5G高新视频在大型体育赛事活动中的应用

摘 要：我国体育事业不断繁荣发展，再加上网络视听供给侧结构性改革，5G等新技术的发展，为创造高新视频新服务新业态提供机遇。本文针对高新视频在运动比赛中的应用，研究5G技术在运动比赛中的具体应用，并提出相应的5G专用网络技术适应方法，为运动比赛的现场转播和观众服务等方面的研究奠定基础。

关键词：5G高新视频；大型体育赛事活动；应用措施

通过结合互联网技术和4G技术，有利于提高移动互联网发展水平，并且形成各种多媒体形态，这些都使得媒体业的市场规模比以前大幅扩张，并且增速很高。但是因为网速和带宽等因素的影响，目前的媒体市场很难进一步发展。为了保持观众的注意力，传统的电视已经开始采用4K、8K的UHD策略来提高观众的收看质量，但是因为网络容量是有限的，当前只能在独立的频道中才可以实现这些策略。当前的网速会限制VR技术的应用，尽管VR技术具有很大的发展前景，但是因为对网速等方面的高需求，目前还无法实现规模化和商业化。网络红利增长放缓的深层原因，在于通信技术的进步无法为其带来充分的推进力。而利用5G技术可以有效解决上述问题，尤其在大型体育赛事活动的应用方面具有显著优势。

一、概述高新视频在体育赛事中的需求

（一）传统直播方式的局限性

1.传统直播无法满足多元化内容需求

网络技术的发展，逐渐改变了人们的生活方式，人们接触的媒介也越来越多，面对的选择也更加丰富，也因此突出了传统直播转播模式的不足之处，例如，传统直播模式无法为观众呈现出多个视角的赛事，不利于受众全面了解赛事进展和赛事细节，也无法实时回放短视频等，因此无法长久地吸引观众的注意力［1］。

2.单一屏面转播方式无法满足沉浸式观看需求

观众是大型体育赛事的受众，为提高观众的参与感，需要增强大型体育赛事的互动体验感。而传统的直播模式，无法满足观众想要进行交流、互动的需求，也不能提高观看比赛的乐趣与可玩性，不利于提高增强观众的体验感，从而降低整体赛事的收视率。

3.传统导播视角无法满足观众个性化观看需求

在传统的比赛中，因为导播的视角和站位的原因，绝大多数的观众都无法看到比赛中的精彩镜头和细节。各大场馆及赛事主办方均在不断地进行现场及线上娱乐方式的革新，即由线上的方式来弥补及加强现场的感受。在5G的幫助下，观众可以在第二个屏幕上，自由观看、自由放大。如果观众想要了解比赛中的进球、犯规等细节，可以在任何时候转动屏幕角度，将屏幕放大，以获得更多的细节信息［2］。

（二）典型高新视频对传输码率的需求

1.超高清对传输码率的需求

为了切实提高观众的体验感，增强画面的感染力，需要不断发展超高清技术。尤其是高解析度技术，可以使图像的层次性更加丰富，图像的细节更加精细，使图像具有更强的三维空间和立体感。高的帧数，可以保证动作的平顺，避免“拖影”，HDR（高动态范围）可以让人看到更纯粹的颜色，而且可以展示出亮度变化的细节，呈现出更加立体的画面。随着色彩深度的增加，可以获得的颜色也会变得更多，也可以更好地表现出灰阶层次过渡，有利于更好地显示出暗场。

由于编码器的使用和对数据的需求都不一样，因此对数据的速率有很大的影响。在目前的主流H.265（压缩率350～1000）下，4K视频的传送率在12～40Mbps之间，8K视频的传送率在48～160Mbps之间。随着5G技术的发展，4K的视频数据和8K的数据流都将得到有效地解决［3］。

2.VR体验对传输码率的需求

利用VR技术可以全面覆盖受众视野，并且为用户提供虚拟视觉信息，给使用者一种“身临其境”的体验。这种全神贯注的感觉，就像是人类的眼睛一样，按照行业调查，普通人的眼睛在1°的角度下，只能看到60个像素。目前，较为清晰的VR体验是8K，通常需要100M以上的比特率，而且对受众的终端设备提出较高的要求，要做到支持4K。当前FOV技术应用率更高，这项技术通过VR播放器获取视场角的分片内容，这样降低对终端设备的要求，方便受众观看赛事，降低各方面条件的限制。

在5G时代到来之前，VR技术的终端已经成型，但由于网速和延迟的原因，观众们很难享受到更好的体验。而5G技术的出现，将彻底解决这一问题，同时降低了VR设备的延迟，降低了用户的视觉疲劳，提高了用户的体验感。美国NBC曾在2016年里约奥运会上进行过一次虚拟实境的现场实况转播。根据数据显示，当前已有63%的主要电信运营商采用了虚拟现实技术。2019年CBA联赛决赛广东队与新疆的第2场球赛，采用5G的传输方式，可以让没有到球场的观众，在VR设备上享受到身临其境的感觉。CBA总决赛的常规拍摄机位一共有14个，这一次新增了3个VR直播机位：主队视角、客队视角以及中立视角，这样可以确保用户能够全面地体验到比赛现场。在这一次的VR直播中，数据的传输是非常平稳的，它的时延要比电视直播更好。此外，它还同时完成了VR的社交语音对话，以及招手表示等功能，因此受到了广大用户的好评。

