齐鲁论道|当虹科技叶建华:5G时代IPTV/OTT超高清视频建设创新
流媒体网| 2019-05-09

  【流媒体网】消息:全国范围内,一场关于5G建设的产业大潮被按下加速键。作为5G率先落地的重要应用领域,以4K为代表的超高清视频成为产业链集中布局的新方向。与此同时,5G+4K为大屏电视的未来形态插上想象的翅膀,为IPTV、OTT提供更多的智能赋能新动能。

  5月8-9日,以“启智 • 视听”为主题的流媒体网第十七届论道暨中国IPTV/OTT视听产业高峰论坛在山东济南举行。8日下午,在主题为“探索*求新5G+4K” 的分论坛上,杭州当虹科技股份有限公司转码业务线总经理叶建华进行了主题为《5G时代IPTV/OTT超高清视频建设创新》的演讲。

  以下为演讲全文:

  今天主要给大家分享一下当虹在最近一段时间所做的与超高清视频相关的一些感悟。目前超高清视频领域,国家非常重视,而且3月1号印发了《超高清视频产业发展行动计划(2019-2022年)》,根据规划到2022年,我国超高清视频产业总体规模超过4万亿元。当虹科技,定位于大视频领域,主要面向国内的电视台、新媒体、运营商以及头端互联网视频公司等行业用户,为其提供专业化的解决方案。从1994年到现在,我们的团队积累了超过20年的音视频技术经验。目前,通过当虹系统生产的直播信号服务于2亿以上的家庭用户,而且当虹产品进入到腾讯、阿里这样顶级的互联网平台。同时,围绕直播线与点播线,当虹也提供了端到端的解决方案,所有里面涉及到的能力平台,都已经进行了云化,能力上也进入到超高清化。

 

  5G助力超高清视频加速应用

  下面分享一下我们对5G+超高清这个背景及趋势的理解。5G的大带宽、低延迟、大并发等特性加速了超高清的发展。我们首先看一下这个图,我觉得具有一定的代表性。从电视台体系、到互联网、云平台服务商、运营商,以及设备提供商等,都在从事与超高清视频相关的事情。超高清大视频行业发展非常快,相信大家都知道一个重要信息,去年国庆节,央视第一个超高清频道上星了,上星过程中当虹也贡献了一部分力量。其实央视超高清频道上星以前,还有更早的4K频道,原先叫广东影视频道,现在叫广东综艺频道,比央视这个4K频道建设还要早, 2017年底这个超高清频道已经开始试播了。从广电的角度来讲,这是电视体系迈进超高清化进程的重要里程碑。

  超高清频道建设还在加速。未来大约两年,预计央视超高清频道会上到15个。刚才华数提到,也要进行超高清频道的建设,这说明了一个趋势,超高清将越来越快的走进家庭生活。

  再说现在的互联网公司,像PP体育,我自己就是足球球迷,昨天看了PP转播的利物浦和巴萨的欧冠半决赛,同时PP也是我们的合作伙伴,PP现在直播的很多赛事,比如欧洲五大联赛、中超等,很多场次已经切换成了超高清方式的播出。某些方面,互联网可能比我们广电走得更早,甚至可能走得更快,我觉得至少它不落后。我们现在也在跟阿里云探讨奥运、亚运赛事的线上线下相结合的超高清化播出,以及整个超高清融合云平台的建设。此外,运营商也在4K/8K上进行了不少建设与投入,还有,华为在超高清上的建设也很快。

  再来说超高清视频传输的编码。目前来讲,大部分编码格式还是以265与AVS2为主,受制于原先传输网络通道的限制,在低带宽传输下,画质损失还是比较严重的。刚才樊总和苏总也讲了,要做真4K的内容,那这个传输还是得保证。我们做了很多场超高清直播,真4K视频直播,条件允许前提下,我们建议码率在50M左右,对于8K的传输,建议是80M以上,80M到120M是最合适的传输码率选择。考虑到卫星传输以及有线落地频点的限制,央视上星用了36M的AVS2。但是我们现在的网络,CDN传输整个带宽瓶颈是非常大的。当然,央视超高清频道在有线落地,有38M频点保障的传输还是不错的。超高清视频,要在全国范围的广泛传输,需要一个很好的带宽支撑。

