5G下的视频应用创新

作为5G下最具代表性的eMBB业务形态，视频业务伴随5G网络的发展将产生巨大变革，涌现出更多的创新型业务应用，为个人以及行业用户带来全新的视觉体验及商业价值，并会成为5G下率先被大规模商用的业务。

区别于传统形态下的视频业务，5G场景下的典型创新视频业务主要包括5G智慧场馆直播、Cloud VR、8K超高清等。这些业务形态新颖，体验上佳，但流量和计算消耗极大，需要5G赋能。

5G智慧场馆直播

当前体育赛事等活动大多只面向场外用户进行直播，场馆内多以电子大屏的方式进行同步呈现。体育场馆直播则是面向体育场馆内现场观众的赛事直播视频分发业务。日本率先基于3G网络在棒球比赛中对此类业务进行了试点，而美国和比利时等国则分别基于4G/LTE网络在职业橄榄球的超级碗比赛和公路自行车赛上进行了业务尝试。但受限于网络条件、视频时延、商业模式等因素，场馆内的视频分发方案未能真正成熟商用。如今，伴随5G网络的建设、无线及视频领域的技术发展，以及2020年东京奥运会和2022年北京冬奥会的临近，5G网络下面向体育赛事的场馆内外直播的创新技术应用再度受到关注。5G场馆是否会创造全新的B2B2C型商业模式也成为被热议的话题。

针对场馆内观众的5G智慧场馆赛事直播，旨在通过为场内观众提供基于手机或Pad等移动客户端的赛事直播APP，使观众可以任意选取视角观看比赛直播。同时，用户通过对播放窗口进行简单的缩放或拖动等操作，可对视频局部进行放大或缩小，对全景或广视角视频进行全方位观看。

面向场内观众的多视角赛事直播需要通过5G网络对直播内容进行采集和分发，调用边缘计算云平台（MEC）的能力在网络边缘对内容就地进行实时处理、存储和分流，同时整体方案需实现端到端的低时延，以保障场内观众观看视频时的优质体验。此类业务如果采用经过核心网的传统解决方案，将导致高时延而无法满足现场实时性要求，采用MEC服务可以有效降低回传带宽消耗和业务访问时延，极大提升业务体验（见图1）。

此外，MEC对无线网络的信息进行实时采集和分析，或基于获得的网络情况对业务进行动态的快速优化。除视频直播外，体育场馆还可以使用这一基础设施来运行安全传感器和安保摄像头，监控设备的视频数据可以借助本地分流解决方案直接传递到数据中心，在本地进行分析，基于实时事件监测来进行更高级的决策。

Cloud VR

VR是5G时代公认的流量杀手业务，韩国运营商配合5G网络商用发布了大量VR业务应用。但是传统VR业务的实现方式限制了VR的普及，比如主机和终端硬件成本高、内容分散在各个平台且不够丰富、设备移动性受限等。

在5G网络走向规模商用的风口，“云VR”架构应运而生。云VR简单来说是将云计算、云渲染的理念及技术引入VR业务应用中，借助稳定的网络将云端的音视频经编码压缩和GPU渲染等处理后，输出至用户的终端设备上，实现VR业务内容上云、渲染上云。云平台在聚合多方内容、快速分发内容至用户终端的同时，可降低业务对终端设备能力配置的要求，在终端轻量化、成本优化的同时实现体验的提升，提供VR教育、VR游戏、VR社交等丰富多样的交互性应用。

5G网络对云VR的发展有显著的促进作用。以8K分辨率的全景VR视频为例，在不使用分片编码技术的情况下需要至少100Mbps的传输带宽。6DoF和空间及光场技术的应用也会带来VR视频流量和存储空间的大幅增加。为了减轻对传输带宽的压力，VR视频必将走向高效压缩算法、多面体投影、非均匀编码、FOV显示模式等更高效传输的技术方向。

