多場(chǎng)景8K視頻實(shí)時(shí)傳輸方法及系統(tǒng)*

*深圳市技術(shù)攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目：重2020N061 8K攝像機(jī)圖像處理關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)

0   背景

顯示終端的尺寸越來(lái)越大，分辨率越來(lái)越高已成為趨勢(shì)。從近年的數(shù)據(jù)來(lái)看，在2020 年市場(chǎng)整體下滑情況下，65 英寸（注：1 英寸=2.54 cm）逆勢(shì)增長(zhǎng)；75 ～ 77 英寸增長(zhǎng)1.5 倍；國(guó)內(nèi)外超高清銷量占比逐年上升，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到20% 以上^[1]。8K 超高清電視方面，8K 電視滲透率相應(yīng)從2021 年0.5% 增長(zhǎng)到2025年的7%^[2]。

而一項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)顯示，高質(zhì)量的8K 視頻傳輸需要網(wǎng)絡(luò)滿足140 Mb/s 以上速率，5G 的傳輸速率可達(dá)到2 000 Mb/s^[3]，滿足8K 視頻的傳輸需求。隨著5G 的商用，及基于5G 網(wǎng)絡(luò)的便攜式8K 攝像機(jī)方案的應(yīng)用，8K 視頻內(nèi)容短缺問(wèn)題有望得到緩解，5G+8K 的良好應(yīng)用也將給用戶帶來(lái)良好的震撼體驗(yàn)和臨場(chǎng)感。

從整體情況看，5G+8K 超高清視頻顯示領(lǐng)域是技術(shù)和市場(chǎng)發(fā)展的趨勢(shì)和重點(diǎn)。5G、8K 在多媒體視頻領(lǐng)域場(chǎng)景應(yīng)用是5G 技術(shù)研究的重點(diǎn)之一，而最典型應(yīng)用場(chǎng)景就是視頻采集（8K 攝像機(jī)）、5G 傳輸、云端處理、8K 終端顯示等實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)方案應(yīng)用^[4]。場(chǎng)景化應(yīng)用包括單8K 攝像機(jī)機(jī)位的圖像實(shí)時(shí)顯示，及特定的多場(chǎng)景應(yīng)用，如職業(yè)教育教學(xué)，需要實(shí)現(xiàn)不同機(jī)位、不同場(chǎng)景8K 視頻向云端后傳輸，在同一個(gè)8K 便攜顯示終端顯示，本文將論述多場(chǎng)景實(shí)時(shí)8K 視頻傳輸方法、裝置及控制系統(tǒng)。

1   系統(tǒng)方案的實(shí)現(xiàn)

1.1 方案簡(jiǎn)述

本方案涉及多場(chǎng)景實(shí)時(shí)8K 視頻傳輸方法、裝置及控制系統(tǒng)，主要包括三大功能，分別為8K 視頻采集傳輸端、云端視頻合成管理端和8K 終端顯示應(yīng)用端。8K視頻采集傳輸端包括8K攝像機(jī)、5G傳輸模塊等。8K 攝像機(jī)對(duì)視頻進(jìn)行采集，編碼壓縮，對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行推送；5G 傳輸模塊將8K 視頻傳輸給云端流媒體服務(wù)器。本系統(tǒng)可由多組8K 視頻采集傳輸端組成。

云端視頻合成管理端通過(guò)RTC 等協(xié)議接收各組8K視頻采集傳輸端的視頻并進(jìn)行賬號(hào)管理等，根據(jù)顯示終端建立的連接和請(qǐng)求推送對(duì)應(yīng)8K 視頻采集傳輸端機(jī)位拍攝的8K 視頻。

8K 終端顯示應(yīng)用端主要包括8K 顯示終端硬件系統(tǒng)、客戶端應(yīng)用、語(yǔ)音系統(tǒng)、交互等，客戶端應(yīng)用主要實(shí)現(xiàn)8K 視頻顯示界面管理、視頻預(yù)覽、播放等。

1.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)^[5]

如圖1 所示，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的總體框圖主要包括8K 視頻采集傳輸端、云端流媒體服務(wù)器、8K 顯示終端三大部分；其中8K 視頻采集傳輸端包括多組具有相同功能、算法、但地址不同的8K 攝像機(jī)和5G 通信模塊構(gòu)成的8K 視頻采集傳輸端。每個(gè)傳輸端可以獨(dú)立工作，并配置于相應(yīng)的場(chǎng)景中。云端流媒體服務(wù)器具有接收各8K視頻采集傳輸端視頻、實(shí)時(shí)合流、云端視頻自適應(yīng)轉(zhuǎn)碼等功能。8K 終端顯示應(yīng)用端從云端拉流后的相關(guān)音視頻信息。

