图像更加清晰，细节更加细腻，观看沉浸感更好;目前已具备8K能力，比传统8K部署更加灵活，成本更加具有竞争力。同时支持1-200M码率调节，能够支撑起更高码率需求的应用场景。
2.3. 硬件产品及云端服务灵活部署
大部分此类产品采用背包方式，体积小，支持12V车载电压供电，也可以通过适配器接220V电源进行供电，灵活部署，4G及5G全网通，可在全国各地灵活应用;同时，云端服务支持公有云或者私有云部署，更加满足客户不同需求。同时具备在云端进行AI处理的能力，如人脸识别，编码识别等。
2.4. 数据链路透传和音视频链路融合通讯
5G超高清视频融合通讯终端具备将数据信号通过固网、RS232及RS485转4G/5G进行透传，并同时能够将视频信号回传的能力，满足远程控制的场景需求，达到减少现场人员投入成本及解决人员无法深入的区域的场景的痛点。同时具备5G聚合路由功能，为其他需求设备提供网络支持。
3. 5G+4K的新型互动直播应用技术要素
在传统的制作流程中，几乎所有的信号都集中在本地，这就要求报道现场需要搭建演播室或者依靠转播车来完成。一般的大型活动，往往要使用到十个以上的机位甚至更多。因此，从人力和物力上来说，这一部分的投入还是比较大的。而远程制作则可以有效地解决或者说是分担一部分压力，我们只需要将各个机位的摄录内容传输至同一个制作中心，并在制作中心完成更专业统一的制作，从而在提质增效的同时也能节省成本。
云端制作是指将这些采编信号发送至云端，利用云端的虚拟化平台完成制作。相对于远程制作，云端制作的灵活性更高。现如今，利用云端制作已经完全可以实现不同区域人员的节目协同制作了。
当然，无论是远程制作还是云端制作，其对传输带宽的要求都会成倍上升，同时也对时延要求更为严格，这就更有赖于5G技术提供支持。在4G时代，时延一般在100ms以上，甚至于达到500ms或者更高。然而，在新闻制作中，如果要达到类似面对面交流的强互动模式，一般时延就不能超过300ms。而在5G时代，时延的理论值已经骤减至最低1ms，再加上视音频编解码延时也已大幅度优化，这意味着远程互动新闻直播过程可以达到类似本地互动的效果。 4. 多种形式的5G+4K新型互动直播应用模式
这种5G+4K的新型互动直播，如今已经在广电领域成功应用，我们以国内某品牌的实际案例来呈现这些多种形式应用模式。
4.1. 单纯的5G+4K背包模式
5G视频通讯终端将4K摄像机拍摄的现场画面通过5G網络传输到云平台上，演播室中的另一台5G视频通讯终端从云平台上接收数据，并解码输出到显示屏上;同时，演播室内的5G视频通讯终端接入导播台和调音台的音视频数据，利用5G网络上云，外场的5G视频通讯终端接收来自演播室的音视频流，输出到监视器上以供观看，从而实现演播室内主持人与外场记者间的双向连线互动直播。
4.2. 5G+4K的双向异地实时互动模式
异地活动现场多路摄像机信号传到转播车，转播车进行制作并将制作好的信号送至卫星车，卫星车将信号上星，位于某省电视台总控机房接收卫星信号，将信号送到播控机房，延时、上字幕包装、台标，然后再送回到总控机房，经调度后送下游地球站、有线台等各播出机构，另外输出一路信号给5G视频通讯终端，利用5G网络上云，异地转播车内的5G视频通讯终端将信号收集下来，返送到监视器上，供现场观看或使用。转播车制作好的信号输出一路给车内的5G视频通讯终端，利用5G网络上云，演播室内的5G视频通讯终端将信号收集下来，显示到屏幕上。从而最终实现两地的5G双向实时（低延时）互动。
4.3. 5G+多视角直播推流
