5G时代电视制作技术发展研究

摘要：随着5G时代的到来，电视技术也进入了迅猛发展时期，4K、8K超高清电视技术、交互式观看体验、远程电视制作等新技术迅速发展和完善。作为电视媒体内容生产的基础，电视制作技术的发展为媒体内容提供了更加先进的制作和呈现手段，5G移动通信技术应用则为现代电视制作技术提供了更加丰富的应用场景。

关键词：5G；电视技术；融合

近几年来各种媒体上出现最热门的词汇非5G莫属，它指的是5thGenerationMobileNetworks（第五代移动通信网络）。5G技术是最近以及未来几年各个国家大力发展的移动通信技术，也是世界主要大国在高新技术领域内的竞争焦点。5G技术的发展和完善能够为未来提供千亿设备的连接能力以及无与伦比的交互体验；能够实现万物互联（也就是人与物体的全面智能互联）；能够满足社会现代化生活需求，极大提升人们的生活质量（如智能家居、无人驾驶、远程医疗、增强的VR及AR体验）；也能够为各行各业的发展提供通信互联支持（如物联网、工业互联、电视制作、车联网等等）。随着智能手机、智能终端设备的快速普及以及移动网络的不断发展和完善，移动新媒体业务由于其便捷、及时和可移动的特点得到了快速发展和普及，人们使用智能手机和移动智能终端设备收看信息和各种节目的时间已经超过了观看电视，是人们获取信息和进行娱乐活动的重要渠道之一，传统电视媒体的发展也遭遇到了巨大的竞争压力。为了应对移动新媒体的巨大冲击，电视媒体也积极进行转型升级，用于提升电视大屏观看质量的4K、8K超高清电视技术、采用5G、云、人工智能等新技术应用的现代电视制作技术以及全媒体多终端显示成为了转型发展的必然选择。目前我国5G建设蓬勃发展，已在多个城市实现了5G商用，电视制作技术对5G技术的应用也由实验阶段进入了实质使用阶段，5G技术应用也渗透到了电视技术的采集、制作以及应用的各个环节。本文将结合5G主要技术特征以及应用场景，阐述5G时代电视制作技术与5G技术的融合应用以及未来发展。

5G是一个全球性的通信技术标准，ITU（国际电信联盟）在瑞士日内瓦举办的2015年无线电通信全会上正式命名为IMT-2020。5G移动通信技术是在4G移动通信技术的基础上发展的，是4G移动通信技术的优化和升级，具有高带宽、低延时、大连接、高可靠的技术特征。从ITU确立的5G指标目标（如图1所示）来看，各项技术指标比我们现在使用的4G通信网络有了大幅度的提升。5G系统可提供0.1Gbit/s—1Gbit/s的传输速率，最大峰值速率可达到10/20Gbit/s，能达到现有4G传输速率的10—100倍；移动传输的稳定性有了很大提高，在500km/h的高速运动过程中，也能够提供稳定的移动通信服务；传输最大带宽可达到100MHz,是4G的5倍；时延也是通信技术的一个非常重要的指标，从ITU目标值要求来看可以达到1ms，相比4G有了极大地提升；连接密度1M/km2和流量密度（10Tbit/s）/km2的提升为更多的设备接入网络提供了条件。2015年9月，ITU正式确认了5G的三大应用场景，分别是eMMB，URLLC和mMTC。eMBB（EnhanceMobileBroadband）增强型移动宽带，是现在使用的移动宽带的升级版，主要是应用于消费互联网的需求。在这种场景下，强调的是移动网络的带宽和速率。这个应用场景的技术特征也是现代电视制作技术中无线传输质量的关键点。URLLC（UltraReliable&LowLatencyCommunication）低时延、高可靠通信，在这类场景下，对网络的时延和可靠性有很高的需求。例如无人驾驶技术和远程医疗，如果时延较长，网络无法在极短时间内对数据进行响应，就有可能发生严重事故，甚至危害人身安全。在电视制作中，低时延的可靠移动网络传输对于电视移动实时切换至关重要，可以保证直播节目的稳定、同步和流畅。mMTC（MassiveMachineTypeCommunication）海量物联网通信，如果单位面积内有大量的移动终端设备需要同时接入网络，指的就是mMTC应用场景。5G网络其实是整合了多种关键技术于一身的融合网络，不同的应用场景对5G网络的各种技术特征有着不一样的要求。专属定制服务是5G带给移动用户的又一个惊喜，用户在使用5G网络时，可根据使用要求采用网络切片技术定制专属于自己的网络服务。对于电视媒体说，通过定制满足高速率、低延时的5G传输网络将给电视制作技术带来更大的应用场景和无限发展前景。现阶段电视技术也进入了迅猛发展时期，4K、8K超高清电视技术、交互式观看体验、远程电视制作等新技术迅速发展和完善。作为电视媒体内容生产的基础，电视制作技术的发展为媒体内容提供了更加先进的制作和呈现手段，5G移动通信技术应用则为电视制作技术提供了更加丰富的应用场景：（1）电视直播应用。

