8K业务的关键技术探讨

信息视频化、视频超清化已成为视频发展的大趋势。8K超清技术在高分辨率、高帧率、高色深、宽色域、高动态范围、多声道等六个维度进行了全面的重大革新，为用户带来更具震撼力、沉浸感的临场体验。

根据人类视觉的极限，8K的主要应用场景在于大型事件直播、数字标牌、电影院、VR视频/游戏等娱乐领域以及视频监控、视频会议、远程医疗、工业检测等垂直行业领域。目前8K显示技术主要有平面、虚拟现实VR（Virtual Reality）、全息三大发展阶段。

－平面阶段：8K分辨率的平面显示已接近人眼视觉极限，目前主要是在色域、帧率、对比度等方面提升用户的体验。8K端到端的产业链现已基本打通，但限于制作时间和成本，8K内容仍然非常匮乏。

－VR阶段：从平面向沉浸阶段迈进时，8K分辨率才仅仅是起步，8K VR仅与480P电视观看体验相当，如果想要达到平面4K同样的体验，就需要24K VR。为应对海量并发带来的传输带宽压力和业务时延小于20ms的保障要求，内容分发网络CDN（Content  Delivery Network）需要下沉至网络边缘以提供低时延的分发。另外，VR所需的投影映射、渲染等对算力要求极高，云VR将是VR业务的最佳选择。

－全息显示：目前VR内容仅可显示在球面上，易产生视觉疲劳。未来，全息显示将是显示技术的终极形式，可在视觉上完美重现三维立体场景。目前来看，处于起步阶段的光场技术将是实现全息显示的理想形态。

基于以上8K显示技术的趋势分析，可以看出8K将会对视频制播、分发、呈现等各环节提出更高的技术要求。

8K制播

8K制播环节主要涉及到投影映射、编转码等关键技术。

投影映射

现有的8K VR内容一般采用等距柱状投影法ERP（EquiRectangular Projection）或等角投影法CMP（CubeMap Projection）投影方式，而这些方式的投影饱和度严重不均，会造成部分区域像素数浪费、部分区域像素数不足，导致视频质量达不到最佳。因此，投影映射技术正在向非均匀映射方向发展，以期进一步提升视频质量，例如等角立方体投影EAC（Equi-Angular Cubemap Projection）算法，其投影饱和度比较均匀。

编转码算法

目前业界对8K主要采用H.265算法进行高效压缩，但码率仍高达80~150Mbps，非常不利于存储和传输。因AV1算法还没有规模商用，H.266和AVS3算法还在规范制订中，距成熟商用时间很远，所以，当前中兴通讯针对主流的H.265算法进行了开创性的优化，推出了基于智能分析框架的H.265S视频编码方案。H.265S相比H.265标准方案在相同主观体验下能够节省30%以上的码率，且完全兼容H.265规范，对CDN、终端等下游产品透明，优异的编码性能在最近的电气和电子工程师协会IEEE举办的图像处理国际会议ICIP（International Conference on Image Processing）大会视频压缩挑战赛上荣获大奖。

8K分发

8K分发环节主要涉及CDN下沉、低时延传输、传输带宽优化等关键技术。

CDN下沉

为避免骨干网拥塞和保障VR业务时延的需要，势必要求CDN下沉到城域网边缘，就近为用户提供服务。按网络类型和下沉位置的不同，下沉后的CDN分为MEC-vCDN、BRAS-CDN和OLT-CDN三种。

－部署在MEC（Multi-Access Edge Computing）之上的vCDN主要用于5G移动网络和固移融合网络，基于容器化、边缘调度、调度与编排协同、服务质量保障、热点分发优化算法、能力开放等技术就近为用户服务；

－BRAS-CDN部署于固网BRAS（Broadband Remote Access Server）层级，将CDN内嵌到BRAS设备中减少空间占用；

－OLT-CDN是指CDN进一步下沉到固网OLT （Optical Line Terminal）层级，同时将CDN内置到OLT中，实现零空间占用、零电源需求，并全面支持IPoE和PPPoE用户服务。
中兴通讯是目前业界唯一提供BRAS-CDN和OLT-CDN产品的厂商。

低时延传输技术

目前限于ABR（Adaptive Bit Rate）技术的实现机制和TCP（Transmission Control Protocol）协议的缺陷，端到端传输时延比较高，用户体验欠佳，业界正在研究的主流低时延技术包括CMAF（Common Media Application Format）、QUIC（Quick UDP Internet Connection）和LL-HLS（Low-Latency HTTP Live Streaming）等。

传输带宽优化技术

传输带宽优化技术分为降低单个用户的传输带宽和降低群体用户的传输带宽两类。

针对单用户VR传输，业界主要向FOV（Field of View）和FOV+方向发展。FOV传输是指向终端传输一个低质背景流再叠加一个高质视角流，这样用户视角范围的内容就是高质量的，用户视角范围之外的内容则是低质量的，达到在保障用户高体验的同时降低传输码率、降低服务端和客户端性能要求的目的。国际标准化组织MPEG（Moving Picture Experts Group）在2018年发布了包含FOV的OMAF v1.0规范（Omnidirectional Media Application Format ）。FOV+传输是指传输比FOV角度略大画面来应对网络和处理时延，这种技术可提供比FOV技术更低的传输带宽消耗，但在用户非常快速地转动头部时会存在图像空白区域，需要辅助视角预测技术来预测用户头部转动方向以便提前预传图像内容。

群体用户降传输带宽技术目前向mABR+ M-FOV方向发展，mABR是将单播的ABR协议转换为组播协议在组播网络中进行传输，M-FOV是针对VR FOV的组播传输技术，对观看同一频道的用户的背景流采用组播方式传输，但每个用户的视角流采用单播方式进行传输。

超高性能视频服务器

针对8K视频，为提升内容分发的经济性，超高性能视频服务器必不可少。目前业界通用服务器吞吐量一般为20Gbps，而一个8K用户所需带宽就达150~200Mbps，对于海量并发用户，无论是建设成本、机房空间、能源损耗都很不经济。中兴通讯针对8K/VR，2020年即将专门推出超高性能视频服务器，可提供高达200Gbps+的吞吐量，性能在业界最高。

8K呈现

8K呈现环节除了前述的低时延传输技术、传输带宽优化技术、投影映射和解码技术之外，主要涉及到画质增强技术。画质增强是利用插帧与超分提升视频质量的一种新的技术。在目前8K内容比较缺乏的发展阶段，终端将用户播放的4K甚至高清内容基于人工智能技术实现视频的帧率和分辨率的提升，从而提高用户的观看体验。

面向8K时代，中兴通讯利用在视频领域多年的深厚技术积累并联合业界合作伙伴，为国内外客户提供面向个人和垂直行业具有极强竞争力的大视频解决方案，并在业界进行了广泛应用。在2018年第一届世界VR产业大会上，中兴通讯携手中国电信打造了千里看雄安之白洋淀风景区5G+8K VR直播；2019年3月，国内原创音乐第一榜26届《东方风云榜》音乐盛典举行，中兴通讯联合上海电信为当晚演出实现了5G+4K和8K+VR直播；2019年8月第二届全国青年运动会上，中兴通讯与山西移动等合作伙伴共同完成了国内首个5G智慧场馆直播，为广大用户带来了360度自由视点等全新的观赛体验。

后续随着8K业务试点的不断成功，不仅仅会给个人以及行业客户带来全新视频体验，也会有更多的商业模式涌现，不断推动8K业务的快速发展。