5G视频通讯终端将4台高清摄像机采集的现场画面通过5G网络传输到云平台上，通过RTMP协议推流到小程序上，实现移动端多视角直播，支持多画面合成4K超高清的方式或者多流的方式实现用户端的同步机位切换。这种采用双卡5G聚合的传输技术，可以保证视频传输的稳定性、清晰度和流畅度。
4.4. 5G+4K的虚拟直播间实时互动直播模式
5G视频通讯终端将4K摄像机采集的现场画面通过5G网络大码率传输到云平台上，然后演播室中的5G视频通讯终端接收云平台上的数据解码，然后显示到由若干4K屏拼成的立体空间，构建虚拟直播间。这时，室内记者和室外传回的画面形成一体，室内4K摄像机将其画面采集，通过室内5G视频通讯终端推流到小程序等平台进行直播。
4.5. 其他模式
5G+实时云渲染、5G+全息互动直播、5G+MEC智慧场馆等特殊应用，充分利用5G的超大带宽及超低延迟，从而达到互动的最佳效果。
5. 结束语
总之，5G既然被称之为“改变社会”的新一代通信技术，它的能力不仅在于帮助人们解决挑战，还能助推商业模式的创新和应用场景的变革。超高清视频传输和直播直采回传，正是对此有着迫切需求且技术相对成熟的领域之一。5G+4K的新型互动直播应用，除了传统的广电市场外，在教育、医疗以及工业物联网市场上同样具有极大的空间。它完美的利用了5G技术，突破了传统通讯方式传输受限、部署不灵活、移动性不足等痛点，重新定义了视频融合行业终端，为未来创造了无限想象空间。毫无疑问，5G对于融媒体可能带来的改变远不止于此。随着视频质量、制作形式等的变革，广电直播可能落地的场景也会更加丰富，或将能接棒互联网直播，成为时代的新风口。
参考文献：
[1]《连人民日报都点赞的5G设备，正在成为新闻采编行业的中流砥柱》.物联网智库（互联网），2021.5.12
[2]《搭载广和通FM1505G模组的超高清视讯系统成功完成广电实网测试》.维科号（互联网），2020.8.11
作者简介：邱海生，山东临沂人，高级工程师，临沂市广播电视台，研究方向：广播电视工程、视音频设备、舞台灯光音响、微波及中短波传输。
张玉娟，山东临沂人，高级工程师，临沂市广播电视台，研究方向：广播电视工程、视音频设备、计算机控制、微波及中短波传输。
【关键词】5G;4K;互动直播;云端
中图分类号：G241 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.09..070
为了顺应移动互联网时代发展，整合资源，提升宣传工作时效性，改变原本资源分散的局面，打破传统媒体和新兴媒体之间的壁垒，传统纸媒、广播电视台、新闻网站等媒体资源，开始探索新的运行和生产模式，力求更好的引导群众、服务群众。那么如何利用节目上的创新来吸引更多的受众呢？互动直播无疑是一个很好的选择。众所周知，任何重大事件都会出现瞬息万变的情况，而直播新闻中的连线报道可以让广大观众更加身临其境，增强直播报道的时效性与可看性。
与此同时，经过几年的快速发展，5G技术已经逐渐成熟，一大批具有标杆意义的应用也早已开花落地。5G技术的发展，也为我们提供了更新更方便的直播应用，一种5G+4K的互动直播方式已经进入各个领域，特别是在广电行业中，相应的产品也已经完善成熟。
目前国内已有多款产品可以实现这种互动直播的方式，它们均采用5G+4K背包的基本架构，5G视频通讯终端将4K摄像机拍摄的现场画面，通过5G网络传输到云平台上，然后通过演播室中的另一台5G视频通讯终端，将云平台上的数据接收下来，并解码输出到导播切换台;同时，导播切换台将音视频流反送到5G视频通讯终端，再将其通过5G或者固定网络传输到云平台，采访端的5G视频通讯终端接收此音视频流，现场人员可以利用各类监视器进行观看，同时现场记者通过蓝牙接收装置接收演播室主持人的声音，从而形成互动。这种5G+4K的互动直播方式解决了超高清视频大码率实时回传到演播室的需求，也解决了记者和演播室双向互动的需求。
