多场景8K视频实时传输方法及系统

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，及特定的多场景应用，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，本文将论述多场景实时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

本方案涉及多场景实时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。

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。

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，即多机位画面实时传输到云端，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。

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。

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。

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。

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。

图6 显示效果图

显示终端的实现流程如图7 所示。

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。