4K超高清视频采集传输技术在5G平台中的运用

    郑革

    摘 要：近些年，随着网络传输技术的发展，超高清视频行业也实现了高速发展，在娱乐、监控等方面实现了广泛运用。5G技术的发展加速了4K超高清视频采集传输的速率，为4K超高清视频产业的发展提供了非常重要的技术支撑。基于此，本文就4K超高清视频采集传输技术在5G平台中的运用进行了探析。

    关键词：4K超高清;视频采集传输技术;5G平台

    超高清视频行业一直以来是一个独立的重要的领域，5G把这个领域同其他领域有机的联系起来，成为一个广泛的与我们的生活息息相关的广大的空间，5G摄像机的出现更是这个行业来了一个巨大的腾飞。

    1 超高清视频行业的发展历程

    在超高清视频行业领域，90年代初，设备都是有线视频传输设备，信号是模拟视频信号，而且所有设备都是进口的，我们生产不了成像设备摄像机等，直到90年代后期，我们才开始组装视频传输设备、摄像机等，但图像处理芯片全是进口的，主要是日本索尼夏普韩国三星等，我们只有外壳、线缆、灯板等配件，那时超高清视频行业设备价格高，一台设备几千元几百元，大部分利润都被国外公司赚走了，我们自己的企业只赚了可怜的加工费。这种状况维持了十几年，直到2010年前后，我们才开发出了自己的芯片，是华为的海思，没错是国产海思芯片，横空出世，颠覆了行业，使摄像机的价格降到了100多元，甚至几十元。在这一时期，超高清视频行业领域一直是有线模拟设备主导，但有线模拟设备有两个致命缺点，一是图像分辨率太低，最高1200线，相当40万像素。二是易受到干扰，因为是模拟信号，极易受到高频信号的干扰，使图像不清晰。有这两个缺点，满足不了社会的发展以及人民对美好生活的需求，因此注定会被淘汰的。在淘汰有线模拟摄像机的过程中，华为的海思芯片公司和海康威视强强联手，在极短的时间，三年左右，推出了100万、130万、200万像素的数字高清摄像机，而且价格极低，和有线模拟摄像机价格差不多，直接导致很多模拟摄像机厂家都关门倒闭，很多国外巨头，如松下、索尼、三星等，在有线模拟阶段，在我国内开设了很多工业园区，也纷纷撤离。整个超高清视频行业领域，成就了我们几个大的公司，如海康威视、大华等等，技术和市场都是我们的企业主导，市场占有率，国内企业从90年代初的0%达到90%以上，这个过程大约用了不到20年。这仅仅是开始，海康威视和大华相继又推出了300万、400万、500万、600万像素摄像机，4K800万也大规模应用，1000万像素都已经出来了，这个过程也就用了两年，真正体现了中国人的智慧，中国人的速度，也使超高清视频行业领域跑在了世界的前面，处在领先的位置。

    几乎同一时期，无线高清数字摄像机也开发出来了，无线数字高清摄像机又分为Wi-Fi无线高清摄像机和4G无线高清摄像机，由于网络的普及，无线网络的全覆盖，Wi-Fi无线数字高清摄像机得到迅猛的发展，它有很多优势，不用布线，安装简单，成本低，接上电源，连接到无线路由器上就能工作了，认为几乎家家都有无线路由器，所以Wi-Fi无线数字高清摄像机发展非常快，对超高清视频行业系统普及到家庭做出了贡献。

    有很多场合没有网络，没有Wi-Fi，但要监控，要远程监看，有线数字高清和Wi-Fi無线数字高清都做不到了，这时4G无线高清数字摄像机走进超高清视频行业的舞台，4G无线高清数字摄像机的出现解决了无网络、无Wi-Fi，甚至加上太阳能可以解决无电的情况下，实现远程监控，它提供了完美的解决方案，但由于4G自身的缺点，带宽低、速度慢、目前还做不到无偿使用，因此现阶段它仅用于一些特殊的领域，没有大规模的发展和普及，因此它目前只是在打基础，为迎接5G的到来积累经验，而5G的出现将解决4G的所有问题，5G无线数字摄像机不仅能取代4G，而且随着科技的发展，也会取代有线数字高清摄像机，并向其他行业融合发展，形成一个万物互联的5G时代。

    5G在传统的超高清视频行业系统中的应用，虽然5G数字高清摄像机现在还没有出现，但不会多久，随着5G的普及和发展，5G数字高清摄像机机会爆发式的增长，由于5G优势，它会和数字高清摄像机完美融合，解决了有线数字高清摄像机施工难、造价高、视频信号有延迟的难题，也解决了Wi-Fi无线摄像机稳定性差、容易掉线、图像延迟等问题，更是对4G无线数字摄像机的大提升，5G的带宽速率完美的实现了高清数字视频信号的传输，将来的超高清视频行业领域的发展方向是5G无线高清摄像机云存储云计算的大数据时代。安装极其简单，一台5G无线数字高清摄像机自带独一无二的二维码，插上电源，摄像机自动和云存储的平台联通，高清数字信号自动储存，通过云计算把人、车、物等等各类信息自动分类，形成大数据，供人们检索使用。只要一部手机，或其他有关设备，扫一扫摄像机上的二维码，云服务上的所有摄像机所储存的各类信息一目了然。

