【摘要】 5G时代，融媒体传播报道的直播化趋势愈加明显，对融媒体演播室系统提出了更高的技术融合要求。我们以江西广播电视台120平米融媒体演播室为依托，充分融合5G、AI、虚拟、8K超高清等技术，通过全媒体汇聚、全媒体制作、全媒体发布，为融媒体直播提供了量身定制的技术解决方案，提升了节目生产的可靠性、时效性、移动性、便捷性、开放性。
【关键词】 5G AI 虚拟 8K 融媒体 直播 演播室
第五代移动通信技术（5t h g e n e r a t i o n mobile network），即5G，是数字蜂窝移动通信技术的最新发展，具有Gbps量级的双向高速率、 ms级的低延时、每平方公里百万级别的超大容量。如图1所示，与4G通信技术相比，5G各关键性能均有质的飞跃。
图1 5G与4G通信技术关键性能指标对比
自2019年11月正式商用以来，我国5G发展驶入了快车道。在过去的一年里，全国已累计开通5G基站69万个，基本实现地市级的5G网络覆盖。与此同时，5G技术在医疗、教育、健康、游戏等行业中的融合应用也在深度拓展，产业协同加速推进，5G正迅速地改变着人们的生产生活。
中国广电获颁第四张5G牌照，标志着广电行业的5G时代正式拉开帷幕。根据总局有关融媒体演播室系统的建设标准，我们以江西广播电视台120平米演播室为依托，在5G移动互联网、虚拟、 8K超高清大屏等前沿技术的融合应用上进行了有益探索，为融媒体节目的生产传播提供了量身定制的技术解决方案。
需求分析
在演播室系统设计过程中，我们广泛征集了栏目及新媒体工作室的意见想法，着重分析了5G时代融媒体直播报道和节目生产的需求。
直播分发：每天有2场新闻直播，每场有不少于3次现场连线。新闻栏目强烈希望开通突发新闻的融媒体直播，充分融合大屏和小屏。产业部门迫切需要开启商业项目的融媒体直播，满足客户推广愿望。随着5G普及，节目部门有使用5G直播背包、5G手机、VR全景相机等最新技术装备进行直播的强烈愿望。
节目生产：演播室需具备直播和录制、坐播和站播、固定和活动、点评和访谈等传统电视节目的制作能力，并可通过8K大屏、点评互动、 AI机器人摇臂、虚拟现实等多种制作技术，呈现全媒体、交互式、虚拟化、纯竖屏的演播室播报 效果。
系统架构的设计与创新
120平米演播室设计为4讯道高清直播演播室，具有直播中的备份能力，视频主通道为切换台输出，备通道为矩阵输出，信号经加嵌、延时等必要处理后，最后分发至收录设备、播出部、新媒体推流服务器、媒资系统等。
在移动通讯技术兴起之前，直播信号传输主要依靠电视转播卫星和通讯光缆，只能定点传输。 4G时代，便携式直播背包多卡聚合的移动传输方式逐渐普及。5G时代，我们认为通过便携式直播背包或手机传输将是最便捷高效的传输方式。
因此，我们将系统中原有4G信号通道的数量扩展至两倍，并适当增加了EXT信号通道，必要时可通过总控中心调取台内其它演播室和机房接收的5G回传信号。由于卫星、光纤传输方式具有安全稳定且不受新闻现场运营商网络覆盖限制的优点，系统仍然保留了1路卫星和1路光纤信号通道。
为最大程度地发挥演播室在节目生产中的优势，适应新闻现场信号传输易受基站覆盖、终端数量影响的特点，满足同时段多场活动并发直播的需求，我们将4G（5G）便携式直播背包、5G手机、一体机、推流服务器等融媒体直播设备整合，组建了一个独立于演播室传统基带信号系统的IP化微系统，并通过编解码器（I/O板卡）与基带信号系统互联互通，如图2所示。
图2 IP化微系统
便携式直播背包、手机等回传的活动现场信号，既可经过解码器接入传统基带信号系统切换制作，也可不经过解码器，直接聚合发送到推流服务器或第三方云平台，通过推流服务器或云平台切换后完成直播推流，解决了多场活动并发直播时传统基带系统的设备、通道占用冲突，并发直播数量理论上只受演播室出口带宽的限制。
我们还可以通过解码器或服务器的视频板卡，随时将网络上公共流媒体直播信号接入基带系统，极大地拓展了系统的信号来源。
为方便融媒体直播，我们在演播室工位布置上也做了一些相应的调整和优化。除主切换工位外，我们还在导控台的右边布置了2个独立的融媒体导播工位，并在电视墙画面分割上将相关信号相对集中地规划在融媒体导播工位一侧。融媒体导播使用耳机监听，与主切换共享电视墙监看，也可通过推流服务器软件监看。
图3 虚拟及竖屏区
舞美制景的设计与创新
