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解读首个5G+8K超高清国产化白皮书发布

来源:爱游戏体育登录平台    发布时间:2023-12-09 13:35:20

10月14日,中国超高清视频产业联盟(CUVA)内容供给组代表发布了国内首个“5G+8K超高清国产化白皮书”,整理了“5G+8K”超高清端到端产业链的国产化状况,并在技术、标准、政策支持、落地方面

详细介绍

  10月14日,中国超高清视频产业联盟(CUVA)内容供给组代表发布了国内首个“5G+8K超高清国产化白皮书”,整理了“5G+8K”超高清端到端产业链的国产化状况,并在技术、标准、政策支持、落地方面和产业面临的问题等方面都给出了详细的指引。

  随着网络速度的提升,网络主体内容从2G时代的文字、3G时代的图片逐步过渡为4G时代的视频,可视化逐步提升,预计未来个人消费者网络流量的80%以上和行业应用流量的70%以上都将是视频数据,视频产业将成为体量庞大的基础产业,随着5G建设推进+国家政策支持,视频超高清化是产业升级和用户侧需求提升的必然结果,为未来产业高质量发展大趋势。

  超高清市场发展空间广阔,预计2022年我国超高清视频产业总体规模将超过4万亿元。随着5G、物联网等兴起,屏幕慢慢的变成了数据连接重要入口,同时,超高清视频应用为5G时代在2C端落地的重要应用之一,目前4K产业生态体系基本完善,8K关键技术产品研制和产业化取得突破。随着超高清视频应用的落地,超高清视频应用有望逆向促进5G用户的迅速增加,增加运营商5G运营收入,形成以应用促进5G,5G促进应用的良性循环,为其他应用落地奠定基础。

  根据Cisco预测,2022年视频流量的全球网络流量占比为82%,年复合增长率达到33%,其中网络直播视频占比有望从2017年的5%增长到2022年的17%。在移动端,随着移动网络速度的提升,移动数据流量增长更明显,预计从2017年至2022年,移动数据有望增长7倍,其中,移动视频充分受益于网络速度提升,移动视频数据从2017至2022有望增长9倍,移动视频在移动数据流量的占比将由2017年的59%增长到2022年的79%。

  视频逐步成为用户获取信息的主要方式,信息视频化有望成为产业趋势。随网络速度的提升,网络主体内容从2G时代的文字、3G时代的图片逐步过渡为4G时代的视频,可视化逐步提升,预计未来个人消费者网络流量的80%以上和行业应用流量的70%以上都将是视频数据,视频产业将成为体量庞大的基础产业。

  像素密度为单位体积屏幕显示的像素数量。单位体积像素数量越多,分辨率越高,画面约精细,相同屏幕所能展示信息越多。iPhone4发布时提出视网膜屏幕概念,即屏幕分辨率超过326像素/英寸(ppi)。随屏幕制造工艺提升,屏幕像素密度率也逐步提升,目前已经有多款像素密度高达441 ppi或更高的超极屏。

  显示分辨率为屏幕所能显示的像素数量,屏幕分辨率除以屏幕面积等于像素密度。标清类屏幕能够显示480*320或640*480像素,高清类屏幕能够显示1024*720或1920*1080像素;超高清4K屏幕能够显示3840*2160像素,超高清8K屏幕能够显示7680*4320像素。目前8K电视终端最低零售价已低于5000元,销售占比有望迅速提升,部分手机终端已经采用超高清4K屏幕,并支持8K视频拍摄,终端已经实现了超高清接入的产业条件。

  终端:终端为用户呈现最终效果,是超高清产业链升级的基础,终端如果不足以满足4K、8K分辨率的硬件要求,上游产业链发展将无法传输到用户的体验。随着终端分辨率逐渐上升,体积逐渐变大,屏幕成本逐渐降低,4K、8K终端已经具备商业化基础。

  传输端:5G网络和宽带速率的提升能够支撑超高清网络传输所需的带宽。目前部分城市慢慢的开始5G+固网“双千兆”的建设,信息基础设施布局逐步完善。

  用户侧:超高清的提升不单单是分辨率的提升,而是分辨率、动态范围、帧率、音频、色域、色深六维技术的全面提升,能够给用户呈现更多细节,浸入感更强,能带来新的颠覆性体验。

  5G:截止9月底,国内5G基站建设数量已超越60万个,多个城市已经超额完成全年建设指标。在政策端,以G建设为主体的新基建政策获中央定调,5G建设成为后疫情时代经济恢复的重要推手。工信部副部长刘烈宏表示,未来3年,5G仍将处于“导入期”,需保持定力,稳扎稳打,坚持适度超前的5G建设节奏,形成“以建促用”的良性模式。

  超高清:在超高清领域,自2019年2月份,工信部、广电总局、央广总台联合印发《超高清视频产业高质量发展行动计划(2019-2022年)》,获高层定调,明确了按“4K先行、兼顾8K”的总体技术路线,超高清领域获得政策密集倾斜,各省市纷纷出台超高清视频产业政策。

