5G+4K/8K 多场景现场直播在广播电视工程中的应用分析

引言：

近年来超高清视频技术快速发展，4K/8K 分辨率逐渐成为广播电视行业的新标准，5G 网络的商用部署为实时高清视频传输提供了可靠的技术保障，多场景现场直播作为广播电视的重要内容形式，对画质、流畅性和实时性要求极高，传统技术已难以满足需求，5G 与4K/8K 的结合，使得远程制作、多机位同步、低时延传输成为可能，极大地丰富了节目表现形式，这一技术的落地仍面临网络稳定性、设备兼容性、制作成本等多方面挑战，深入分析 5G+4K/8K 多场景直播的应用潜力与优化路径，具有重要的现实意义。

1. 采用 5G+4K/8K 移动直播背包技术，实现户外体育赛事超高清实时转播

技术依托 5G 网络的高带宽和低时延特性，结合 HEVC/H.265 编码技术，将专业级 4K/8K 摄像机采集的超高清视频信号通过轻量化直播背包进行实时编码和传输，直播背包内置高性能编码器，支持 10bit 色深和 BT.2020 广色域标准，确保画面色彩还原度和动态范围达到广播级要求。在传输环节，采用 5G 双模 SA/NSA 组网和 QoS 动态优先级调度技术，有效应对复杂户外环境下的网络波动，保障视频流稳定传输至云端制作平台，导播端通过 SRT 低延迟传输协议接收多路信号，利用 IP化制作系统进行实时切换、调色和图文叠加，最终通过 CDN 网络分发至终端用户，为优化多机位协同，系统采用 PTP 精密时钟协议实现帧级同步，确保不同视角画面无缝切换。

2. 部署5G 双链路聚合传输技术，保障重大活动直播信号稳定传输

同时接入两个独立的 5G 网络基站，采用 LTE/NR 双连接技术实现无线链路聚合，将直播信号通过 MPEG-DASH 标准进行分片封装后，在两条物理链路上并行传输，系统内置的智能流量调度算法会实时监测网络状态，基于 TCP BBR 拥塞控制协议动态调整各链路的数据分配比例，当主用链路出现 RTT 延迟超过 50 毫秒或丢包率上升时，备用链路立即接管关键数据包的传输，确保视频流不中断，在接收端，部署了具备 SRT+QUIC 双协议栈的媒体网关，通过前向纠错技术和抖动缓冲机制对分片数据进行重组和校验，有效补偿网络波动带来的影响 [1]。针对超高清直播需求，系统采用TICO轻量级压缩编码，在保持4K/60P YUV 4:2:2采样格式的前提下，将原始码流压缩至可适应无线网络传输的规模，关键传输参数包括端到端时延严格控制在 300 毫秒以内，双链路聚合后可用带宽始终维持在 80Mbps 以上，完全满足广播级 8K/50P HDR 信号的传输要求。

3. 应用SRT 低延时传输协议，优化4K/8K 远程制作系统协同工作

基于 UDP 协议构建，通过 AES-256 加密算法保障信号传输安全，同时采用 ARQ 自动重传请求机制实现前向纠错，在公共互联网环境下建立广播级质量的传输通道，系统部署时，在拍摄端配置支持 SRT 协议的编码器，将摄像机输出的 12G-SDI 基带信号以 XAVC Intra Class480 编码格式封装为 SRT 数据流，设置固定码率模式并将关键帧间隔严格控制在 1 秒以内，确保后期制作时帧精确编辑的需求[2]。远程制作中心通过部署多路 SRT 接收网关，利用动态缓冲区管理技术自动适应 50毫秒至 500 毫秒的网络抖动，同时启用多路径传输功能，当检测到某条链路出现超过3 个连续丢包时立即切换备用路由，在制作环节，系统采用ST2110 标准实现IP 化信号调度，通过 PTPv2 精密时间协议确保多路SRT 流达到亚微秒级同步，满足多机位切换的帧对齐要求。

4. 搭建 5G+8K 多机位同步拍摄系统，提升大型晚会多视角制作能力

系统采用分布式架构设计，每个拍摄节点配备具备 8K/60p 拍摄能力的广播级摄像机，通过 12G-SDI 接口连接支持 5G/SA 独立组网的无线传输模块，利用 5G 网络切片技术为每个机位分配专属的 QoS 保障通道，系统核心采用 PTP 精密时间协议实现多机位亚微秒级同步，主时钟源通过 GPS 驯服铷原子钟提供纳秒级时间基准，各拍摄节点内置IEEE 1588v2 协议芯片，确保所有机位的时间戳误差不超过 50 纳秒，视频信号采用 JPEG XS 浅压缩编码，在保持 8K 分辨率 7680x4320 像素和 10bit 4:2:2 采样的前提下，将原始码流压缩至可适应 5G 网络传输的规模。制作中心部署多通道 SRT 接收网关，通过智能流量调度算法动态平衡各链路的负载，当检测到网络抖动超过 80 毫秒时自动启用 FEC前向纠错机制，导播系统采用 SMPTE/ST2110/IP 化制作标准，支持多达16 路 8K 信号的实时调度，通过 NDI 高带宽交换矩阵实现多画面监看和即时切换，系统关键性能指标包括端到端传输延迟控制在 350 毫秒以内，每路 8K 视频流稳定维持 120Mbps 传输码率，完全满足广播级制作需求。

5. 利用5G 网络切片技术，实现 4K/8K+VR 多场景同步直播

采用端到端网络切片方案，为超高清视频流分配专属的 uRLLC 切片通道，为 VR 全景信号配置 eMBB 增强移动宽带切片，通过核心网的NFV 虚拟化功能实现资源动态调配，拍摄端部署 8K 全景相机阵列，采用 H.265/HEVC Main10 Profile 编码格式实时压缩原始画面，同时集成六自由度陀螺仪采集空间位置信息，视频流与位姿数据通过 TSN 时间敏感网络精确同步封装。5G 基站侧启用 FlexE 灵活以太网接口，为每个业务切片预留最小保障带宽，其中8K 视频切片分配60Mbps 固定带宽，VR 数据切片确保 20Mbps 传输能力，并开启 QoS 流优先级标记功能，边缘计算节点部署 MEC 多接入服务器，运行 JPEG XS 低延迟编解码器对多路信号进行实时拼接，通过ATSC 3.0 标准封装生成自适应码率流，直播平台采用 WebRTC 协议栈实现低延迟分发，支持 Viewport-Adaptive传输技术动态优化VR 码流分配。

结语：

5G+4K/8K 多场景现场直播技术的应用，标志着广播电视工程进入了一个全新的发展阶段，它不仅提升了内容制作的效率与质量，也为观众带来了更加沉浸式的观看体验，尽管目前仍存在一定的技术瓶颈和成本压力，但随着 5G 网络的进一步普及和超高清产业链的完善，这一技术必将成为未来广播电视行业的核心竞争力，通过持续的技术创新与行业协作， 5G+4K/8K 多场景直播有望在体育赛事、大型晚会、新闻直播等领域发挥更大价值，推动广播电视行业向更高水平迈进。

参考文献：

[1] 吴虹苇 . 5G+4K/8K 多场景现场直播在广播电视工程中的应用研究 [J]. 电视技术 , 2024, 48 (08): 159-162.

[2] 苑跃科 . 5G+4K/8K 多场景现场直播在广播电视工程中的应用[J]. 电视技术 , 2022, 46 (12): 196-198.