DVBCN注意到,先前在2024全球6G技術大會上,未來移動通信論壇已發布了《“6G+未來電視”視頻應用場景需求與技術解析》白皮書。白皮書參與單位及人員包括廣播電視科學研究院張宇、中國傳媒大學媒體融合與傳播國重實驗室林濤等在內。
白皮書中提到,隨著移動通信技術的進一步發展,下一代移動通信技術6G概念推出與更多應用場景的需求涌現,“更大帶寬”、“更低延時”的技術迭代升級和超高清8K、沉浸式交互式視頻體驗應用開發,推動了VR/XR與3D立體呈現等新的終端體驗的快速發展。廣大用戶也將充分享受到新技術、新終端升級帶來的全新視聽和感觀體驗。
IMT-2030的六大場景和四大原則
廣電總局等多部委從2023年開始推動中國面向“未來電視”的發展規劃,“電視”這一概念將不再局限于傳統平面電視這一單一平臺,戶外大屏、手機/PAD等移動互聯網終端、VR/AR等交互式頭顯終端、新一代3D立體呈現終端(包括3D LED屏幕,應用裸眼3D技術的手機和PAD等)乃至一些還在開發中尚未面世的新型視頻終端載體,都將成為“未來電視”理念中的“電視”內容傳播載體。
該本白皮書主要針對于“未來電視“所涉及場景中對于多重直播應用的特點、技術需求、建議解決方案,以及與6G技術和應用場景如何更緊密結合,實現更多創新型的內容直播、體驗及跨行業應用解決方案提供相關建議和參考。
6G網絡的峰值傳輸速率將達到100Gbps以上,大幅超過了5G網絡的10Gbps,理論上通信時延僅為0.1毫秒,也只有5G的十分之一。這樣的技術規格,即使是用于專業超高清4K/8K廣電視頻制作領域,已經能夠達到有線無壓縮傳輸的技術規格,理論上可以大幅降低過去由于視頻信號深度壓縮帶來的編解碼延時,所以實際發生的延時總量(鏈路+處理)也將大大降低,過去無線傳輸所帶來的時延影響對專業化制作帶來的不便,也將從根本解決,同時也為更多的視頻應用創新帶來了可能。
目前圍繞視頻應用場景,白皮書認為在6G階段,在原有的5G+4K/8K超高清技術結合基礎之上,裸眼3D的應用以及VR/XR等場景隨著新終端不斷升級將迎來新的爆發增長機會。
1)“未來電視”的概念與發展趨勢
“未來電視”是一個廣義的視聽概念,它代表著視聽產業的未來發展趨勢。它不止于電視,是新的理念模式,是系統性、革命性的迭代升級。其中的主要特征包括:呈現方式多樣化、視聽體驗沉浸化、應用場景全景化、服務形態智慧化、服務供給協同化。
其中,呈現方式多樣化表示,呈現載體不限于電視機,可能是生活中隨處可見的各種顯示介質,包括各種手持終端、可穿戴設備、室外大屏等各類顯示載體;
視聽體驗沉浸化,包括超高清、沉浸式、三維聲、VR/AR、MR、XR、互動視頻、自由視角、立體3D、全息成像等多種體驗方式,觀眾可以自由選擇視聽服務。
應用場景全景化希望實現在生活中需要視聽的各種場景中應用,全方位融入群眾的數字生活。
服務形態智慧化則考慮將實現現實世界和虛擬世界的緊密融合,節目內容自由選擇、實時交互、需求定制、智慧分發,高度人性化,將帶來豐富的互動體驗,滿足消費者多層次需求。
服務供給協同化,“未來電視”將帶動行業上下、內外大協同、大融合,形成網絡互聯、業務互通、數據共享的全新制播體系、服務體系和管理體系。
2)未來電視對6G移動網絡的需求
在“未來電視”應用場景中,前端制作域所需的實時數據處理和傳輸量級是遠遠大于用戶接收和觀看需求的。由于廣電級別視音頻信號制作對于信號質量和傳輸處理延時都有極高要求,過往在現場轉播系統中,基本都是采用非壓縮視頻信號規格,其10bit 4:2:2標準下的高清50i、高清50P、4K 50P和8K 50P的信號數據碼率分別達到1.5Gbps、3Gbps、12Gbps、48Gbps。