  非常好的是,5G来了,按照5G的理论带宽来说,它大约是4G的100倍,5G上行最高可以达到10个G的带宽,从带宽层面,非常好的支撑了超高清视频的传输。4G虽然说上传也有80M到100M,但是客观讲,它是一个梦想,其实是很难实现的,实际传输过程中它经常会降到10M以下。 5G有高带宽、低延时等好处,是很好的载体,它和超高清发展是分不开的。

  时间再回退到2016年,可以说是消费级VR的元年,VR视频用4K传输,它其实是相辅相成的,因为原先VR用高清做的话,体验是非常不好的,当然传输延时也制约了VR的发展。然而5G来了,它可以带动VR产业的发展。我们现在做超高清视频相关事情的时候,VR也是要重点去关注的,可能2016年后大家稍微对VR产业有点伤心、有点失望,当初发展不是很近人意,但是我觉得5G来了以后,可以把这个事情再重新提一下,重点关注一下。

  接下来再说一下运营商。运营商从去年到今年,在5G+超高清+VR上其实做了非常多的尝试。大家可以看到三大运营商共同的特点,首先尝试做5G传输,其次尝试做8K。可能大家觉得8K是个噱头,从我的角度看,现在它可能是个噱头,但它更是一个技术的储备。因为大家知道,2020年东京奥运会,2022年冬奥会还有杭州亚运会等等,这些都是明确要上8K直播的,而且8K编码格式、8K规范都是即将商用的,这是非常重要的契机。运营商作为直播的最主要载体,它要具备一些能力,一个是传输,第二个是视频处理能力。

  如今5G马上就要商用。但现在大家看到很多关于5G的测试,可能有些不稳定,这也可以理解,如果知道5G技术原理就更加容易理解,5G需要大量的微基站设备来支撑,可以说是密密麻麻,建设需要一定的周期。现在5G测试,比如哪个地方要做直播,可能会临时布一些点,加一些设备,这样必然带来5G信号的暂时不稳定,甚至和它理论峰值还相去甚远。但是5G的投入是必然的,明年5G要商用,必然有很大的投入。

  讲这么多,再说一下不利的方面,其实超高清视频在整体发展上,我认为还是有很多问题存在的,我们应该去直面问题,并且去解决问题。比如说,像链路、编码格式、体验、覆盖、计算特别是8K直播的计算等方面,都有很大的瓶颈或不足,需要大家共同来努力解决。

  当虹积极推进5G+超高清实践

  接下去,我会基于当虹的实践,来跟大家分享,在超高清视频建设中,我们可以做一些什么事情,或者说如何来改善超高清建设中存在的问题,共同推进行业的发展。

  首先讲一下,整个超高清视频发展,有三个阶段非常明显:

  第一个是4K/SDR阶段,那个时候,4K机顶盒只能播放30帧,我们广电领域一般是4K 25帧格式,色域是BT.709的,编码是8 bit的。但初级阶段目前应用反而最广泛,这主要还是历史存留问题,存量内容与存量终端都需要时间来过渡。

  第二阶段是4K/HDR阶段,刚才华数两位老总说了,现在要做真4K,做50帧的,亮度要达到1000 nit,甚至10000 nit,像探索这种大片,可能就要上10000 nit。此外,编码用10 bit,色域用BT.2020。这个阶段是目前建设的主力阶段,技术上我称为5维度HDR技术。

  第三阶段是8K/HDR阶段,是未来几年的主力阶段,目前有些平台上已经有内容了,比如刚才我看华数平台就已经有了,但是数量是非常非常少的。再说到8K HDR直播,我相信现在正式商用的极少,几乎没有,演示产品是有的。

