广播电视台4K视频IP化架构应用初探.pdf
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1、2023 年第 4 期SHENGPINGHUA声屏花166RRadio and Television Technology广电技术广播电视台 4K 视频 IP 化架构应用初探 曲德生摘要:随着科技的不断进步和用户对高清晰度视频的需求不断提升,广播电视台正在逐步向 4K 转型。本文介绍了广播电视台 4K 视频的采集、编码、传输和播出等方面的知识,同时介绍 IP 化架构应用方案的优势与不足。通过对现有技术的分析和评估,本文提出了一种基于 IP 网络、HEVC编码和 HDR 显示技术的 4K 广播电视应用方案,在保证视频质量和带宽利用率的同时,提高用户体验和广播电视台的竞争力。关键词:4K;IP 化
2、架构;HEVC 编码;HDR 显示;广播电视引言在科学技术不断发展的背景下,广播电视行业得到长足的进步,随着用户对高清晰度视频需求的不断提升,一些相关的技术领域都有重大突破。例如,高清和超高清的摄制技术、4K 视频的播出等。这些听上去名字极为复杂的技术其实离人们的生活很近,阿里巴巴集团在大名鼎鼎的“双十一”购物晚会上尝试过高清信号和 4K 信号同时播出的方式;大型视频门户网站咪咕也把“5G+4K”的转播方式应用在中国足球超级联赛转播工作上;作为广播电视行业的标杆中央广播电视总台的尝试则更为宽泛,从 2022 年的春节联欢晚会到北京冬奥会,其分别采用 5G+4K 和 8K+AI 转播技术,同时在
3、直播时更是将 4K HDR(High Dynamic Range Imaging)显示技术应用到极致。这些成功的案例表明,在广播电视行业中,新技术的应用和新的尝试永远都是工作主题。基于这个前提,央视、各省卫视基本都拥有超高清的转播车以及配套的转播系统,虽然各电视台采用的系统架构略有不同,但是广播电视行业正在逐步向 4K 转型已成为共识。4K 视频拥有更高的清晰度和更强的视觉冲击力,同时由于 4K 电视屏幕的分辨率是 19201080 的 4 倍,所以 4K 视频也能提供更高质量的画质和更广阔的颜色范围,为用户带来超级逼真的视觉体验。一、4K 视频的相关知识(一)4K 视频的采集4K 视频的采集
4、是 IP 化架构应用方案的基础,也是最为关键的一步。通过专业摄像机来完成 4K 视频的采集工作是目前最为经济实惠的方式,拍摄设备的选择多以电影设备为参考。在拍摄中要精准把握好画面的“准、稳、达”。素材的导出工作一般是利用 P2 卡专用数据线或读卡器,通过读卡器将存储卡中的数据直接导入存储设备中。(二)4K 视频的编码、传输与播出4K 视频的编码和传输是 IP 化架构应用方案的核心。根据广电总局印发的4K 超高清电视技术应用实施指南(2018版),4K 高清电视节目的分辨率为 38402160、帧频为 50帧/秒,量化比特数为 10 比特,因此未经过压缩的 4K 视频每秒需要传输的数据量约为 4
5、.15Gbps,即传输一秒钟 4K 视频需要约 4.15Gbps 的带宽,如此高的带宽需求势必要求对 4K视频信号进行信源压缩编码。为了更好地实现图像压缩,降低带宽使用压力,我们将采用更为先进的 HEVC 编码方式。HEVC 编码是由移动图像专家组 MPEG 和视频编码专家组VCEG 共同提出的视频压缩编码标准,其着重于高清视频的编码,能够从本质上提高效率,同时在计算复杂的状况下还能够降低 50比特率,是最为先进的 4K 视频编码技术之一。依托 IP 网络技术,在传输视频时,还会将视频进行分段传输,以提高带宽的利用效率。4K 视频的播出是 IP 化架构应用方案的最终目的。在播出过程中,需要充分
6、利用 HDR 显示技术,提高视频的色彩还原度和亮度。同时,需要采用高质量的视频播放器和显示设备,以保证视频播放的流畅性和清晰度。在 4K 视频播出时,采用多通道的音频技术,提高音频的效果,使用户可以享受到更加逼真的视听体验。2023 年第 4 期SHENGPINGHUA声屏花167R广电技术Radio and Television Technology(三)4K 视频 IP 化优势4K 视频 IP 化的优势主要表现在以下几个方面。首先,基于 IP 网络的 4K 视频传输具有灵活性、扩展性和可靠性,可以更好地适应不同的业务需求。其次,IP 化的 4K 视频架构可以更好地支持多种协议,提高了视频的
7、传输质量和效率。此外,4K 视频 IP 化架构还可以降低成本,提高系统的可维护性和可管理性。4K 视频 IP 化的必要性不仅在于顺应高清技术的发展趋势,更在于对产业的带动作用。随着 4K 视频制作和传输技术的不断完善,包括广播、电视、电影、互联网视频等领域都将面临转型和升级。4K 视频 IP 化是一种将 4K 视频转换为数字信号并通过网络传输的技术。它可以将 4K 视频信号转换为数字信号,然后通过网络传输到目标设备。这种技术可以大大减少视频传输和存储的成本,同时提高视频传输的效率和质量。4K 视频 IP 化有以下优点:一是高清晰度。4K 视频 IP化可以提供高清晰度的视频传输,使观众可以享受更
8、清晰、更真实的视觉体验。二是低成本。与传统的视频传输和存储方式相比,4K 视频 IP 化可以大大降低成本,节省企业和个人的资金。三是高效率。4K 视频 IP 化可以提高视频传输的效率,使视频可以更快地传输到目标设备。四是易于管理。4K 视频IP 化可以通过网络进行管理和控制,使视频传输更加方便和可靠。总之,4K 视频 IP 化是一种非常有前途的技术,它可以帮助企业和个人更好地展示和传播信息,同时降低成本并提高效率。因此,建立 4K 视频 IP 化架构,可以更好地满足多媒体领域的需求,提高整个产业的效率和竞争力。(四)4K 视频 IP 化的不足虽然 4K 视频 IP 化是解决 4K 传输等相关问
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