云VR和传统VR的渲染过程相比，额外增加了图像压缩编码、网络传输、 图像解压缩三个环节。5G网络的加持使得云VR的整体时延相较4G时代实现大幅下降，达到可被用户接受的范畴。尽管相较传统VR业务流程时延有所增加，但云VR可以在轻便的移动VR终端上随时启动需要复杂渲染的VR应用，为用户带来更多便利。

5G+云VR也带来了轻量化终端的多样化。目前大热的分体式头显采取计算渲染与显示分离的方式，计算渲染部分不仅仅只在云端完成，还可以是手机、服务器、STB等终端设备，而VR眼镜仅需具备内容显示能力，重量可降低至100余克。

不难看出，5G+云VR真正的意义是利用5G的特性，将终端算力上移至云，在保证甚至提升用户体验的同时，降低用户VR设备成本，通过5G发展带动VR产业的普及和发展。

8K超高清

2018年12月1日，日本NHK开播了全球首个8K超高清电视频道“NHK BS8K”；2019年，在荷兰阿姆斯特丹一年一度的IBC展会上，UHD Forum全面展示了基于8K的超高清技术。中国当前也正在大力发展超高清产业，比如深圳市政府就率先制定了8K超高清产业发展行动计划（2019—2022）。

对于大视频行业来说，8K是一场影响整个视频产业链从内容生产到终端播放的全方位技术革新。举个简单的例子，目前家庭电视大多采用HDMI 1.4接口，而4K超高清需要采用HDMI 2.0，8K则需要HDMI 2.1标准。现阶段HDMI 2.0尚未广泛普及，2.1则更是2018年才发布，当前市面上在公开渠道销售的HDMI 2.1线材极其稀少。仅仅一个电视接口都将随着8K的到来而更新换代，可见8K带来的影响是全流程、全产业链的，将广泛涉及到内容拍摄、节目制作、编解码技术、音视频及相关设备接口标准、内容存储及分发、芯片技术、显示技术、无线、有线、承载等网络技术，甚至将极大推动人工智能技术的发展和应用。

8K的基础技术与4K较为一致，同属于UHD（Ultra High Definition）领域，主要由分辨率、宽色域、HDR、高色深、高帧率、环绕声（5.1）或三维声（7.1+4等）等几个技术共同构造。

HDR技术方面，8K和4K同样采用PQ和HLG两种曲线定义HDR，基于PQ的HDR曲线存在静态元数据和动态元数据两种方案。其中HDR的元数据动静结合方案在业内以Dolby Vision为领先；高色深方面，4K仍然少量沿用8Bit色深，而8K则普遍采用10Bit色深，并且继续向12Bit色深探索；宽色域方面，信号输出模式过去以RGB或YCbCr为主，而BT2100在此基础上增加了ICtCp，ICtCp信号将能够更好地在大屏上呈现出宽色域的效果。

值得一提的是，音频虽然看似和视觉无关，但始终是UHD中不可或缺的元素。在NGA（Next Generation Audio）方向上，AC-4、MEPG-H、3D Audio等的运用将为观众带来音频上的沉浸式体验。

在诸如智慧场馆的业务场景下，5G+8K的应用将为现场和远端观众呈现出更多的赛事细节，基于8K的自由视点、VR等业务也将带来更好的沉浸感。与此同时，中兴通讯大视频与机顶盒团队正在打造的8K家庭媒体中心，将为家庭用户带来堪比现场的观看气氛。

运营商和各行各业对5G下的视频创新业务的发展均抱有很大期望，并且积极推动商用落地，中兴通讯的智慧场馆业务已经在全国第二届青年运动会、第十五届世界武术锦标赛等进行了现网应用，其中自由视角功能作为场馆方案的亮点业务在咪咕视频客户端面向C端用户正式商用，Cloud VR业务应用逐步在部分省份开始试点，8K机顶盒预计2020年商用。后续随着5G网络的不断发展，视频应用也将会持续创新并且逐步成熟商用。