  当虹现在在技术上已经处于第三阶段优化,但是业务上更专注于第二阶段的“5G+超高清”4大业务方向:超高清频道建设及上星、超高清频道在IPTV/有线播出、全链路超高清现场直播、超高清内容生产平台。当虹在这四个方向参与了很多实际应用,有非常多的案例。

  第一个是频道建设及播出,我刚才讲了,现在全国范围内电视台体系有两个频道,一个是央视的上星频道,还有一个是广东的综艺频道,它是不上星的,是面向广东省内播出的。

  第二个是4K频道落地,比如说央视4K频道在华数落地,当虹也贡献了自己的力量。截止去年年底,当虹在4K频道落地上,大约为21个地方的有线做了技术支撑。

  现在大家如果家里有IPTV机顶盒,大家还没有办法看到央视的4K频道,因为现在还没有授权,我相信今年应该会解决这个问题。

  第三个是现场直播,我讲一个数字,参与超过100场,一点都不夸张的。我相信在国内的同行内,迄今为止能做到100场以上4K HDR超高清直播的,我们应该是处于前列。去年世界杯的4K HDR直播,现在的欧洲五大联赛、中超、CBA,还有排超等4K HDR直播,很多场次已经通过5G回传;还有江苏卫视、浙江卫视的跨年晚会。再说一下,现在的超高清现场直播,不是只去现场进行4K采集,对于多来源的信号接入,需要全部做好技术上的接入;同时也不是只做直播,直播之外的节目收录、节目拆条生产等,我们也提供整套解决方案。

  第四个就是内容生产平台,支撑除了直播之外的点播或轮播等业务,我们有超过20个大型的客户已经部署了相关的系统,比如说CNTV、芒果TV等标杆客户。

  5G+超高清处理技术创新建议

  在5G+超高清这个领域,我们实践是非常多的。基于这些实践,我分享几点经验,给大家参考。

  一, 打通全链路超高清视频处理能力。这个目的是为了让整个节目生产过程中不会对画质有大的损伤。真4K,它的维度不光是分辨率,还有更多的因素,比如色域、帧率等等,我们要保证全链路多维度超高清处理能力集成。

  二, IPv6。很多懂技术、懂业务的人应该都知道它的重要性。IPv6其实是很老的技术规范,互联网协会正式启动IPv6大约是7年以前。而大概两三年以前,有的地方已经有提议,以后生产的设备只支持IPv6而不再支持IPv4,目的是加快IPv6的应用。但是,大家可以看到,现在很多系统IPv6地址根本就没法设置,这是个严重的隐患。去年为止,三大运营商,基本都完成了IPv6的覆盖。今年有线电视网应该也会完成IPv6的覆盖。所以到今年年底,主要的传输管道,基本都会覆盖IPv6,而且主流的交换机等设备现在已经支持IPv6,但是线上的软件系统可能还不完全支持,所以这是我们要加快改造的,当然我们新建平台的时候也一定要确保兼容IPv6环境。同时为了兼容以前老的IP地址,我们要建设双栈模式,就是既支持IPv6,也支持IPv4。

  三, 编码格式。大部分超高清视频的编码格式用了H.265,但是,大家应该要更加关注AVS规范,这是我国自主知识产权的第二代数字音视频编码技术标准的视频编码格式,已经应用于上星及终端播出,而且AVS目前也升级为国际标准了。我们建这些超高清能力平台,特别在IPTV、OTT里面,大家现在可能不是很留意编码格式,其实这对以后平台升级可能是很关键的。大家可能知道,之前H.265专利持有者共涉及43家公司,有3个专利池,还有15家公司没有加入任何专利池,潜在的专利收费数额是非常惊人的。对平台建设来说,多考虑一步没错,现阶段,我们要构建的是基于H.265 + AVS2双编码核心的超高清能力平台。

