华为5G超高清直播解决方案

2020-09-26

  自2019年10月31日工信部联合三大运营商宣布5G正式商用以来,运营商的5G签约用户数迅速增加。而在业务发展之初,运营商5G套餐主要还是以提供更高性价比流量来吸引用户,其他内容则以4G时代流行的爱奇艺、腾讯视频等传统视频套餐为主。缺乏创新应用,将在一定程度上抑制用户更换新机、开通新套餐的热情。因此,如何更好地创造并引入适应5G网络的新业务场景,呈现出5G 2C的独到价值,牵引用户由4G向5G迁移,将是从业者需要深入思考的问题。

  由于5G eMBB已经成熟,所以大带宽的超高清视频业务将是率先驱动5G网络向前发展的“原动力”。根据应用场景的不同,超高清业务呈现出三大发展方向。

  目前,互联网视频直播主打速率已达8Mbps,甚至有宣称高达20Mbps的极清业务。这说明在需求的拉动下,超高清市场正朝着更高清晰度、更高速率的方向发展。而为手机提供的视频由1080P升级为4K,则是在清晰化方向上的一次重大提升。尽管手机屏幕本身只有1080P或2K,但4K视频因其携带了更为丰富的信息,能够通过放大等功能为用户展示出更为精彩的细节,从而带来类似高清晰图片细节缩放的体验。例如,用户用手机观看足球赛时,可以先看整体视频画面,然后再利用缩放功能追踪某位球员,进一步观看其动作细节。

  典型应用包括多视角、自由视角、VR多视角等。多视角业务指在节目播出时,为用户推送多路视角信号,让用户根据自己的需要灵活选择,进而获得个性化观影体验。自由视角则是在节目播出时,向用户提供环绕整个场地(比如赛场、舞台等)的任意角度视频信息,供用户以旋转切换的方式任意观看。VR多视角则是结合VR全景信息,通过在数字世界中叠加辅助信息虚拟屏幕(比如球场上球员统计信息、舞台上的歌手个人信息等)的方式,提升用户观看VR视频的体验。这几种业务的特点都是向用户提供了多维的交互方式,让视频业务观看进入全新的交互时代。

  该服务通过5G加持,提供更高效的超高清内容供应端服务。包括能够自由走动跟拍超高清视频的5G背包;能够在空中实现超高清回传的5G无人机;能够实现5G远程切换,极大提升内容制作便携性的云导播、云非编;将2D视频转换为3D视频并提供给VR用户的2D转3D服务;通过云端提升超高清分辨率的“云超分”等应用。

  丰富的超高清视频业务场景与5G结合,将大幅提升赛事、综艺、大型活动等直播业务的用户体验,培养用户在5G时代2C场景下的使用习惯。

  2019年11月29日,“2019国际乒联男子乒乓球世界杯”在成都拉开帷幕。华为与中国联通、中国体育等伙伴合作,将包含自由视角在内的5G超高清多场景直播业务呈现在用户面前。

  众所周知,乒乓球比赛是一项在相对小的区域中,由双方选手进行的对抗激烈、节奏极快的比赛。为避免电视观众的头部跟随球体来回摆动,比赛进行中往往会固定一个镜头做整体性拍摄;比赛间歇,再以特写回放的方式进行细节捕捉。不过,由于赛事进展节奏极快,短暂的间歇时间很难充分展示乒乓球大师们的球拍挥舞、腕部摆动、旋切配合等技术细节。

  本次直播通过自由视角结合自由缩放(即全景4K视角)刚好能够弥补这个遗憾:当观众想看选手们剑拔弩张的对峙场面时,可以选择垂直于球台的视角观看;当观众想观看某选手的正面时,又可选择面对他的视角;如果还想进一步研究选手翻腕或切球的细微动作,可以通过自由缩放功能放大比赛画面。其中,4K超高清场馆全景画面呈现,让用户能够身临其境地感受赛场氛围。通过手指控制画面即可自由放大缩小,实时观看场馆中每一个角落的细微画面。

  针对本次赛事,华为为自由视角业务提供了端到端自研解决方案,覆盖前端拍摄、现场预处理、边缘计算、视频平台及CDN分发、手机与机顶盒终端等各个环节,并对关键环节进行了深度优化。

  在前端拍摄环节,华为与中国联通在现场连续部署多台摄像机,对比赛实况进行全程摄像,用作直播原始素材。

  在现场预处理环节,当获取多路摄像头拍摄的视频信号后,华为的现场设备将首先对多路视频内容进行时间同步处理,将视频间时间进度误差缩小到毫秒级;其次,通过智能算法自动对多路画面聚焦的中心点进行微调,以便用户在多个视角间平滑旋转切换时,始终能精确聚焦到一个旋转中轴,实现旋转时画面“不跳”;最后,系统将多路视频按自由视角所需要的格式编码后进行回传。

  在边缘计算环节,就近部署的边缘设备结合AI算法,对多路摄像机画面进行虚拟倍增处理。

  例如,现场虽然只部署了20台摄像机,但经过虚拟倍增技术处理后,就能模拟出40台甚至更多台摄像机拍摄的效果。这样,用户侧将获得更为连贯的视频旋转切换体验。

  在“视频云服务﹢CDN”环节,华为引入了DASH小分片技术,以提升系统对切换、播放等请求响应的及时性和敏捷性。

  在终端环节,华为协同中国联通,在沃视频App客户端与机顶盒端同时集成兼容自由视角操控、媒体处理的自由视角模块,令普通用户参与互动时更为轻松。

  VR视角,采用了3部VR摄像机覆盖乒乓球桌上的每一个细节,打造线上沉浸式“第二比赛现场”。通过VR头盔或手机屏幕,用户就如同运动员一般身临其境。

  多视角,可满足用户对于演播室、观众席、休息区以及其他比赛场地等精彩周边场景的实时画面的观看需求。周边视角可任意切换,原画面仍可同时观看,用户将不会错过现场的每一个变化。

  通过自由视角、自由缩放、多视角、VR超高清多场景,用户不再像过去那样被单一视角“框住”,而是可以实现多角度、大小屏同时观看,并且在观看直播过程中可以任意切换全新视角,获得全新的观看体验。在大带宽、低时延的5G助力下,用户将能够随时随地更好、更快、更流畅地获取超高清多场景业务,享受到5G时代的全新乐趣。