二、5G高新视频在大型体育赛事活动中的应用

（一）总体应用思路

综合利用5G技术和AI视觉以及VR技术等，可以应用于多屏幕和多视角等场景，全方位展示出不同赛事和不同场馆的实际情况，全面联动灵活拍摄和实时传播以及云端部署等工作，打造出智慧型观赛模式，为观众提供优质的服务，使其可以灵活性地选择比赛内容和观赛方式，优化观众体验，提高体育行业的科技水平［4］。

1.体育场馆精品网络全覆盖

（1）全馆覆盖5G网络。（2）提供媒体云服务，联合利用云服务和媒体网络等，通过加密推流，可以安全地上传直播流，避免篡改内容。

2.全面升级赛事直播、转播、制播技术

（1）VR全景。（2）自由视角，在10s以内生成虚拟视角和精彩瞬间。（3）实现超高清多机位和多视角，多机位的视频误差在10ms以内。（4）实现网络协同和双边加速，起播阶段的时延在2s范围内［5］。

3.多屏互动个性化观赛体验

（1）多屏、多地观看：利用5G专线网络，利用各种呈现端可以在各地观看赛事，在最大程度上满足观众的需求。（2）实现观看角度的个性化：利用多角度超高清摄像头，观众可以根据自身需求合理选择页面样式，突出赛事体验的个性化。（3）超清超新观看体验：综合利用5G技术和8K超高清技术以及VR技术等，创新采编播模式，优化色彩画面呈现效果，提高观众观赛过程的真实感。

4.提供高程高水平服务

（1）设备：针对工作中利用各种设备均可实现应急备份。（2）网络：通过利用5G专线网络，落实双路由保障，提高不同场景运行的稳定性，降低故障发生率。（3）人员：针对关键设备和链路，安排专业人员值守［6］。

（二）5G高新视频直播场景

1.5G+8K超高清直播场景

在赛场内部安装8K摄像机，通过8K摄像机采集画面，将多个视频流集中到导播设备上，自动进行帧间的同步处理，保证了画面的流畅，然后通过导播编辑和画面制作，将这些视频流转化为一条PGM线，然后将这些PGM线发送到8K编码器上，对这些PGM线进行编码，然后通过5G和千兆网络，将这些PGM线发送到终端。在8K大屏幕上，觀众将能以更高的清晰度，更好地感受到这场赛事，不放过每个精彩的细节镜头。例如利用传统的直播和转播方式，用户无法清楚地看到很多细节镜头，但是利用在8K超高清直播场景中，受众可以清晰地看到运动员的表情和动作等，有利于帮助受众更好地理解运动的要求，例如，在观看体操赛事的过程中，可以帮助受众观察动作的标准度。又如在乒乓球运动中的5G+8K超高清直播场景下，观众可以清晰地看到乒乓球运动过程，使其更加了解这项运动，并且开始热爱运动。

即时回看系统，有利于开展视频助理裁判。目前，很多运动比赛都引进了视频助理裁判。比如在足球赛中，因为足球场很大，所以在赛场上，裁判很可能会忽略某些细微之处，从而导致失误。有了VAR技术，就能大大降低误判的概率，让这场比赛变得更为公正。在一个密闭的房间里，他们用8K的摄像头，对比赛进行现场直播。一旦有错误的判罚，视频助理裁判就会第一时间向主裁判汇报。运动解析系统可以进行高清晰度的慢动作回放，而且可以集中采集各种静态的画面。通过动态解析系统，解说人员可以对比赛中出现的画面做出较好的战术解析，为观众提供更加直接地感受。

2.5G+8K VR多机位全景直播场景

在赛场上，技术人员可以布置大量的8K VR设备，并且将多路VR设备进行协调处理，然后发布到各个平台上，可以综合利用各种视角的方式向观众呈现出比赛的精彩画面，将不同于传统的VR设备，沉浸式的VR设备，让观众能够更好地感受到选手的风采。视场地情况，可在拍摄场地内部署制作，或在云上部署制作［7］。

3.5G+多视角场景

通过对多个镜头的采集，并经过导播剪辑、实时处理后，将PGM混合流和裁判、观众、全场、特写、慢镜头回放等多个镜头，通过5G+千兆的网络，传送到直播平台上，让观众可以在同一个屏幕上看到多个角度的比赛。观众可以自由地切换画面，这样他们就可以看到整个比赛的全貌，也可以把握每个细节。

