近年來,分布式產(chǎn)品在音視頻領(lǐng)域遍地開花,眾多廠商紛紛發(fā)力AV over IP化布局,各類分布式產(chǎn)品迭代更新、層出不窮。當行業(yè)內(nèi)多數(shù)參與者仍以4K產(chǎn)品作為核心競爭力時,一款8K無損壓縮可視化分布式系統(tǒng)的推出,打破了現(xiàn)有技術(shù)瓶頸,也彰顯了高新創(chuàng)新型企業(yè)在技術(shù)研發(fā)上的深耕細作,為AV行業(yè)IP化轉(zhuǎn)型注入了全新動力,其背后蘊含的創(chuàng)新實力,也成為行業(yè)未來發(fā)展的重要基石。
當前,各行業(yè)對8K技術(shù)的應(yīng)用需求已初見端倪,從政府部門的智能化建設(shè)到專業(yè)內(nèi)容制作機構(gòu)的產(chǎn)能升級,再到國際大型賽事的轉(zhuǎn)播升級,8K應(yīng)用的普及步伐持續(xù)加快,8K、HDR已逐漸成為行業(yè)發(fā)展的核心重點。如今,AV行業(yè)的IP化需求已從最初的概念性探索,轉(zhuǎn)變?yōu)楦黝I(lǐng)域系統(tǒng)部署中的硬性要求——部分政府重點項目在建設(shè)過程中,已明確規(guī)定系統(tǒng)架構(gòu)需基于IP技術(shù)搭建;隨著5G技術(shù)的全面普及,信號傳輸能力實現(xiàn)質(zhì)的飛躍,“推廣8K,普及4K,替代2K,用好5G”的行業(yè)戰(zhàn)略加速推進,進一步拉動超高清產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展,讓8K、5G與IP化技術(shù)深度融合,惠及更多行業(yè)用戶。
音視頻行業(yè)的發(fā)展,既要深耕自身核心參數(shù)技術(shù),更需兼顧網(wǎng)絡(luò)底層傳輸技術(shù)的適配與創(chuàng)新。無論是影音編解碼參數(shù)的優(yōu)化、底層傳輸協(xié)議的升級,還是前端操作平臺的開發(fā),都離不開網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)、新功能的支撐。IP技術(shù)為AV系統(tǒng)提供了標準化的架構(gòu)基礎(chǔ),但傳統(tǒng)傳輸方式已無法滿足不同行業(yè)用戶對圖像質(zhì)量、帶寬控制、延遲表現(xiàn)的差異化需求——在低帶寬應(yīng)用場景中,過高的壓縮比往往會導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降、傳輸延遲增加,難以滿足專業(yè)領(lǐng)域的使用需求。
8K無損壓縮可視化分布式系統(tǒng)的核心優(yōu)勢,就在于實現(xiàn)了低帶寬、無延時與高畫質(zhì)的三者兼顧,能夠在1Gb以太網(wǎng)絡(luò)上穩(wěn)定傳輸8K120 4:4:4 HDR視頻信號,成功將超高清視頻信號無延時、低帶寬遷移至IP網(wǎng)絡(luò),從根本上破解了視頻IP化過程中的核心技術(shù)難題,無需犧牲畫質(zhì)即可實現(xiàn)高效傳輸,大幅降低了行業(yè)應(yīng)用成本與部署難度。在廣電領(lǐng)域,已有相關(guān)技術(shù)方案應(yīng)用于省級電視臺8K頻道制播系統(tǒng),通過JPEG-XS低延遲、輕量化視覺無損編碼格式,在確保8K畫質(zhì)的同時顯著降低信號帶寬,簡化系統(tǒng)架構(gòu),還能實現(xiàn)HDR Vivid動態(tài)元數(shù)據(jù)的端到端傳輸,全面適配國產(chǎn)AVS3編碼標準,為8K節(jié)目的制作、傳輸與分發(fā)提供了穩(wěn)定可靠的技術(shù)支撐。
從技術(shù)定義來看,全高清(1080P)視頻每幀圖像約為200萬像素,4K視頻每幀約為800萬像素,而8K視頻每幀像素量高達3300萬,分辨率是1080P的16倍、4K的4倍。巨大的像素量賦予8K視頻極致清晰的畫面表現(xiàn),配合120fps高幀率、高動態(tài)范圍(HDR)、寬色域范圍(WCG)等先進視頻技術(shù),人眼已難以分辨圖像與實物的差異。在標準觀看距離下,8K可提供高達100度的可視角度,遠超4K的55度,搭配22聲道音頻,能夠為用戶打造沉浸式體驗,帶來強烈的臨場感。
