多場景8K視頻實時傳輸方法及系統(tǒng)*

*深圳市技術(shù)攻關(guān)重點項目：重2020N061 8K攝像機圖像處理關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)

0   背景

顯示終端的尺寸越來越大，分辨率越來越高已成為趨勢。從近年的數(shù)據(jù)來看，在2020 年市場整體下滑情況下，65 英寸（注：1 英寸=2.54 cm）逆勢增長；75 ～ 77 英寸增長1.5 倍；國內(nèi)外超高清銷量占比逐年上升，年復合增長率達到20% 以上^[1]。8K 超高清電視方面，8K 電視滲透率相應從2021 年0.5% 增長到2025年的7%^[2]。

而一項技術(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 攝像機方案的應用，8K 視頻內(nèi)容短缺問題有望得到緩解，5G+8K 的良好應用也將給用戶帶來良好的震撼體驗和臨場感。

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

1   系統(tǒng)方案的實現(xiàn)

1.1 方案簡述

本方案涉及多場景實時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 終端顯示應用端。8K視頻采集傳輸端包括8K攝像機、5G傳輸模塊等。8K 攝像機對視頻進行采集，編碼壓縮，對視頻信號進行推送；5G 傳輸模塊將8K 視頻傳輸給云端流媒體服務器。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RTC 等協(xié)議接收各組8K視頻采集傳輸端的視頻并進行賬號管理等，根據(jù)顯示終端建立的連接和請求推送對應8K 視頻采集傳輸端機位拍攝的8K 視頻。

8K 終端顯示應用端主要包括8K 顯示終端硬件系統(tǒng)、客戶端應用、語音系統(tǒng)、交互等，客戶端應用主要實現(xiàn)8K 視頻顯示界面管理、視頻預覽、播放等。

1.2 系統(tǒng)方案設(shè)計^[5]

如圖1 所示，系統(tǒng)實現(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 攝像機和5G 通信模塊構(gòu)成的8K 視頻采集傳輸端。每個傳輸端可以獨立工作，并配置于相應的場景中。云端流媒體服務器具有接收各8K視頻采集傳輸端視頻、實時合流、云端視頻自適應轉(zhuǎn)碼等功能。8K 終端顯示應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、5G 通信模塊組成的便攜式采集傳輸，或由8K 攝像機、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，可為藍牙、紅外等方式；5G 通信模塊或WiFi 6 模塊，主要是實現(xiàn)8K 視頻音視頻信號的流暢輸入，同時也可為千兆網(wǎng)輸入口，此處的網(wǎng)絡(luò)視頻輸入口只要滿足其中一個條件即可，不一定需要同時具備以上接口；存儲單元存儲運行軟件系統(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，實現(xiàn)8K 顯示終端的觸控功能。

圖2 8K顯示終端的實現(xiàn)框圖

如圖3 為系統(tǒng)實現(xiàn)簡圖，多路8K 視頻采集傳輸端可認為是圖3 中的多機位，即多機位畫面實時傳輸到云端，云端實現(xiàn)多路8K 視頻并發(fā)，由8K 顯示終端拉流應用將對應機位的地址配置好后，實現(xiàn)對畫面的預覽和播放。

圖3 實現(xiàn)簡圖

8K 攝像機內(nèi)置存儲卡，卡內(nèi)存儲推流文件，8K 攝像機的推流實現(xiàn)流程圖4 所示。

圖4 推流實現(xiàn)流程

云端視頻管理流程如圖5 所示，其中讀取請求的地址信息是指顯示終端需要請求顯示的8K 采集端對應地址，此處可根據(jù)實際開發(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求視頻地址的接口，在應用啟動后包括UI 層級的主要內(nèi)容功能如表1。

預覽界面時，系統(tǒng)檢測機位數(shù)，根據(jù)機位數(shù)在顯示界面上自動生成顯示預覽窗口。如選中某一個機位窗口進入時，則對該窗口最大化顯示。多機位預覽、單窗口最大化的效果示意如圖6 所示。

圖6 顯示效果圖

顯示終端的實現(xiàn)流程如圖7 所示。

圖7 顯示終端實現(xiàn)流程

2   結(jié)束語

通過方案實施可實現(xiàn)多場景8K 視頻采集、傳輸和顯示全方案。8K 顯示終端在語音、遙控等交互下，實現(xiàn)多路采集組視頻預覽或觀看，可應用于現(xiàn)代職業(yè)教育課堂與實訓的互動、8K 視頻監(jiān)控等場景。

參考文獻：

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

[2] 2025年中國8K電視市場滲透率有望達到7%.北京商報[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.202011205788.1[P].2020-11-2.

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

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年11月期）