如此大的數據量對于無線傳輸來說,在6G時代以前,無論是5G還是微波等,都不可能滿足,所以就必須使用高壓縮編解碼流程來降低數據量以便傳輸,而這樣的代價除了圖像質量下降之外,還有就是會額外增加高壓縮復雜處理算法所帶來的編解碼處理延時,從而導致為了使用 5G 無線網絡進行傳輸,所產生的實際延時總量可能遠遠超出了理論值或者理想預期。
6G移動網絡所帶來的實際用戶體驗速率指標,大于1Gbps,也就意味著,無需采用復雜高壓縮編碼,特別是針對大數據量的4K乃至8K視頻,采用10:1左右的前壓縮比,將實際數據量降低到1.2Gbps和4.8Gbps這個量級,如JPEG-XS前壓縮編碼方式,就可以兼顧高質量圖像和高編碼效率,同樣帶來更低的編碼延時。
JPEG-XS是JPEG國際委員會制定的新國際標準,該標準可在低壓縮比的場景下,實現視覺無損壓縮。JPEG-XS是一種采用ST 2110-22標準基于小波算法的幀內淺壓縮編碼算法,可以支持到16bit精度,120FPS,8K分辨率。JPEG-XS編碼復雜度低、硬件平臺親和性強,現有硬件平臺都可以高效支持,同時JPEG-XS主要在幀內進行編碼,不執行時間維度方面的預測,雖然壓縮比例不會很大,但會極大降低時延。
這些優勢可以提升制作過程中的編輯效率,降低傳輸過程中8K文件數據量太大導致的一些問題(8K無壓縮處理所需的12-SDIx4接口或100G IP流等),可以將8K視頻以10G帶寬下傳輸,具備高性能和高穩定性及多層實時編輯能力。
可以說,如果在確定傳輸穩定、可靠的前提下,6G+4K/8K JPEG-XS的組合方案,對于高級別的專業現場制作要求,相比于過去微波傳輸等無線信號傳輸解決方案,已經有了質變,同時將有線和無線機位的畫質差距無限拉近,甚至可以達到差別忽略不計,同時也為輕量化制播系統設計和更多的特種應用無線拍攝場景提供了更多的創作可能性。
在ITU定義的6G場景中,未來電視屬于沉浸式通信(Immersive Communication)這一應用場景,也是5G eMBB的衍生場景。可以預期,在6G時代,隨著網絡速率的提升和傳輸時延的優化,包括8K直播等應用未來電視將會得到更好的應用。
對于“未來電視”的后端用戶應用場景需求,6G無線網絡帶寬能力的大幅提升,同樣可以進一步降低終端側對于8K、3D、VR、XR等高碼率數據流的解碼和處理壓力,對于8K分辨率超高清視頻、8K 2D和3D VR視頻、4K 3D視頻等,乃至未來更高分辨率標準的2D/3D/VR 等視頻內容,其數據量均數倍于常規的4K 50P視頻,如果采用H.265高壓縮編碼如將8K 50P視頻壓縮到100Mbps左右,雖然可以控制在5G用戶體驗速率范圍,但對于終端側的硬件解碼能力同樣有很高的要求,雖然數據量看似不大,但編解碼的負荷導致了硬件性能和成本增長,并不利于實際的內容傳播和普及。
同樣,在3D和VR場景中進行交互式體驗,對于低延時有很高的要求,6G帶來的更低延時和高碼率有助于數據處理復雜度的降低,都可以更好的支持更多復雜交互場景的設計開發。
總之,6G移動通信可以支持用戶側的互聯網視頻編解碼可以在壓縮率、處理算力和效率、延時量、數據量與最終效果等方面,重新選擇新的平衡點,實現更小的最終效果妥協,為觀眾創造更理想的視聽體驗。
最后在總結中指出
如果說5G無線通信助推了超高清視頻應用、VR等場景的快速普及和技術升級發展,那么6G則將在此基礎上,進一步放大和拓展,基于新型終端(新一代高清晰VR頭顯終端、裸眼3D顯示終端等),為觀眾帶來更強的沉浸式視聽體驗。
“未來電視”是基于不同的終端載體,采用多種創作手段和制作技術,滿足觀眾不同類型的體驗需求和更自由的選擇,而沉浸式、臨場感又是視聽感受的終極目標。
6G技術和沉浸式通信場景的引入和加持,就如同高動態范圍HDR和寬色域技術WCG賦能于超高清技術一樣,為視聽體驗的技術升級插上了翅膀,將原有鏈路的瓶頸打開,將帶來無限可能。