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多場景8K視頻實時傳輸方法及系統*

作者:洪文生,余明火,尹占江l,張曼華 (深圳創維-RGB電子有限公司,深圳 518108)時間:2021-11-22來源:電子產品世界收藏
編者按:對超高清顯示趨勢、5G+8K技術特點、超高清視頻顯示系統方案需求等進行簡單的分析,對基于5G網絡的8K視頻實時傳輸關鍵環節做了論述,重點闡述了基于多機位、多場景的8K視頻流實時采集、傳輸、終端便攜顯示的實現方法及系統。

*深圳市技術攻關重點項目:重2020N061 8K攝像機圖像處理關鍵技術研發

本文引用地址:http://www.recipesarchive.com/article/202111/429823.htm

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。從近年的數據來看,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]

而一項技術數據顯示,高質量的8K 視頻傳輸需要網絡滿足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 網絡的便攜式8K 攝像機方案的應用,8K 視頻內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 超高清視頻顯示領域是技術和市場發展的趨勢和重點。5G、8K 在多媒體視頻領域場景應用是5G 技術研究的重點之一,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 終端顯示等實現的實時系統方案應用[4]。場景化應用包括單8K 攝像機機位的圖像實時顯示,及特定的應用,如職業教育教學,需要實現不同機位、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,本文將論述實時8K 視頻傳輸方法、裝置及控制系統。

1   系統方案的實現

1.1 方案簡述

本方案涉及實時8K 視頻傳輸方法、裝置及控制系統,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、客戶端應用、語音系統、交互等,客戶端應用主要實現8K 視頻顯示界面管理、視頻預覽、播放等。

1.2 系統方案設計[5]

如圖1 所示,系統實現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、云端視頻自適應轉碼等功能。8K 終端顯示應用端從云端拉流后的相關音視頻信息。

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圖1 系統框圖

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、千兆網組成的采集傳輸系統。圖2 所示為具有同樣功能的8K 顯示終端的實現框圖,主要包括控制輸入模塊、系統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8K 視頻音視頻信號的流暢輸入,同時也可為千兆網輸入口,此處的網絡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、視頻等;圖像處理單元由CPU 控制完成視頻解碼、圖像優化等,并輸出給8K 顯示屏顯示;8K 觸控屏貼附于8K 顯示屏上,實現8K 顯示終端的觸控功能。

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圖2 8K顯示終端的實現框圖

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

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圖3 實現簡圖

8K 攝像機內置存儲卡,卡內存儲推流文件,8K 攝像機的推流實現流程圖4 所示。

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圖4 推流實現流程

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,此處可根據實際開發需要設定,不受限制。

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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 層級的主要內容功能如表1。

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預覽界面時,系統檢測機位數,根據機位數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。

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圖6 顯示效果圖

顯示終端的實現流程如圖7 所示。

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圖7 顯示終端實現流程

2   結束語

通過方案實施可實現多場景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,實現多路采集組視頻預覽或觀看,可應用于現代職業教育課堂與實訓的互動、8K 視頻監控等場景。

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網有多快.智能電視網[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:中國.202011205788.1[P].2020-11-2.

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

(本文來源于《電子產品世界》雜志2021年11月期)

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