手机早已超越广播电视，成为新闻传播的主要方式。为满足手机竖屏融媒体节目生产需求，我们在演播室舞美制景上做出了一些大胆的设计：除传统的新闻坐播和站播区外，重新设计了虚拟抠像区和融媒体竖屏站播区，如图3所示。
虚拟抠像区以绿厢为主体，通过AI机器人摇臂、VR全景相机、虚拟演播室系统，实现交互性、沉浸式、虚拟化融媒体节目的直播和制作。
AI机器人摇臂配置有高精度虚拟传感组件，具有智能化、低延时的跟踪拍摄功能，能够智能识别主播人体特征并进行锁定，实时捕捉位置变化，并驱动摇臂进行即时跟踪拍摄，无需摇臂摄像师手动控制。
VR全景相机具备6个200°F2.4鱼眼镜头，可实时拼接4K分辨率360°全景视频，主要用于沉浸式VR节目的直播和录制。
虚拟演播室系统支持无限蓝厢和实时倒影，可通过高精度传感跟踪、高清图形渲染、精细化色键合成高清真三维虚拟演播室，并可实现实景演播室中的前景虚拟现实制作效果。
融媒体节目站播区的背景主体为4台超窄边框液晶电视。借助万向支架，这些液晶电视均可在景片范围内移动、旋转、拼接。手机画面可通过第三方投屏软件传输至大屏包装系统，最后在屏幕上实时显示，更适合手机竖屏节目的摄制需求。
新闻坐播和站播区的背景为小间距LED全彩大屏和LCD拼接屏，整屏分辨率均超过8K。通过8K大屏包装系统和拼接处理器，均可实现4路高清视频输入信号的实时播放，并可通过模板包装方便地转变为图4所示的竖屏显示效果，用于手机竖屏节目的摄制。
图4 大屏中的竖屏包装效果
直播前端的设计和创新
立足突发新闻的融媒体直播技术需求，我们设计了一个低成本、轻便化的5G单兵直播背包，内含5G手机、手持云台、无线话筒、随身WIFI、充电宝及定制线缆，如图5所示，发放到每一位记者手中。
图5 5G单兵直播装备
5G手机中已安装好专业直播App和常用社交软件，用于直播或连线。手持云台用于辅助稳定拍摄，降低手机画面的抖动。无线话筒搭配定制转接线，可直接将无线话筒采集声音输入手机，效果比手机自带拾音器要好很多，且方便移动采访。通过随身WIFI和手机中的双卡，可自由切换三大运营商的5G网络，适应不同新闻现场的网络环境。
在新闻采访和日常生活中，记者如果发现具有传播价值的新闻现场，可直接联系编辑部，经审核同意后即可开通融媒体滚动直播，第一时间发布新闻事件，抢占受众及流量。
编辑部同时派出另一路摄像和记者，前往新闻现场进行深度采访拍摄。演播室固定时段民生新闻直播时，则主要关注原因调查、官方结论、暖心花絮等无法用融媒体直播涵盖的内容。
生产传播提供了全新的技术解决方案：通过网络和视音频接口与5G实现无障碍对接，轻松实现5G前端的信号传输与直播；通过图像识别和AI控制技术尝试人机交互新模式，实现演播室摇臂拍摄的联动控制，使人机交互更加自然、高效、友好和智能；通过VR+AR虚拟技术，提高节目的交互性和观赏性；通过开放的采集发布平台，为融媒体直播提供了量身定制的技术解决方案，提升了节目生产的可靠性、时效性、移动性、便捷性、开放性，实现了宣传效益和经济效益双赢的局面。
随之而来的是融媒体直播的爆发性增长。据统计，120平米演播室投入使用后，除日常电视新闻直播外，月均有3场大型活动和30余场突发事件、商业项目融媒体直播，且数量仍在逐月增长。
最重要的是，120平米融媒体演播室给我们带来了制作和传播手段的创新，大屏小屏相互融合，显著提升了新闻节目的现场感和时效性。
我们通过第三方社交App和视频会议软件投屏实现了任意地点的连线采访。
我们通过解码器和服务器的视频板卡，实现了网络上的公共流媒体信号接入电视直播。
我们实现了大型活动中5G手机和专业直播前端搭配的直播形式。特别是在一些空间狭小、摄像机操作不便的现场，手机“机位”发挥了不可替代的作用。比如今年7月鄱阳湖流域抗洪救灾的融媒体直播中，手机的机动优势明显，如图6所示。
图6 抗洪一线的手机直播画面
对于广电视频行业来说，5G解决了困扰多年的带宽、延时和设备联接等技术瓶颈，为我们将来的创新发展提供一个坚实的技术基础平台和无限的想象空间。我们必须将5G、AI、虚拟、8K超高清技术动态融合到现有直播平台中，通过全媒体汇聚、全媒体制作、全媒体发布解决方案，提高融媒体直播技术平台节目生产的可靠性、时效性、移动性、便捷性、开放性。
5G时代，广电行业所具备的视音频制作专业优势将得到充分发挥，传播手段的创新，也必将为我们的传播力、引导力、影响力、公信力带来更大的提升。