基于5G网络的电视直播应用是5G移动互联网技术在电视制作中的最基本的应用场景。在5G网络诞生之前，通过4G移动网络进行电视直播已经有了较多的使用，在网络质量比较好的情况下能够完成理想的高清信号的直播和传输，4G直播背包也以其经济性、便捷性得到了广大用户认可。但是如果在移动网络终端接入比较多、网络稳定性和传输速率下降的情况下，4G电视直播会出现严重丢帧、画面质量差、卡顿甚至黑屏的现象，直播效果会很不理想，这也是由4G的移动网络特性决定的。但是在5G网络环境下，可以通过网络切片技术定制属于自己的专用移动网络来获得稳定的传输带宽和传输速率，从而使电视直播变的稳定可靠。（2）移动实时切换应用。移动实时切换指的是在多机位、多信源视频制作系统中，至少有一个或者多个无线移动摄像机参与节目的现场制作，常见于新闻资讯类节目及大型活动现场的单机直播连线等等，对移动网络的稳定性、传输带宽和速率以及时延都有很高的要求。在使用4G移动网络时，移动摄像机位会比较依赖于当前网络环境，移动信号不够稳定，而5G移动网络环境下则能够提供稳定、高质量的移动摄像机画面，基于5G移动网络的单机连线在2019年两会报道、北京世园会报道中已得到了很好的应用，而且使用5G移动网络的多机位移动实时切换也逐步出现在一些大型转播中，如马拉松转播、多场景转播等等。如图4所示，马拉松转播使用5G移动网络进行无线传输相对于使用微波网络环节更少，抗干扰能力更强。系统随着5G移动网络的普及和发展，高速率、大带宽和低延时将会使5G网络环境下的移动实时切换应用变得更加简便和稳定。（3）移动非实时编辑应用。在融媒体中央厨房以及新闻编辑机房中，前方摄影记者可以按照后方编辑的需求，通过5G移动网络将采集到的素材实时传输到制作网中进行快速编辑和内容分发，这就是移动非实时编辑的典型应用。基于5G移动网络的传输速率和传输带宽，4K超高清素材也能够通过5G移动终端设备进高质量的传输。（4）云制作应用。电视节目的云存储和云制作已经成为了非常重要的电视制作手段，我们在进行节目素材的上传和下载过程需要快速和稳定的网络通道，而5G网络技术则为移动云制作终端设备进行云存储、云制作提供了可靠的传输路径，这也是5G网络在现代电视制作中的一个非常重要的应用。（5）远程制作应用。远程制作也是电视制作技术发展的一个重要方向，通过网络，将远端摄像机信号实时传输回中心机房或转播车进行现场节目制作。现阶段远程制作主要还是通过有线网络（公网或者专网）来进行信号传输，不过随着5G移动网络的发展和普及，5G网络传输必将代替有线网络，外场摄像机信号通过5G网络直接传送回中心机房，远程制作将变得更加便捷。（6）特殊机位的无线传输应用。在进行现场节目制作时，经常会遇到一些特殊的拍摄需求，比如远景机位、异地机位、高空机位等，虽然可以通过有线网络、微波、4G等手段来完成机位信号传输，但这些传输手段或者比较繁琐或者比较容易受到外部环境的影响。

5G移动网络的出现弥补了这些不足，只要在有5G信号的地方，就能够根据需求架设特殊机位并且获得稳定的信号回传。（7）交互式观看体验。随着人们欣赏水平的不断提高，对于大型体育活动、大型综艺节目的现场转播观看需求也不断提升，除了导播视角，在未来观众还可以根据个人喜好自主选择观看视角，这就要求在电视转播中要提供更多景别的电视画面，5G移动网络则能够很好的满足多画面转播的传输需求。科技决定未来，5G移动通信网络为电视媒体的转型发展提供了充足动力。电视制作要充分利用5G移动通信网络的技术优势，为媒体内容提供更广泛的制作手段和应用场景，构建新一代媒体融合的服务体系。相信在未来，传统电视媒体的发展必将跳出平面范畴，在5G、云、人工智能、以及VR、AR等新技术支撑下进入一个新的发展阶段，带给观众无与伦比的视听体验，以满足人民对美好精神文化的需求。就如同科幻电影《头号玩家》中所构建的游戏场景那样，当我们带上VR显示头盔，在各种体感设备的支持下会身临其境，尽情游览于电影电视场景中，可以在美丽如画的风景中散步游览，也可以在山顶俯瞰辉煌宏大的战斗场景；可以在浩瀚的太空遨游，也可以在跌宕的剧情中沉思。

作者：武进义 单位：河北广播电视台