4.5G背包场景

在一些场合不适合布置摄像机，不利于更好地传播赛会，而基于5G直播背包的编码与编码技术，以及5G无线通信系统的超高带宽特点，可以实时直播赛事进展，而且5G背包场景的拍摄模式具有灵活性，可以降低场馆等客观因素的制约，这样可以更容易地将运动员的精彩时刻记录下来，而且可以提高移动采访水平。在大型体育赛事中，通常是利用5G背包场景补充固定机位的视频源，通过利用多个渠道输出视频，方便观众选择不同的观看方式［8］。

5.5G+自由视角场景

依据赛场的具体状况，将30～72个摄像头分布在赛场周围，负责对赛场进行录像收集，有利于掌握丰富的赛事信息。边界预处理服务器可以同步预处理不同通道的视频流，随后通过5G专用网络向云端传送，通过AI处理之后，可以获得自由视角的视频流，随后超高清视频平台可以合理管理和分发自由视角的视频流，从而保障自由视角直播的稳定性和流畅性，为受众提供优质的服务，而且还可以获得点播体验。观众可以结合实际情况选择通过电视屏幕或者手机屏幕等观看赛事，降低了时间和空间的限制性，提高了赛事收看过程的自由度。观众在观看赛事的时候可以随时改变自己的视角，享受到比赛中的每一个精彩时刻。并且可以即时拍摄“精彩瞬间”。基于当前的技术发展及装备条件，可以将云AI的转码生成过程集成到图像获取的局部边界，并将其应用于图像获取的局部边界。

（三）5G定制专网技术适配

重大的体育比赛，特别是国际性的比赛，将会展现出一个城市甚至一个民族的综合力量。比赛的直播，不仅要将比赛的场景完全展现出来，还要展现出对体育强国的技术支持，而且还是一场具有政治性的比赛，因此需要做好网络保障工作。为了满足视频流的带宽要求，在最大程度上减少时延，在直播过程中需要利用专用网络，并且提供定制化的服务［9］。

在视频回传过程中可以使用OTN等专用的模式，有利于保证网络的安全。如果要求拍摄过程具有较高的移动性和灵活性，或者某个直播场景不方便布置网线，那么适合利用5G定制专用网络，可以保障直播过程的稳定性，避免出现中断的问题。例如，超级上行将4G频率资源充分地利用起来，采用TDD/FDD协同、高低频互补的上行增强技术，借助终端的上行选择发送功能，根据信道状况进行选择性发送，从而提高上行覆盖和速率。再比如，针对5G专用网络，为了满足大的视频上行的需要，可以适当地增加上行时隙的比重，来实现提升上行信号处理的能力，进而提升传输速率。尤其需要指出的是，不同的场景视频标准对于上传的速率的要求具有较大的差异性，因此需要逐个满足。

可以在比赛场地周围，部署拍摄、制作、存储等方面的边缘平台，通过对视频进行制作和加工，以减少路由迁移和延迟。对于现场收看的服务，利用边界处理及分布系统，实现8K、VR/AR等高宽带服务的局部转移，以减少服务与用户间的间隔。在用户收看方面，可以通过5G专用切片和千兆光纤网络来保证收看的安全。例如，针对5G移动终端，可以利用5G专用切片、下行多载波聚集等技术，为用户带来全方位的高速可靠的移动网络服务，优化受众的观看体验。对于固定屏幕、电视屏幕等观众，可以利用千兆光纤网，为观众带来高质量的电视屏幕和更多的感受。

結语

本文分析了5G高新视频在大型体育赛事活动中的应用，对于实际工作起到参考作用，在体育赛事互动中，利用5G技术打造出的多样化的观赛场景，让观众可以沉浸式地体验赛事，获得优质的服务。

参考文献：

［1］周耿民.广电5G高新视频技术应用研究［J］.电视技术，2022，46（12）：13.

［2］韩丹，王帅.5G高清视频通话在接警调度中的应用［J］.电信快报，2022，616（10）：2426.

［3］庞然.广电5G高新视频技术发展探讨［J］.网络安全技术与应用，2022，261（09）：105106.

［4］梁海坤.广电5G高新视频技术发展探讨［J］.广播电视网络，2021，28（11）：3537.

［5］冯喆.5G高新视频园区的趋势研究与规划建议［J］.新型工业化，2021，11（10）：157159.

［6］王学哲，姜里，李蓉，等.5G高新视频AI智能剪辑平台建设及场景应用［J］.广播与电视技术，2021，48（08）：3237.

［7］许步扬，汪滟，崔贤浩，等.基于5G的自由视角交互直播视频方案的设计与实现［J］.广播与电视技术，2021，48（07）：1417.

［8］周淑仪.5G语境下传统媒体视频化布局与转型路径探讨［J］.新闻研究导刊，2021，12（13）：1719.

［9］熊凯莉.5G时代背景下互动视频发展现状研究及展望［J］.互联网天地，2021（05）：4045.

作者简介：马云龙（1980— ），男，汉族，天津人，本科，研究方向：数字媒体、视觉科技与应用。