6G技术将如何赋能未来电视?

DVBCN注意到,先前在2024全球6G技术大会上,未来移动通信论坛已发布了《“6G+未来电视”视频应用场景需求与技术解析》白皮书。白皮书参与单位及人员包括广播电视科学研究院张宇、中国传媒大学媒体融合与传播国重实验室林涛等在内。

白皮书中提到,随着移动通信技术的进一步发展,下一代移动通信技术6G概念推出与更多应用场景的需求涌现,“更大带宽”、“更低延时”的技术迭代升级和超高清8K、沉浸式交互式视频体验应用开发,推动了VR/XR与3D立体呈现等新的终端体验的快速发展。广大用户也将充分享受到新技术、新终端升级带来的全新视听和感观体验。

6G技术将如何赋能未来电视?-DVBCN

IMT-2030的六大场景和四大原则

广电总局等多部委从2023年开始推动中国面向“未来电视”的发展规划,“电视”这一概念将不再局限于传统平面电视这一单一平台,户外大屏、手机/PAD等移动互联网终端、VR/AR等交互式头显终端、新一代3D立体呈现终端(包括3D LED屏幕,应用裸眼3D技术的手机和PAD等)乃至一些还在开发中尚未面世的新型视频终端载体,都将成为“未来电视”理念中的“电视”内容传播载体。

该本白皮书主要针对于“未来电视“所涉及场景中对于多重直播应用的特点、技术需求、建议解决方案,以及与6G技术和应用场景如何更紧密结合,实现更多创新型的内容直播、体验及跨行业应用解决方案提供相关建议和参考。

6G网络的峰值传输速率将达到100Gbps以上,大幅超过了5G网络的10Gbps,理论上通信时延仅为0.1毫秒,也只有5G的十分之一。这样的技术规格,即使是用于专业超高清4K/8K广电视频制作领域,已经能够达到有线无压缩传输的技术规格,理论上可以大幅降低过去由于视频信号深度压缩带来的编解码延时,所以实际发生的延时总量(链路+处理)也将大大降低,过去无线传输所带来的时延影响对专业化制作带来的不便,也将从根本解决,同时也为更多的视频应用创新带来了可能。

目前围绕视频应用场景,白皮书认为在6G阶段,在原有的5G+4K/8K超高清技术结合基础之上,裸眼3D的应用以及VR/XR等场景随着新终端不断升级将迎来新的爆发增长机会。

1)“未来电视”的概念与发展趋势

“未来电视”是一个广义的视听概念,它代表着视听产业的未来发展趋势。它不止于电视,是新的理念模式,是系统性、革命性的迭代升级。其中的主要特征包括:呈现方式多样化、视听体验沉浸化、应用场景全景化、服务形态智慧化、服务供给协同化。

其中,呈现方式多样化表示,呈现载体不限于电视机,可能是生活中随处可见的各种显示介质,包括各种手持终端、可穿戴设备、室外大屏等各类显示载体;

视听体验沉浸化,包括超高清、沉浸式、三维声、VR/AR、MR、XR、互动视频、自由视角、立体3D、全息成像等多种体验方式,观众可以自由选择视听服务。

应用场景全景化希望实现在生活中需要视听的各种场景中应用,全方位融入群众的数字生活。

服务形态智慧化则考虑将实现现实世界和虚拟世界的紧密融合,节目内容自由选择、实时交互、需求定制、智慧分发,高度人性化,将带来丰富的互动体验,满足消费者多层次需求。

服务供给协同化,“未来电视”将带动行业上下、内外大协同、大融合,形成网络互联、业务互通、数据共享的全新制播体系、服务体系和管理体系。

2)未来电视对6G移动网络的需求

在“未来电视”应用场景中,前端制作域所需的实时数据处理和传输量级是远远大于用户接收和观看需求的。由于广电级别视音频信号制作对于信号质量和传输处理延时都有极高要求,过往在现场转播系统中,基本都是采用非压缩视频信号规格,其10bit 4:2:2标准下的高清50i、高清50P、4K 50P和8K 50P的信号数据码率分别达到1.5Gbps、3Gbps、12Gbps、48Gbps。