1. 传统广电直播方式的局限性
1.1 光缆直播
光缆因特定的传输方式，对于直播点、直播现场的选择比较窄，这样对于一些难以铺设光缆的新闻突发现场就比较难以实现。
1.2 卫星直播
卫星直播需要特定的卫星转播车或移动卫星设备，同时需要租赁卫星转发器，所以直播成本价格昂贵，租賃成功与否有时也难以保证，而且操作流程相对复杂。
1.3 微波直播
因为受微波的特定限制，发射点和接收点不宜距离过长，且只能直线传播，直播场景选择受限制，直播信号相对不稳定。
1.4 软件直播
软件直播画质差，不清晰，观看感不强。同时依赖于电脑的性能，长时间直播容易卡顿。
1.5 传统编码器直播
传统网络编码直播设备直播，只能进行单向传输，即将采访视频传输回演播室，而不能够接收演播室传回的画面，互动感不强。
2. 5G+4K的新型互动直播应用优势
2.1. 具备双向互动能力、超低延迟
每个硬件设备同时具备编码及解码功能，内嵌多个5G模组，两个设备就可以完成双向音视频对传互动;与传统编码设备相比节省了一套编解码设备、音频处理设备及5G传输设备，成本更低。同时端到端延迟只有50ms左右，超低延迟传输保证了超高清视频的互动场景需求，并可以实现远程控制。
2.2. 大码率传输
在5G的支持下，能够实现4K视频的编码传输解码，图像更加清晰，细节更加细腻，观看沉浸感更好;目前已具备8K能力，比传统8K部署更加灵活，成本更加具有竞争力。同时支持1-200M码率调节，能够支撑起更高码率需求的应用场景。
2.3. 硬件产品及云端服务灵活部署
大部分此类产品采用背包方式，体积小，支持12V车载电压供电，也可以通过适配器接220V电源进行供电，灵活部署，4G及5G全网通，可在全国各地灵活应用;同时，云端服务支持公有云或者私有云部署，更加满足客户不同需求。同时具备在云端进行AI处理的能力，如人脸识别，编码识别等。
2.4. 数据链路透传和音视频链路融合通讯
5G超高清视频融合通讯终端具备将数据信号通过固网、RS232及RS485转4G/5G进行透传，并同时能够将视频信号回传的能力，满足远程控制的场景需求，达到减少现场人员投入成本及解决人员无法深入的区域的场景的痛点。同时具备5G聚合路由功能，为其他需求设备提供网络支持。
3. 5G+4K的新型互动直播应用技术要素
在传统的制作流程中，几乎所有的信号都集中在本地，这就要求报道现场需要搭建演播室或者依靠转播车来完成。一般的大型活动，往往要使用到十个以上的机位甚至更多。因此，从人力和物力上来说，这一部分的投入还是比较大的。而远程制作则可以有效地解决或者说是分担一部分压力，我们只需要将各个机位的摄录内容传输至同一个制作中心，并在制作中心完成更专业统一的制作，从而在提质增效的同时也能节省成本。
云端制作是指将这些采编信号发送至云端，利用云端的虚拟化平台完成制作。相对于远程制作，云端制作的灵活性更高。现如今，利用云端制作已经完全可以实现不同区域人员的节目协同制作了。
当然，无论是远程制作还是云端制作，其对传输带宽的要求都会成倍上升，同时也对时延要求更为严格，这就更有赖于5G技术提供支持。在4G时代，时延一般在100ms以上，甚至于达到500ms或者更高。然而，在新闻制作中，如果要达到类似面对面交流的强互动模式，一般时延就不能超过300ms。而在5G时代，时延的理论值已经骤减至最低1ms，再加上视音频编解码延时也已大幅度优化，这意味着远程互动新闻直播过程可以达到类似本地互动的效果。 4. 多种形式的5G+4K新型互动直播应用模式
