1、基于5G的沉浸式視頻發展與關鍵技術2019年6月6日，工信部正式向中國電信、中國移動、 中國聯通、中國廣電發放了 5G商用牌照，這標志著中國5G 商用的大幕正式拉開。隨著5G商用牌照的發放將加快網絡和硬件的成熟，催生5G應用的快速落地。未來在5G的高性 能網絡中跑什么樣的業務呢？沉浸式視頻是5G技術應用的一個主要場景，本文主要研究基于5G的沉浸式視頻的應用場景、關鍵技術及產業基礎和發展趨勢。一、5G網絡特點5G網絡具有高帶寬、低時延、廣通路的特點，相較于 4G,在傳輸速率方面，5G峰值速率為10-20Gbps,用戶體驗 速率將達到 0.1Gbps-1Gbps；端到端時延方面，5G將達到1ms

2、級。基于此特點，在 5G網絡通路上視頻產品被公認為是最 重要和最早可開展的應用。5G、超高清等新興技術的發展將給視聽內容的生產、傳播鏈路帶來革命性的變革，同時，結合人工智能、大數據、 虛擬現實等其他交叉技術，將從影像呈現與交互的角度進一 步提升高新視頻的內容吸引力，從而在內容產業領域產生更 多創新性的高新視頻應用，為用戶帶來全新的視聽體驗。數據顯示，未來個人消費者網絡流量的 80%和行業應用流量的70%以上都將是視頻數據。 面向5G的高新視頻，“高 格式”應該理解為融合了4K/8K、3D、高幀率（HFR）、高動態范圍（HDR）、廣色域（WCG）、沉浸式聲音（ImmersiveSound） 等高

3、新技術格式的影像內容。“新概念”應該理解為具有新 奇的影像語言和視覺體驗的創新應用場景，能夠引發觀眾興 趣并促使其產生消費。二、沉浸式視頻超高清視頻、三維聲技術等先進的視聽技術與5G廣播技術結合，將給用戶帶來圖像更為清晰細膩、畫面更為連貫流暢、色彩飽和逼真、聲音如臨其境的節目內容。5G時代 下的沉浸式視頻應用聚焦于超高清視頻、全景式音頻以及更 具沉浸感的終端設備，將極大發揮廣播電視行業善于制作高 水平視頻內容的優勢，制作和傳輸更高質量、更強沉浸式體 驗的內容，結合超高清電視、環幕屏等各種形態的新型終端, 從而讓受眾獲得前所未有的沉浸式的感官體驗。二、應用場景4K/8K超高清視頻制作技術日趨成熟

4、，結合5G廣播技術將可以更廣泛地應用于大型賽事/活動/事件直播領域，帶來超高清沉浸式的直播體驗。在“ 5G+超高清”的直播場景 下，圖像更為清晰細膩、畫面更為連貫流暢、色彩飽和逼真、 壓縮損傷大幅降低，輔以三維聲（ 3D音頻）和音響系統的 配套，通過4K/8K超高清電視等內容接收終端，受眾能夠獲得前所未有的沉浸式的感官體驗。在移動視頻業務領域，終端設備的更新迭代已經能夠支持超高清、HDR及三維聲等沉浸式的聲畫體驗，隨著未來柔性屏等屏顯技術的發展，結合5G技術會使移動端非常流暢地享受到更高質量的沉浸式視頻內容，并實現隨時隨地的視頻分享、上傳、面對面傳輸等。移動端的視頻消費模式也將從現有的“觀看、

5、點播”視頻內容過渡到更多新的模式，最顯著的兩大趨勢是社交視頻和移動實時視頻，人們將可以隨時隨地觀看和分享視頻。與此同時，隨著用戶收看體驗的日趨個性化和多樣化， 也有可能催生更具沉浸感的影院級沉浸式收看終端。如基于 多面屏或者環幕屏的沉浸式視頻體驗，將帶來更高清晰度和 更大的畫面，結合環繞立體聲效果可給予觀看者身臨其境的 視聽感受。5G技術與多面屏或者環幕屏等各種新型方式的 融合應用會衍生由新的內容交互模式和場景，可廣泛應用于 大型賽事/活動/事件直播、視頻監控、遠程現場實時展示等 需求領域。四、5G關聯度及其他關鍵支撐技術超高清沉浸式視頻對傳輸帶寬提由更高的要求。4K、8K視頻傳輸速率至少為