圖1 系統(tǒng)框圖

視頻采集傳輸端主要包括8K 攝像機(jī)、5G 通信模塊組成的便攜式采集傳輸，或由8K 攝像機(jī)、千兆網(wǎng)組成的采集傳輸系統(tǒng)。圖2 所示為具有同樣功能的8K 顯示終端的實(shí)現(xiàn)框圖，主要包括控制輸入模塊、系統(tǒng)CPU、DSP 模塊、5G 通信模塊或WiFi 模塊、存儲(chǔ)單元、圖像處理單元、8K 顯示屏及8K 觸控屏組成。其中控制輸入模塊主要是顯示終端的遙控輸入口，可為藍(lán)牙、紅外等方式；5G 通信模塊或WiFi 6 模塊，主要是實(shí)現(xiàn)8K 視頻音視頻信號(hào)的流暢輸入，同時(shí)也可為千兆網(wǎng)輸入口，此處的網(wǎng)絡(luò)視頻輸入口只要滿足其中一個(gè)條件即可，不一定需要同時(shí)具備以上接口；存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)運(yùn)行軟件系統(tǒng)、視頻等；圖像處理單元由CPU 控制完成視頻解碼、圖像優(yōu)化等，并輸出給8K 顯示屏顯示；8K 觸控屏貼附于8K 顯示屏上，實(shí)現(xiàn)8K 顯示終端的觸控功能。

圖2 8K顯示終端的實(shí)現(xiàn)框圖

如圖3 為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)圖，多路8K 視頻采集傳輸端可認(rèn)為是圖3 中的多機(jī)位，即多機(jī)位畫面實(shí)時(shí)傳輸到云端，云端實(shí)現(xiàn)多路8K 視頻并發(fā)，由8K 顯示終端拉流應(yīng)用將對(duì)應(yīng)機(jī)位的地址配置好后，實(shí)現(xiàn)對(duì)畫面的預(yù)覽和播放。

圖3 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)圖

8K 攝像機(jī)內(nèi)置存儲(chǔ)卡，卡內(nèi)存儲(chǔ)推流文件，8K 攝像機(jī)的推流實(shí)現(xiàn)流程圖4 所示。

圖4 推流實(shí)現(xiàn)流程

云端視頻管理流程如圖5 所示，其中讀取請(qǐng)求的地址信息是指顯示終端需要請(qǐng)求顯示的8K 采集端對(duì)應(yīng)地址，此處可根據(jù)實(shí)際開發(fā)需要設(shè)定，不受限制。

圖5 云端視頻管理流程

8K 顯示終端具有可編輯請(qǐng)求視頻地址的接口，在應(yīng)用啟動(dòng)后包括UI 層級(jí)的主要內(nèi)容功能如表1。

預(yù)覽界面時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)機(jī)位數(shù)，根據(jù)機(jī)位數(shù)在顯示界面上自動(dòng)生成顯示預(yù)覽窗口。如選中某一個(gè)機(jī)位窗口進(jìn)入時(shí)，則對(duì)該窗口最大化顯示。多機(jī)位預(yù)覽、單窗口最大化的效果示意如圖6 所示。

圖6 顯示效果圖

顯示終端的實(shí)現(xiàn)流程如圖7 所示。

圖7 顯示終端實(shí)現(xiàn)流程

2   結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)方案實(shí)施可實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景8K 視頻采集、傳輸和顯示全方案。8K 顯示終端在語(yǔ)音、遙控等交互下，實(shí)現(xiàn)多路采集組視頻預(yù)覽或觀看，可應(yīng)用于現(xiàn)代職業(yè)教育課堂與實(shí)訓(xùn)的互動(dòng)、8K 視頻監(jiān)控等場(chǎng)景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 2021年中國(guó)超大尺寸液晶電視市場(chǎng)將保持快速增長(zhǎng)[R/OL].[2021-04-12].http://www.yejibang.com/news-details-34894.html.

[2] 2025年中國(guó)8K電視市場(chǎng)滲透率有望達(dá)到7%.北京商報(bào)[N/OL],[2021-,5-,10].https://baijiahao.baidu.com/s?id=1699340623779598480&wfr=spider&for=pc.

[3] 5G網(wǎng)有多快.智能電視網(wǎng)[R/OL].[,2021-,4-,27].https://n.znds.com/article/41345.html.

[4] 余明火,侯亞榮,王德闖.一種顯示系統(tǒng):中國(guó).202011205788.1[P].2020-11-2.

[5] 余明火.視頻傳輸系統(tǒng)和方法:中國(guó).202110140089.1[P].2021-02-01.

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年11月期）