这种5G+4K的新型互动直播，如今已经在广电领域成功应用，我们以国内某品牌的实际案例来呈现这些多种形式应用模式。
4.1. 单纯的5G+4K背包模式
5G视频通讯终端将4K摄像机拍摄的现场画面通过5G網络传输到云平台上，演播室中的另一台5G视频通讯终端从云平台上接收数据，并解码输出到显示屏上;同时，演播室内的5G视频通讯终端接入导播台和调音台的音视频数据，利用5G网络上云，外场的5G视频通讯终端接收来自演播室的音视频流，输出到监视器上以供观看，从而实现演播室内主持人与外场记者间的双向连线互动直播。
4.2. 5G+4K的双向异地实时互动模式
异地活动现场多路摄像机信号传到转播车，转播车进行制作并将制作好的信号送至卫星车，卫星车将信号上星，位于某省电视台总控机房接收卫星信号，将信号送到播控机房，延时、上字幕包装、台标，然后再送回到总控机房，经调度后送下游地球站、有线台等各播出机构，另外输出一路信号给5G视频通讯终端，利用5G网络上云，异地转播车内的5G视频通讯终端将信号收集下来，返送到监视器上，供现场观看或使用。转播车制作好的信号输出一路给车内的5G视频通讯终端，利用5G网络上云，演播室内的5G视频通讯终端将信号收集下来，显示到屏幕上。从而最终实现两地的5G双向实时（低延时）互动。
4.3. 5G+多视角直播推流
5G视频通讯终端将4台高清摄像机采集的现场画面通过5G网络传输到云平台上，通过RTMP协议推流到小程序上，实现移动端多视角直播，支持多画面合成4K超高清的方式或者多流的方式实现用户端的同步机位切换。这种采用双卡5G聚合的传输技术，可以保证视频传输的稳定性、清晰度和流畅度。
4.4. 5G+4K的虚拟直播间实时互动直播模式
5G视频通讯终端将4K摄像机采集的现场画面通过5G网络大码率传输到云平台上，然后演播室中的5G视频通讯终端接收云平台上的数据解码，然后显示到由若干4K屏拼成的立体空间，构建虚拟直播间。这时，室内记者和室外传回的画面形成一体，室内4K摄像机将其画面采集，通过室内5G视频通讯终端推流到小程序等平台进行直播。
4.5. 其他模式
5G+实时云渲染、5G+全息互动直播、5G+MEC智慧场馆等特殊应用，充分利用5G的超大带宽及超低延迟，从而达到互动的最佳效果。
5. 结束语
总之，5G既然被称之为“改变社会”的新一代通信技术，它的能力不仅在于帮助人们解决挑战，还能助推商业模式的创新和应用场景的变革。超高清视频传输和直播直采回传，正是对此有着迫切需求且技术相对成熟的领域之一。5G+4K的新型互动直播应用，除了传统的广电市场外，在教育、医疗以及工业物联网市场上同样具有极大的空间。它完美的利用了5G技术，突破了传统通讯方式传输受限、部署不灵活、移动性不足等痛点，重新定义了视频融合行业终端，为未来创造了无限想象空间。毫无疑问，5G对于融媒体可能带来的改变远不止于此。随着视频质量、制作形式等的变革，广电直播可能落地的场景也会更加丰富，或将能接棒互联网直播，成为时代的新风口。
参考文献：
[1]《连人民日报都点赞的5G设备，正在成为新闻采编行业的中流砥柱》.物联网智库（互联网），2021.5.12
[2]《搭载广和通FM1505G模组的超高清视讯系统成功完成广电实网测试》.维科号（互联网），2020.8.11
作者简介：邱海生，山东临沂人，高级工程师，临沂市广播电视台，研究方向：广播电视工程、视音频设备、舞台灯光音响、微波及中短波传输。
张玉娟，山东临沂人，高级工程师，临沂市广播电视台，研究方向：广播电视工程、视音频设备、计算机控制、微波及中短波传输。