  5G、物联网、大数据、人工智能引领的未来世界,屏幕慢慢的变成了连接的重要入口,而8K视频是连接的重要标杆场景,以此来实现通信、广电、影视、教育、医疗等各行业、各领域的深入连接,探索5G智联万物,所以,5G+8K相关设备及系统的信息安全与供应链安全已经上升到了新的高度,国产化替代是大势所趋。

  5G的普及将加速8K影像应用落地进度。5G将是8K视频应用得以大幅度的增加的重要的条件。5G的峰值速率能够达到20Gbps,同时每平方公里可链接设备数超过100万,链接延迟仅为1毫秒。5G这种低延迟、高带宽的特性更像是8K视频传输的高速公路。

  超高清视频在未来具备广泛的应用场景,伴随着8K视频技术的成熟和相应产业链的完善,超高清视频有望跟AI、VR、互动、全息投影相结合:

  B端:超高清视频有望在医疗、安防、工业控制和精密制造等领域得到普遍应用。

  8k相对于4k技术优势显著,可提供更多可能的落地场景和使用者真实的体验,在智慧城市、高速公路,机场、火车站等场景中将得到更大的发挥。

  影视娱乐:是8K最先商用化落地的领域之一,在体育赛事8K直播中,更多运动细节的呈现为教练修正运动员技术动作提供了有力的支持。8K的出现对于IMAX的巨幕来说,会带来对整个用户更好的体验,是未来发展方向。

  医学领域:8K影像技术将为更深层的微创手术提供技术上的支持,带动智能化医疗设施的整体升级;除了微创手术的内窥镜显示、CT读片显示,在未来5G时代,远程医疗更需要精准的细节显示。

  安防监控领域:8K画面丰富的细节可以让各个部门进行信息共享,同一个场景下,不用为了看清不一样的区域而架设多台摄像机,节约投资所需成本。除此之外,8K技术还将应用于警用微观取证以及防盗监控,用精细的图像数据助力提高破案率。

  5G+8K超高清视频产业链环节较多,主要由视频采集、视频制作、网络传输与分发、终端呈现、内容供给、辅助支撑等多个环节构成。在超高清视频产业链的发展过程中,一方面会加速摄像机、编/解码器、视频编辑系统、投影仪等诸多产业环节的更新换代,另一方面也会催生5G检测仪、8K运营支撑系统、8K检测系统等新的产业环节的发展。

  在8K的各种应用场景中,能够借助5G+8K技术提高经营生产效率、减少相关成本的B端生产环节,有望率先发展,云视频会议便是8K在应用初期最有望落地的应用之一。

  视频会议与实地会议:超高清视频技术蒸蒸日上,使得视频画面与现实画面之间的差距逐步缩小,视频画面传达给用户的线K的发展培育了视频会议的温床,视频会议的用户接受度正在慢慢地提高;传统实地出差不止要花费机票、酒店等大量金钱,更是在往返途中耗费了大量时间。而视频会议室的搭建只需要一次性购买摄像机、麦克风阵列、大尺寸屏幕等硬件及相应付费软件即可,据粗略估计,目前搭建一个50~100人的会议室成本约在1w~1.5w之间;视频会议不仅大幅节约了资金与时间成本,更能有效地促进信息沟通。视频会议凭借其便捷性的特点,能轻松实现人员之间随时随地的沟通,极大地提高了生产效率。

  专网视频与云视频:两者最大的区别就在于专网视频的算力分布在硬件终端,而云视频的算力集中在云上。

  现在,码流伴随着视频画质的提高而快速地增长、参会终端也逐渐增加,日益庞大的数据流对于算力提出了非常高的要求。传统专网视频依靠MCU提供的算力已经很难满足4K/8K的要求,而大量增加MCU数量或提高MCU硬件性能需要耗费大量资金;相对而言,云视频会议通过借助云端算力,用户只要消耗极少的资金部署简单的终端设备,便能够轻松的享受高质量的视频服务;此外,云视频还具备便捷性、灵活性、可扩展性等一系列优点,能够随时随地展开视频会议,灵活满足了多种不同的应用场景。

  未来国内云视频市场有望在以无人机、机器人为代表的新终端领域和以智慧屏、可穿戴设备、VR为代表的新显示领域发力,此外国内云视频还有望打开一系列垂直市场及海外市场。

  伴随技术进步及产业链完善,云视频市场将逐步打开直播、硬件产品及API新应用等市场,而雪亮工程、教育行业、党建和医疗行业的视频话进程也将带动视讯市场快速地发展。

  云视频市场主要包含云视频硬件和云视频软件两大类产品,其中海外云视频市场中软件与硬件之比约为3:7,国内软硬件之比约为2:8,随着云视频的高速发展,云视频硬件将大幅受益。一方面,传统的摄像机不能够满足4K/8K超高清视频的需求,摄像机/投影仪市场有望伴随技术进步迎来更新换代潮,向专业的4K/8K超高清方向迈进;另一方面,超高清时代的到来也势必会催生会议室专用大尺寸显示屏等产品的问世,超高清云视频作为一种新生事物,需要具备模块化、易操作性、高清晰度等特定功能的大尺寸屏幕来与之适配,而这也将会催生会议室专用的大尺寸显示屏等市场。