  四, 使用5G +SRT来进行稳定传输。现在是5G初级阶段,网络还不大稳定,我们现在通过SRT+5G去传输超高清视频,可以极大的增加稳定性,这样的案例,我们实践了不少于20个。实践证明SRT的容错机制确实非常有效,比原先常用的UDP更加稳定,一定程度上保证我们4K/8K视频稳定传输,特别是现场直播。

  五, 人工智能技术应用。后面嘉宾可能也会讲到这方面技术,当虹在这方面也积累了非常多的经验。我们现在从编码核心,到预处理,再到编码参数的自动选择,或者说是自适应感知编码,都是用了较多人工智能的技术,或者说是深度学习技术。人工智能这个词听着很神秘,但这个技术在视频领域的应用已经非常成熟了。人工智能做得好不好?除了算法之外,可能很多是取决于您学习的服务器有多少,您的素材有多少,或者您有多少精力投入去做深度学习的比对确认等等。人工智能技术应用于编码、视频增强、视频的上下变换等等都是非常合适的。目前真4K是比较少的,真8K更加寥寥无几,基于人工智能的上变换技术可以把“假”4K、“假”8K内容做得非常逼真,做到类4K、类8K的效果。

  六, VR技术优化。从2016消费级VR元年这一步过了以后,大家可能稍微有点伤心,现在5G来了,VR的很多瓶颈可以解决了,所以,建议大家在VR上也适当投入,把这些现有的VR算法模型做一个优化,比如说投射算法、防晕眩算法等优化,让观众能够非常轻松的“连续”欣赏VR节目超过5分钟。

  七, 超高清视频覆盖。我刚才说过超高清视频技术迭代分三个阶段,我们现在仍旧有大量处于第一阶段的4K SDR终端,真4K 节目,老终端播不了,要做下变换才能播。我们在生产的真4K视频,不光在4K HDR终端上要能顺利播出,同时也要考虑到原先4K SDR终端的覆盖,所以我们要做下变换,技术上叫做色调映射,其实这个技术也可以借助人工智能做,目前成形的算法据我了解有十几种,好的算法可以最大程度还原原始效果。

  八, 全景声技术应用,使得超高清直播如虎添翼。去年我们做了两场比较大的全景声直播应用,一场是浙江卫视的跨年晚会,另一场是江苏卫视的跨年晚会。频道直播还没有用上全景声技术,但是事件性直播中,全景声应用已经比较多了,在建平台的时候,这个技术其实大家也要去考虑。

  九, 加速,首先是借助于异构架构来实现计算的加速,比如说CPU+GPU架构,可以很好的加速超高清视频的处理。现在4K HDR直播已经可以借助纯CPU架构来进行,但是8K HDR直播,普通的纯CPU架构远远不够,CPU+GPU架构是一种选择,或者您也可以借助于其他的先进架构,比如引入FPGA技术,或者多节点协处理等等,不光是直播,异构架构还可以加速超高清视频的离线生产;其次,智能技术的更广泛应用,比如说借助于音视频指纹的智能打点拆条,基于人脸识别的智能媒资检索等等,都可以应用在我们的超高清视频处理平台上,节目生产过程中,不光人工要参与,而且很多时候可以借助机器实现自动化,加速整个生产的进程。

  以上的几点建议,总结来说围绕六个点,分别是:全链路打通、多编码核心、高稳定传输、高质量体验、全终端覆盖、高性能加速,我在此就不继续展开了。

  最后,对于8K,我刚才简单提了一下,虽然现在8K正式商用比较少,但目前演示还是比较多的,目前8K有几个大的事件需要关注。一个是5G明年正式商用,可以给8K提供一个非常好的载体;第二,即将到来的三大体育盛事,这都会用到8K技术。我们做直播平台、内容转换加工、终端播放、运营等等,都可以提前布局8K的核心能力支撑。虽然很多人说现在超高清还没有普及,甚至很多地方高清还没有普及,但是趋势不会变,我们仍然要多关注下一代甚至是下下一代的核心技术。

  我就分享到这里,谢谢大家!

责任编辑:李平

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