6、12-40Mbps、48-160Mbps , 4G網絡己無 法滿足4K、8K視頻傳輸對網絡流量、存儲空間和回傳時延 等技術指標要求，5G網絡以其良好的承載力正成為解決該 場景需求的有效手段。利用5G高帶寬特性可以對高質量的視音頻數據進行實時采集，實時傳輸至后端信息處理中心， 通過服務端的大數據信息分析，最后實時分發給用戶，猶如 身臨現場一樣、無時差地捕捉每一個細節。基于 5G技術的 輸入傳輸設備，利用其高帶寬、低時延的優勢，不僅可以實 現4K、8K等超高清視頻的實時傳輸及用戶數據反饋，滿足 傳統顯示娛樂及互動的需求，還可以拓展至大型賽事/活動/事件直播、遠程現場實時展示等應用場景，實現更具現場

7、感 的視聽體驗。超高清沉浸式視頻的其他主要支撐技術包括超高清制作技術、超高清呈現技術、沉浸式音頻技術、高效音視頻壓縮編碼技術等。目前無論是超高清視頻制作技術、超高清呈現技術還是沉浸式音頻技術，都已是較為成熟的技術，并且 在市場上也有相關產品。在視聽內容制作領域，隨著計算機運算能力的提升，包括高分辨率、高動態范圍、廣色域、高幀率、高比特數等在內的超高清制作技術飛速發展。目前4K制作設備和制作能力均已比較成熟， 8K在攝制方面已經有 部分前后期設備的支持，甚至能夠實現 8K 120P的拍攝和剪輯制作。在沉浸式音頻方面，已經有杜比全景聲和Auro 3D 等行業內應用較多的標準，可將音頻擴展到三維空間

8、，未來 將幫助沉浸式視頻拓展空間表現力和臨場感。在壓縮編碼領域，H.265/HEVC、谷歌 VP9編碼全面支持 4K與8K的超高 清視頻壓縮編碼，我國也自主制定了最新 AVS2視頻標準用于 滿足4K超高清視頻應用；止匕外，NHK正在制訂和研發專門 面向8K的H.266視頻編碼標準。在超高清呈現技術方面， 超高清電視機已經成熟并已產品化，柔性屏幕已初步在手機 終端試驗應用，未來將幫助實現屏幕的移動伸縮，讓觀眾能 夠在家中、車內、辦公室等任何場合選擇合適大小的屏幕觀 看；其他多面屏或者環幕屏顯示系統在影院或者游樂場所等 其他領域已有類似應用。五、產業基礎及發展趨勢在內容制作領域，目前國內的超高清和

9、三維聲的內容制 作才剛剛起步。在超高清內容制作上，已有較為成熟的方案, 但仍有部分環節受技術瓶頸制約。如前期拍攝已能夠較為流 暢的完成，但受到 8K監看設備缺乏影響，在對焦、構圖上 對拍攝速度有一定程度的限制要求。在后期制作上，主要受 到計算機運算能力和超高清海量素材量的制約，在存儲速度 和生成速度上還存在瓶頸，制作效率還沒有能夠達到高效。 在沉浸式音頻方面，國內產業支持程度較為滯后，一方面現 存機頂盒不能支持解碼，另一方面多聲道音響難以部署在普 通用戶家中，而 SoundBar等簡化解決方案價格較高還難以 普及。在傳輸方面，基于 5G網絡的超高清直播正在多地展開 試驗。直播已能夠較好的解決現

10、階段后期制作上的速度瓶頸 問題，目前基于 5G網絡點對點的4K傳輸較為成熟，但是 8K傳輸仍然受制于編碼效率和網絡狀況，存在碼率比較低 的問題，還不能達到非常高質量的8K傳輸。在終端方面，4K/UHD電視機已經發展成熟，占據了全 球一半以上的市場份額，據預測，更低的價格和新的服務訂 閱模式將使2020年全球一半的電視觀眾使用 4K/8K電視。 在移動端，華為、蘋果等最新推由的手機型號都已經支持虛 擬三維聲和HDR等更富沉浸感的觀看體驗，而 LG、三星、 京東方已研發由柔性 AMOLED顯示屏幕，將應用在下一代 的手機終端上。另外，在影院級的屏幕顯示方面，2018年初， CJ4DPLEX在影廳推由了 ScreenX多面投影系統，通過 270 度多面投影將熒幕擴展至兩側墻面，將電影中的畫面投放到三面空間。未來通過液晶顯示或者投影的方式將多面屏、環幕甚至穹幕引入家庭，并利用5G網絡傳輸適合特種屏幕顯示的視頻信號，使用超高清節目的帶寬，有可能實現讓用戶 在家里體驗影院級的觀影感受。更優質的視音頻體驗，毫無疑問是未來發展趨勢，將會普及至大眾家庭。推動超