  视频编解码标准为视频领域的底层标准,核心解决的问是如何把“大象放入冰箱”的问题。拍摄的视频数据通过压缩编码将初始视频文件压缩,存储并传输,这接收端通过解码还原。在国产化方面,我国制定了具备自主知识产权的AVS和AVS2两代国家标准,且于2019年完成了AVS3的起草工作。

  在视频编解码技术方面,目前业界的技术路线主要是CPU、FPGA/ASIC、CPU+GPU三种架构。境内企业基本采用CPU或FPGA/ASIC方案,境外企业三种方案均有,但采用CPU+GPU方案的厂家较少,因为CPU+GPU方案需要对整个编码流水线进行大幅重构,以充分的利用CPU 和GPU 不同算力的特性,对编转码整体技术需要有极其深入的理解。当虹科技依托CPU+GPU架构,在国内AVS标准加持下,助力超高清国产化。

  8K与4K并不是简单取代关系,在超高清视频慢慢地发展的进程中,4K/8K依托各自的特点将会在不相同的领域里衍生出丰富的应用场景。相对而言,8K在大尺寸屏幕观看、对临场感/沉浸感要求更高、对追求极致视听感受等场景方面有着更强的优势,有望率先形成应用场景,如8K影院、大型8K直播、8K点播等。

  数据量过大是8K视频生产的核心问题,压缩处理后的8K视频码率约300Mbps,原始素材每分钟容量约200GB。超高清视频向存储系统提出了非常严苛的要求,一般来说需要配置PB 级的存储设备才可能有效保证视频生产正常进行。

  8K超高清后期制作对存储性能的要求提高。视频后期制作面临超高码率、多层多轨道编辑、存储资源共享并发访问等业务场景,对存储读写带宽需求提出了极高的要求;应对超高清视频的存储设备应当具备高带宽、低延迟、按需扩展的海量存储、高安全、和高可用等多重优越性能。

  CDN通过建立超高清内容分发平台提供服务,可应用于个人或家庭电视、VR直播或点播的观影体验,主要场景包括现场直播生产服务场景和广域网8K直播场景。全球CDN市场迎来爆发增长,CDN市场在受到视频、游戏以及移动终端等市场的爆发式增长的刺激下进入快速地发展的道路。

  超高清视频CDN需要具备极致的服务能力,包括超高清视频的大数据量传输需求和零卡顿、零花屏、零等待等的服务体验。具备的基础性能指标包括:80~200Mbps的超高清视频码率,300Mbps的端到端带宽及小于20ms的传输网络时延。其中有望促进CDN的发展和边缘侧数据中心的发展。

  目前,8K超高清视频尚在发展的初期,依旧在核心元器件、相应标准体系及商业环境等方面面临着一系列的问题,后续我们已应该使用政策、引导等积极手段积极培育8K超高清视频,努力促进超高清视频产业链的大发展。

  目前,8K超高清视频产业链中多个环节的部分关键元器件均来自于海外,整体全链路推荐面临严重问题。尤其是在8K编解码芯片方面,若采用我国自主知识产权AVS3标准或面临量产问题;若采用国际视频编码标准强行推进,则有可能造成未来市场8K规格不统一的问题。

  我国8K超高清在多个环节中依旧缺乏统一的标准,对于帧率、码率、HDR等细节仍存在争议。此外,国内超高清技术领域的厂家与人才较少,在客观上对标准的出台形成障碍,而标准的不完整也进一步导致了各环节设备测试认证体系的缺失,导致国内企业在8K超高清投入方面持谨慎态度,制约了产业的快速发展。

  目前8K超高清尚处于产品早期研发及小规模量产阶段,尚未有明确规模化商业需求产生,8K超高清依旧面临成本高昂及内容方投入积极性低的局面。建议措施

  梳理、攻克8K超高清全产业链的关键技术,支持各环节的研发与产业化,鼓励拥有4K超高清技术的公司进行8K研发技术,鼓励芯片公司进行AVS3编解码芯片的研制和产业化。借鉴各地超高清视频领域的协同模式,率先打造8K超高清产业应用创新协同中心。

  充分的发挥各协会、联盟的组织作用,整合高校、科研院等资源,加速完善8K超高清产业标准体系。制定菜鸡、制作、运输、运营、终端等全链路的技术规格规范、接口规范,加紧4K到8K的扩展,鼓励4K评测机构开展8K评测。

  夯实源有示范落地,积极创新新业态。充分发挥赛事的引领作用,重点推进2022年北京冬奥会和杭州亚运会的5G+8K全流程验证示范及应用创新。考虑在大型活动的重点场馆建设8K直播平台,鼓励有4K超高清的电视台和运营商优先开展短路径大型事件8K直播,鼓励城市和高速户外大屏有限采用8K以上规格。(校对:Andy)

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