如此大的数据量对于无线传输来说,在6G时代以前,无论是5G还是微波等,都不可能满足,所以就必须使用高压缩编解码流程来降低数据量以便传输,而这样的代价除了图像质量下降之外,还有就是会额外增加高压缩复杂处理算法所带来的编解码处理延时,从而导致为了使用 5G 无线网络进行传输,所产生的实际延时总量可能远远超出了理论值或者理想预期。

6G移动网络所带来的实际用户体验速率指标,大于1Gbps,也就意味着,无需采用复杂高压缩编码,特别是针对大数据量的4K乃至8K视频,采用10:1左右的前压缩比,将实际数据量降低到1.2Gbps和4.8Gbps这个量级,如JPEG-XS前压缩编码方式,就可以兼顾高质量图像和高编码效率,同样带来更低的编码延时。

JPEG-XS是JPEG国际委员会制定的新国际标准,该标准可在低压缩比的场景下,实现视觉无损压缩。JPEG-XS是一种采用ST 2110-22标准基于小波算法的帧内浅压缩编码算法,可以支持到16bit精度,120FPS,8K分辨率。JPEG-XS编码复杂度低、硬件平台亲和性强,现有硬件平台都可以高效支持,同时JPEG-XS主要在帧内进行编码,不执行时间维度方面的预测,虽然压缩比例不会很大,但会极大降低时延。

这些优势可以提升制作过程中的编辑效率,降低传输过程中8K文件数据量太大导致的一些问题(8K无压缩处理所需的12-SDIx4接口或100G IP流等),可以将8K视频以10G带宽下传输,具备高性能和高稳定性及多层实时编辑能力。

可以说,如果在确定传输稳定、可靠的前提下,6G+4K/8K JPEG-XS的组合方案,对于高级别的专业现场制作要求,相比于过去微波传输等无线信号传输解决方案,已经有了质变,同时将有线和无线机位的画质差距无限拉近,甚至可以达到差别忽略不计,同时也为轻量化制播系统设计和更多的特种应用无线拍摄场景提供了更多的创作可能性。

在ITU定义的6G场景中,未来电视属于沉浸式通信(Immersive Communication)这一应用场景,也是5G eMBB的衍生场景。可以预期,在6G时代,随着网络速率的提升和传输时延的优化,包括8K直播等应用未来电视将会得到更好的应用。

对于“未来电视”的后端用户应用场景需求,6G无线网络带宽能力的大幅提升,同样可以进一步降低终端侧对于8K、3D、VR、XR等高码率数据流的解码和处理压力,对于8K分辨率超高清视频、8K 2D和3D VR视频、4K 3D视频等,乃至未来更高分辨率标准的2D/3D/VR 等视频内容,其数据量均数倍于常规的4K 50P视频,如果采用H.265高压缩编码如将8K 50P视频压缩到100Mbps左右,虽然可以控制在5G用户体验速率范围,但对于终端侧的硬件解码能力同样有很高的要求,虽然数据量看似不大,但编解码的负荷导致了硬件性能和成本增长,并不利于实际的内容传播和普及。

同样,在3D和VR场景中进行交互式体验,对于低延时有很高的要求,6G带来的更低延时和高码率有助于数据处理复杂度的降低,都可以更好的支持更多复杂交互场景的设计开发。

总之,6G移动通信可以支持用户侧的互联网视频编解码可以在压缩率、处理算力和效率、延时量、数据量与最终效果等方面,重新选择新的平衡点,实现更小的最终效果妥协,为观众创造更理想的视听体验。

最后在总结中指出

如果说5G无线通信助推了超高清视频应用、VR等场景的快速普及和技术升级发展,那么6G则将在此基础上,进一步放大和拓展,基于新型终端(新一代高清晰VR头显终端、裸眼3D显示终端等),为观众带来更强的沉浸式视听体验。

“未来电视”是基于不同的终端载体,采用多种创作手段和制作技术,满足观众不同类型的体验需求和更自由的选择,而沉浸式、临场感又是视听感受的终极目标。

6G技术和沉浸式通信场景的引入和加持,就如同高动态范围HDR和宽色域技术WCG赋能于超高清技术一样,为视听体验的技术升级插上了翅膀,将原有链路的瓶颈打开,将带来无限可能。

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