    比如，在5G之前，医疗超高清视频行业主要是有线数字高清监控，主要是监控记录医生在手术过程中的细节，通过回放视频，供教学科研学习使用，也通过有线网络供远程观摩学习，由于网络的延迟，看到的图像是滞后的，不是实时的，虽然延迟只有几秒甚至几微妙，但是人命关天，不能有一点含糊，所以进一步发展受到了限制，而5G的发展彻底改变了超高清视频行业在医疗领域的应用，它可以远程实时监控，远程控制，远程实时诊断医疗，甚至远程遥控手术都能做到，使这个行业的庸医受到极大的压力，弄不好会淘汰出局，而技术高超的医生会发挥更大的作用，通过远程医疗，省事、省力、快捷有效地为人们服务。

    2 5G背景下4K超高清视频采集传输技术的应用

    技术人员在构建4K超高清视频采集体系时，为保障其能够平稳运行，在设计初期需要通过以主体剖析与客体评估相结合的方式，来保证视频采集结果的无误。这就要求技术人员需要准确对视频流传输速度进行掌握，在发现问题时及时的制定对策并迅速解决，根据出现问题的原因进行深入剖析，确定传输故障出现的具体原因并记录整理，使视频流可以保证平稳的传输速度。

    2.1 对于HTTP/TCP协议传输性能的监测技术

    HTTP/TCP协议不仅是保护受众使用4K超高清视频可靠性的重要内容，同时也对保障视频流质量监测技术体系安全性起到关键作用。由于协议可以对损伤文件进行及时修复，所以在视频进行传输时如果出现损伤文件，用户协议就能够快速修复以保证视频传输效率。虽然修复文件需要耗费时间，但受众在下载文件时也需要一定的时间，因此在二者时间相抵的过程中，受众观看视频的效果与质量并不会受到很大的影响，所以HTTP/TCP协议能够对视频流传输效率与质量提供强而有力的保障。在当前我国4K超高清视频流传输技术迅猛发展的时代背景下，受众在观看视频时基本不会出现卡顿的情况，只有在跳转下个视频播放时会出现很短的缓冲停顿，因此视觉体验获得飞的提升。由于网络视频传输文件受损情况，与超高清视频流的传输质量之间没有直接联系，所以需要技术人员进行对传统视频监测手段创新，才能更好监测视频传输质量，从而保障传输状态的平稳运行。这就要求技术人员需要依据4K超高清视频流传输过程的具体分析与特性，在多种评定指标的引导下，建立更高的监测体系，其中各项指标主要分为以下内容：首先，加强对下载吞吐率的重视作为评价指标。其次，以TCP重复包数、失序包、重置数、重传包比率以及低窗口包数为评价指标。再次，利用重传包进行差错恢复，减少网络丢包比率作为评价指标。最后，当客户端出现性能问题时，窗口会出现报文限值变低的情况，要求技术人员降低媒体流输送频率，以报文窗口限值为评价指标，从而有效保障4K超高清视频流的傳输质量。

    2.2 CDN服务器性能的监测技术

    笔者进行超高清视频采集传输技术的探究时，发现传输质量与CDN服务器位置二者间存在着重要联系。例如技术人员将CDN服务器放置于机顶盒周围时，IP网络视频流传输质量非常高，且传输效率也会明显加快，反之将二者距离安排较远时，则会对IP网络产生不小的影响。这就要求技术人员在选择CDN服务器位置时，尽量将其安置在机顶盒周围，来保证视频流的传输效率与质量，同时技术人员为保证视频流传输质量，也要依据机顶盒性能的实际需要，对CDN服务器进行相应的相应操作设置。因此CDN服务器性能的高低，会对机顶盒的实际要求带来重要影响，所以技术人员为保证4K超高清视频流传输速度，需要对CDN服务器的具体性能进行详细的了解与掌握，才能有效提升其传输速度。

    2.3 优化技术

    笔者对4K超高清视频流传输质量进行大量研究后发现，只有构建完善且合理的监测体系，才能有效维护视频传输效率的稳定性，才能使视频质量监测技术得到更好的应用与发展。所以技术人员需要掌握机顶盒中服务质量（QoS）软探针的性能，通过故障模拟观察反应，确定其指标的实际性能，以提高受众观看视频时的实际体验。

    3 5G未来的发展趋势与展望

    5G未来的发展是无法想象的，它实现了物物的实时连接，区块链也以5G为基础，为超高清视频行业系统的应用插上了翅膀，超高清视频行业系统的发展，只会向更高清更实时的方向发展，这就需要图像的传送当中，需求更大的带宽和更高的速率，5G有效地解决了这个问题，使很多不相关的行业、领域、人、车、物等等，通过5G连接在一起，成为一个更大更广泛的领域。5G我们已经引领世界，按照中国人的智慧，中国人的速度，我们只会越来越先进，同时会引导其他各行各业迅猛发展，在超高清视频行业、自动驾驶、在远程医疗、在网络教学等等领域都发展到世界领先水平，那时我们的国家就会成为世界上最强大的国家，我们的人民会成为世界上最幸福的人民。

    4 结语

    综上所述，由于4K超高清视频的迅猛发展，视频运营商对其质量监测技术也给予了更多关注。这就需要相关技术人员能够在意识到4K超高清传输质量监控重要性的同时，重视监测技术的应用途径，并能够结合实际情况对其进行优化，以保证在带给受众更好视频观看体验的过程中，推动我国视频行业技术领域未来的长足发展。

    参考文献：

    [1]齐翼，尹利.4K超高清视频采集传输在5G平台的应用[J].现代电视技术，2019，214（04）：99-100.