在實際應(yīng)用中,8K技術(shù)已在重大賽事轉(zhuǎn)播中嶄露頭角。2019年國際籃聯(lián)籃球世界杯北京賽場,全球首次采用“5G+8K”技術(shù)對8場賽事進行直播測試,工作人員通過8K專業(yè)轉(zhuǎn)播訊道攝像機攝錄,借助相關(guān)分布式系統(tǒng)完成信號處理與傳輸,在五棵松籃球公園、通州行政辦公區(qū)等場所的8K顯示終端,為數(shù)千名觀眾呈現(xiàn)了超高清賽事畫面,實現(xiàn)了“5G+8K”技術(shù)在國際重大賽事中的首次示范應(yīng)用。此外,成都世警會期間,相關(guān)技術(shù)團隊采用8K技術(shù)制作宣傳片,突破傳統(tǒng)靜態(tài)展示模式,通過動態(tài)畫面與短視頻制作技巧結(jié)合,生動展現(xiàn)城市風(fēng)貌,讓觀眾獲得了身臨其境的視聽體驗。

5G技術(shù)的普及的為8K應(yīng)用的落地提供了重要支撐,二者協(xié)同催生了全景視頻、虛擬現(xiàn)實等新型沉浸式視頻應(yīng)用,讓用戶能夠置身于逼真的視頻場景之中。作為5G時代的主流應(yīng)用,8K超高清視頻在生活、交通、醫(yī)療、工業(yè)能源、教育等多個領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景,正逐步改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活方式,提供極致的業(yè)務(wù)體驗。
在工業(yè)領(lǐng)域,中國電信與創(chuàng)維集團攜手打造的“5G+8K柔性智能工廠”,依托5G大帶寬、低時延特性,結(jié)合8K視覺技術(shù),實現(xiàn)了智能物流、柔性生產(chǎn)、視覺檢測、遠程運維四大核心場景落地。其中,“5G+8K”遠程運維方案通過8K高清攝像頭實時捕捉異地生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備運轉(zhuǎn)情況,借助分布式系統(tǒng)完成信號傳輸與處理,讓運維人員無需到場即可實現(xiàn)精準運維,使異地車間維護效率提升5倍;在視覺檢測環(huán)節(jié),8K高清畫面配合AI技術(shù),將單線自動化在線檢測率從10%提升至80%,檢測節(jié)拍從15秒/臺縮短至3秒/臺,大幅提升生產(chǎn)效率。在體育賽事領(lǐng)域,北京冬奧會籌備期間,首都體育館借助5G+8K技術(shù)實現(xiàn)VR超高清直播,通過3臺8K VR相機與40臺4K攝像機陣列捕捉賽事畫面,經(jīng)分布式系統(tǒng)處理后,為觀眾提供毫秒級低時延、360度自由視角的觀賽體驗,彰顯了8K與5G協(xié)同的技術(shù)價值。
新一代8K無損壓縮可視化分布式系統(tǒng)在硬件設(shè)計上采用積木式模塊架構(gòu),兼顧兼容性與擴展性。硬件核心采用行業(yè)先進芯片,集成5G模塊,可根據(jù)AV/IP網(wǎng)絡(luò)化部署需求,提供10G SFP+光接口、10GBase-T電接口、10GBase-T PoE+等多種模塊類型,適配不同場景的傳輸需求——無論是80公里的遠距離信號傳輸,還是樓層內(nèi)銅纜接入的近距離部署,均可通過該系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定傳輸,無需額外搭建專用傳輸線路,大幅降低部署成本。
在畫質(zhì)表現(xiàn)上,該系統(tǒng)可提供8K30/4K120廣播級圖像質(zhì)量,支持H.265編碼輸出或影視級RAW數(shù)據(jù)輸出,集成高性能ISP處理模塊,能夠?qū)崿F(xiàn)多路4K Sensor輸入與多路ISP圖像處理,支持HDR10高動態(tài)范圍技術(shù)標準,同時具備多路全景硬件拼接能力,是超廣角相機、3D/全景VR相機多路拼接應(yīng)用的最優(yōu)解決方案。在超高清轉(zhuǎn)播車建設(shè)中,此類硬件架構(gòu)已得到應(yīng)用,全球首臺“5G+8K”超高清視頻全業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)播車就采用了類似的模塊化設(shè)計,集成近2000臺/套設(shè)備,實現(xiàn)8K/4K雙模式轉(zhuǎn)播,成為目前全球顯示精度最高、訊道數(shù)最大的專業(yè)轉(zhuǎn)播車。
