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基于5G的4K视频直播技术研究

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周奕捷

【摘要】本文主要研究基于5G的4K视频直播技术，首先对5G网络进行简单介绍，了解5G网络的主要特点，重点分析基于5G的4K视频直播设计和基于5G的4K视频关键技术设计，在此基础上总结基于5G的4K视频典型应用场景设计，希望通过本文的研究能够更加全面的认识基于5G的4K视频直播技术，也为后期更好的综合应用5G技术和4K视频直播技术提供参考。

【关键词】5G;4K;视频直播;信息技术

：TN94???????????：A???????????DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.04..009

1.5G网络的主要特点

5G网络是最新一代的通信网络技术，其特点主要表现为速度快、信号强、延时短，在具体的性能指标方面可以从以下几方面进行分析，其一是用户体验速度更快，相同环境下5G用户能够体验到0.1～1Gbit/s的网络速度，比现在通用的4G网络的信号速度提高近百倍;其二是连接数密度更大，在5G网络覆盖的千平方米范围内，能够同时容纳100万台设备在线，其密度也是4G网络的100倍;其三是延时更短，用户终端之间的时间延迟相比4G网络降低了10倍，延时控制在1～10ms的范围内;其四是移动性好，在高速状态下也能稳定通信，目前5G通信网络可以在时速500km的环境下稳定使用;其五是用户峰值速率更高，目前基本能够达到10Gbp。

2?基于5G的4K视频直播设计

4K技术是高清视频传播技术的简称，视频直播中应用4K技术能够为用户提供更高清的画质，提升用户感受，也有利于视频的传播。但是高清视频需要传输更多的数据，而且视频直播对于网络传输的速度要求更高，否则在观看过程中机会出现视频卡顿或者视频画质低等问题。在4G时代的视频直播中，一般不会应用4K技术，主要是为了避免对直播的流畅度造成影响。近年来5G技术愈加成熟，而且已经在生产生活中广泛应用，5G技术最典型的特点就是传输速度更快，尤其适合进行4K视频的直播。

2.14K信号直播及切换

在直播切换方案中需要使用4K摄像机4K切换台，以便于在现场实现4K信号多机位的切换，而且在切换后可以直接输出4K-SDI信号方便后期进行编码

2.24K-VR采集系统

该系统的主要组成是4K级VR采集系统，具备VR信号采集拼接、现实与虚拟场景叠加以及不同场景实时综合渲染功能，而且也可以输出4K-SDI信号

2.34K编码系统

编码系统的作用是对节目流进行编码，基于5G的4K视频直播中采用4K编码系统，利用该编码系统能够把采集系统输出的4K-SDI信号转换编码变为4K-IP信号，系统的后端与5G传输终端连接，实现节目传输。

2.44K解码系统

解码后得到的4K-IP信号推送需要借助4K解码系统传输到社内演播室，而且可以使用解码系统将音频信号嵌入其中4K-SDI信号，通过与演播室导播切换系统连接，以供后期制作节目信号。

2.5延时转码系统

在基于5G的4K视频直播中，可能需要在多终端不同的平台进行播放。为了满足直播过程中的安全需求，一般需要在系统内配置延时转码系统。利用该系统能够对4K直播信号进行转码，得到适合多平台不同终端的码率格式。在播放中，也可以根据直播的实际情况对其进行配置。而且还能针对直播的要求设置直播的延时时间。

2.6?VR播放系统

VR播放系统的作用是播放SDK，方便在节目制作过程中，在社内观看体验VR视频，也能借助5G网络实现对于4K-VR节目的实时预览。

3.基于5G的4K视频关键技术设计

3.1先进的4K-VR缝合+AR渲染

在基于5G的4K视频制作中使用能够实时缝合对于不同目的全景信号，对于在录制过程中由于镜头畸变导致的画面扭曲问题也能进行纠正处理，从而实现不同画面之间的无缝拼接。结合AR渲染处理技术可以直接在4K-VR信号中进行渲染，而且可以根据运营制作需求将动画、LOGO、背景等元素实时植入画面之中，通过应用这种技术能够提升视频的观看效果，而且可以为运营商创造增值收益。除此之外，在使用系统对视频信号进行缝合渲染的过程中，编辑人员能够实时预览视频信号，而且可以实时对缝合效果进行调整处理，真正实现渲染效果的所见即所得。

3.2支持4K+H.265编码和多屏分发

在高性能GPU的支持下，利用先进的编码算法能够编辑输出4K+H.265类型的视频直播，而且视频输出质量更高，输出效率更高，而且更加稳定，从而为客户提供更高品质的观看体验。而且在视频编辑输出时，能够转码输出为多种不同的格式，不同的直播流可以满足用户端不同设备、不同分辨率的观看需求。

3.3扩充VR片源

首先可以直接将普通的视频转换为VR全景模式，这样就能极大扩充VR视频片源