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多场景8K视频实时传输方法及系统*

作者:洪文生,余明火,尹占江l,张曼华 (深圳创维-RGB电子有限公司,深圳 518108)时间:2021-11-22来源:电子产品世界
编者按:对超高清显示趋势、5G+8K技术特点、超高清视频显示系统方案需求等进行简单的分析,对基于5G网络的8K视频实时传输关键环节做了论述,重点阐述了基于多机位、多场景的8K视频流实时采集、传输、终端便携显示的实现方法及系统。

*深圳市技术攻关重点项目:重2020N061 8K摄像机图像处理关键技术研发

本文引用地址:http://cafilmfestival.cn/article/202111/429823.htm

0   背景

显示终端的尺寸越来越大,分辨率越来越高已成为趋势。从近年的数据来看,在2020 年市场整体下滑情况下,65 英寸(注:1 英寸=2.54 cm)逆势增长;75 ~ 77 英寸增长1.5 倍;国内外超高清销量占比逐年上升,年复合增长率达到20% 以上[1]。8K 超高清电视方面,8K 电视渗透率相应从2021 年0.5% 增长到2025年的7%[2]

而一项技术数据显示,高质量的8K 视频传输需要网络满足140 Mb/s 以上速率,5G 的传输速率可达到2 000 Mb/s[3],满足8K 视频的传输需求。随着5G 的商用,及基于5G 网络的便携式8K 摄像机方案的应用,8K 视频内容短缺问题有望得到缓解,5G+8K 的良好应用也将给用户带来良好的震撼体验和临场感。

从整体情况看,5G+8K 超高清视频显示领域是技术和市场发展的趋势和重点。5G、8K 在多媒体视频领域场景应用是5G 技术研究的重点之一,而最典型应用场景就是视频采集(8K 摄像机)、5G 传输、云端处理、8K 终端显示等实现的实时系统方案应用[4]。场景化应用包括单8K 摄像机机位的图像实时显示,及特定的应用,如职业教育教学,需要实现不同机位、不同场景8K 视频向云端后传输,在同一个8K 便携显示终端显示,本文将论述实时8K 视频传输方法、装置及控制系统。

1   系统方案的实现

1.1 方案简述

本方案涉及实时8K 视频传输方法、装置及控制系统,主要包括三大功能,分别为8K 视频采集传输端、云端视频合成管理端和8K 终端显示应用端。8K视频采集传输端包括8K摄像机、5G传输模块等。8K 摄像机对视频进行采集,编码压缩,对视频信号进行推送;5G 传输模块将8K 视频传输给云端流媒体服务器。本系统可由多组8K 视频采集传输端组成。

云端视频合成管理端通过RTC 等协议接收各组8K视频采集传输端的视频并进行账号管理等,根据显示终端建立的连接和请求推送对应8K 视频采集传输端机位拍摄的8K 视频。

8K 终端显示应用端主要包括8K 显示终端硬件系统、客户端应用、语音系统、交互等,客户端应用主要实现8K 视频显示界面管理、视频预览、播放等。

1.2 系统方案设计[5]

如图1 所示,系统实现的总体框图主要包括8K 视频采集传输端、云端流媒体服务器、8K 显示终端三大部分;其中8K 视频采集传输端包括多组具有相同功能、算法、但地址不同的8K 摄像机和5G 通信模块构成的8K 视频采集传输端。每个传输端可以独立工作,并配置于相应的场景中。云端流媒体服务器具有接收各8K视频采集传输端视频、实时合流、云端视频自适应转码等功能。8K 终端显示应用端从云端拉流后的相关音视频信息。

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图1 系统框图

视频采集传输端主要包括8K 摄像机、5G 通信模块组成的便携式采集传输,或由8K 摄像机、千兆网组成的采集传输系统。图2 所示为具有同样功能的8K 显示终端的实现框图,主要包括控制输入模块、系统CPU、DSP 模块、5G 通信模块或WiFi 模块、存储单元、图像处理单元、8K 显示屏及8K 触控屏组成。其中控制输入模块主要是显示终端的遥控输入口,可为蓝牙、红外等方式;5G 通信模块或WiFi 6 模块,主要是实现8K 视频音视频信号的流畅输入,同时也可为千兆网输入口,此处的网络视频输入口只要满足其中一个条件即可,不一定需要同时具备以上接口;存储单元存储运行软件系统、视频等;图像处理单元由CPU 控制完成视频解码、图像优化等,并输出给8K 显示屏显示;8K 触控屏贴附于8K 显示屏上,实现8K 显示终端的触控功能。

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图2 8K显示终端的实现框图

如图3 为系统实现简图,多路8K 视频采集传输端可认为是图3 中的多机位,即多机位画面到云端,云端实现多路8K 视频并发,由8K 显示终端拉流应用将对应机位的地址配置好后,实现对画面的预览和播放。

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图3 实现简图

8K 摄像机内置存储卡,卡内存储推流文件,8K 摄像机的推流实现流程图4 所示。

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图4 推流实现流程

云端视频管理流程如图5 所示,其中读取请求的地址信息是指显示终端需要请求显示的8K 采集端对应地址,此处可根据实际开发需要设定,不受限制。

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图5 云端视频管理流程

8K 显示终端具有可编辑请求视频地址的接口,在应用启动后包括UI 层级的主要内容功能如表1。

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预览界面时,系统检测机位数,根据机位数在显示界面上自动生成显示预览窗口。如选中某一个机位窗口进入时,则对该窗口最大化显示。多机位预览、单窗口最大化的效果示意如图6 所示。

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图6 显示效果图

显示终端的实现流程如图7 所示。

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图7 显示终端实现流程

2   结束语

通过方案实施可实现多场景8K 视频采集、传输和显示全方案。8K 显示终端在语音、遥控等交互下,实现多路采集组视频预览或观看,可应用于现代职业教育课堂与实训的互动、8K 视频监控等场景。

参考文献:

[1] 2021年中国超大尺寸液晶电视市场将保持快速增长[R/OL].[2021-04-12].http://www.yejibang.com/news-details-34894.html.

[2] 2025年中国8K电视市场渗透率有望达到7%.北京商报[N/OL],[2021-,5-,10].http://baijiahao.baidu.com/s?id=1699340623779598480&wfr=spider&for=pc.

[3] 5G网有多快.智能电视网[R/OL].[,2021-,4-,27].http://n.znds.com/article/41345.html.

[4] 余明火,侯亚荣,王德闯.一种显示系统:中国.202011205788.1[P].2020-11-2.

[5] 余明火.视频传输系统和方法:中国.202110140089.1[P].2021-02-01.

(本文来源于《电子产品世界》杂志2021年11月期)

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