軟件層面,為攻克360度視頻實時拼接與壓縮處理的技術(shù)難點,系統(tǒng)采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)提升處理速度,搭配每秒高達30幀的高密度算法,確保超高清視頻拼接與壓縮的實時性和穩(wěn)定性。同時,系統(tǒng)充分考慮AV系統(tǒng)工程師的專業(yè)需求,將AV遷移至IP網(wǎng)絡(luò)過程中所需的各類IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、人機交互式產(chǎn)品聯(lián)動功能,均預(yù)先內(nèi)置在系統(tǒng)中,真正實現(xiàn)即插即用,讓工程師無需投入過多精力在網(wǎng)絡(luò)配置上,可專注于AV系統(tǒng)的調(diào)校與部署,大幅提升工作效率。

此外,軟件系統(tǒng)的交互性持續(xù)優(yōu)化,適配遠程控制、多終端聯(lián)動等需求,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及,逐步實現(xiàn)與各類智能設(shè)備的無縫對接,推動專業(yè)AV應(yīng)用向遠程化、分布式部署轉(zhuǎn)型,進一步拓展系統(tǒng)的應(yīng)用場景。在廣電制播場景中,相關(guān)軟件系統(tǒng)可實現(xiàn)多協(xié)議兼容,支持NDI、SRT、Dante AV-H等主流協(xié)議,能夠無縫對接騰訊會議、Zoom等平臺,實現(xiàn)8K內(nèi)容多渠道同步直播,滿足多樣化傳播需求。
8K無損壓縮可視化分布式系統(tǒng)的應(yīng)用,不僅滿足了信號處理行業(yè)的核心需求,更廣泛適配多行業(yè)多媒體控制系統(tǒng)搭建,已逐步落地于公安、部隊、能源、金融等單位的智能化指揮調(diào)度平臺、數(shù)據(jù)中心,同時在娛樂消費8K直播點播、遠程會診、計算機視覺應(yīng)用(如無人機、機器人)等消費類與行業(yè)類場景中發(fā)揮重要作用。
在醫(yī)療領(lǐng)域,部分醫(yī)院借助該系統(tǒng)搭建遠程會診平臺,通過8K高清攝像頭捕捉手術(shù)畫面與患者病灶細節(jié),經(jīng)無損壓縮傳輸至異地專家終端,實現(xiàn)高清遠程診斷與手術(shù)指導(dǎo),打破地域限制,提升醫(yī)療資源利用率;在公安指揮調(diào)度領(lǐng)域,系統(tǒng)可整合多路8K監(jiān)控信號,實現(xiàn)實時拼接、遠程調(diào)度,幫助工作人員快速掌握現(xiàn)場情況,提升應(yīng)急處置效率;在能源領(lǐng)域,通過8K攝像頭與分布式系統(tǒng)結(jié)合,可對電力、油氣等關(guān)鍵設(shè)備進行遠程監(jiān)測,借助高清畫面及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患,保障安全生產(chǎn)。
值得注意的是,傳統(tǒng)HDMI傳輸存在15米的距離限制,且無法實現(xiàn)遠程管理,已成為AV行業(yè)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的瓶頸;而以往諸多技術(shù)為實現(xiàn)4K60 4:4:4視頻向IP網(wǎng)絡(luò)遷移,只能通過大幅壓縮視頻畫質(zhì)的方式降低帶寬占用,導(dǎo)致傳輸延遲高、畫面質(zhì)量差,無法滿足專業(yè)場景需求。8K無損壓縮可視化分布式系統(tǒng)的出現(xiàn),實現(xiàn)了4K60 4:4:4高清視頻在10Gbps以內(nèi)的無損壓縮傳輸,在保持畫質(zhì)不變的前提下,通過帶寬保障與延時校準技術(shù),讓各類4K超高清視頻和設(shè)備能夠平滑遷移至IP網(wǎng)絡(luò)。
這一突破使得4K超高清AV網(wǎng)絡(luò)成為可分布式部署、可遠程管理控制、可靈活伸縮的軟件定義網(wǎng)絡(luò),打破了傳統(tǒng)AV系統(tǒng)的部署局限,實現(xiàn)了資源的高效整合與靈活調(diào)度,毫不夸張地說,這一技術(shù)突破是AV網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展進程中的重要里程碑,將推動整個音視頻行業(yè)向更高質(zhì)量、更高效、更靈活的方向發(fā)展。隨著技術(shù)的持續(xù)迭代與應(yīng)用場景的不斷拓展,8K、5G與IP化的深度融合,必將為各行業(yè)帶來更具創(chuàng)新性的解決方案,推動產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量升級。

審核編輯 黃宇
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