法国电视台:Harmonic VOS 助力 5G 时代的 8K 电视

法国电视台选择 Harmonic 和英特尔来流式转播长达 100 小时的法网公开赛。

概览

  • 法国电视台是法国的国营公共广播电视台。
  • 法国电视台选择 Harmonic 和英特尔通过 5G 无线网络来转播长达 100 小时的 8K 画质法网公开赛报道。Harmonic VOS 云原生软件使用采用英特尔® 至强® 可扩展处理器的服务器来提供基于云的媒体处理。

挑战

8K 电视和 5G 无线联网是两项将对电视的未来产生重大影响的技术。8K 电视被称为“终极”1电视技术,因为它是如此栩栩如生。5G 无线具备足够的带宽来传输发生在遥远地点的 8K 电视信号,如转播体育赛事,而且也是唯一能够承载 8K 内容的无线技术。法国电视台将这次赛事转播设计为一次概念证明,即无线 5G 服务可以成功提供 8K 电视服务。

解决方案

此次演示意义重大,参与方包括由诺基亚为当地设计的 Orange 5G 网络,以及法国电视台选出的超过 18 家技术合作伙伴,包括 8K 夏普广播摄像机、传输处理设备及软件、8K 电视机和 5G Oppo Reno 手机。此用例的重点在于如何在采用英特尔® 至强® 可扩展处理器的服务器上使用 Harmonic 的 VOS* 云原生软件进行媒体处理。

成果

英特尔和法国电视台共同建立起网络,并在两台 8K 夏普 65 英寸电视机上直播了 100 小时的现场网球赛事。这个项目令人们得以更好地理解未来该如何部署这些技术。

使 8K 电视成为现实

电视领域的下一次迭代是 8K 电视。这是一种以 7680 像素 x4320 像素的分辨率,以 60 帧/秒传输视频的技术,比 4K 电视的分辨率高 4 倍,比 1080p 高清电视的分辨率高 16 倍。8K 电视提供了实现真实电视体验的终极技术1,由于像素如此细小而密集,观众不会看到即便采用 4K 电视技术时也可分辨的扫描线。它还可以在传统设备上实现身临其境的出众体验,如 VR 和个性化流媒体。这项技术已经在日本由 NHK 电视台进行了商业部署2。

体育直播预计将成为人们采用 8K 技术的关键驱动力。然而,在媒体处理性能、传输网络以及电视或移动设备的终端用户技术方面,仍有许多问题需要回答。法网公开赛的演示旨在为这些问题提供一些答案。

在 8K 电视上流式直播 2019 年法网公开赛

法国电视台启动了此次 8K 电视流媒体系统的演示,以测试视频流在 5G 网络上的传输效果。我们的目标是展示这种全新的 5G 无线技术在视频流媒体网络中的使用,并在预期用移动设备观看体育节目的人增加的前提下提供内容。视频编码包括通过 5G 将 8K 内容分发给电视和 5G 手机。

该系统针对在 8K 电视上流式直播 100 小时网球赛事专门设计。这些电视设置在网球中心内的展厅里,由法国电视台面向专业人士提供。生成的信号还被分发到面向消费者的 Orange 展台。

菲利普·查特里尔球场上安装的两台 8K 电视摄像机被用于捕捉动作。视频源通过 4 x 12 Gbps SDI 链路传输到生产区域内的光转换器,然后转换为 48 Gbps 的光纤链路,先被传输到法国电视台的展区,然后再转换回 SDI,并发送到负责向演示中使用的三个编码器馈送图像的视频交换机。

系统中使用了几个实时编码器来支持此次试验,既可用于基准测试,也可提供冗余。其中一个基准编码器是专为这个8K电视项目设计的HEVC编码器可伸缩视频技术(SVT-HEVC编码器)原型。该编码器是一颗符合高效视频编码要求 (HEVC) 的编码库内核,针对英特尔至强可扩展处理器和英特尔® 至强 ® D 处理器进行了高度优化。该编码器接受 IP 输入并生成 HTTP Live Streaming (HLS) 格式的实时自适应流输出;用于编码器的服务器采用两颗英特尔® 至强® Platinum 8180 处理器。

第二个实时编码器是研华科技的基于硬件的编码器,可直接输出打包为 HLS 格式的实时 HEVC Main 10。

第三个实时编码器是 NEC Live 8K 编码器,它将 TS 输出到 Harmonic VOS 云原生软件。

Harmonic 的 VOS 云原生软件

在本用例中,NEC 编码器外部完成实时编码之后,Harmonic 的 VOS 云原生软件统一了媒体处理链。VOS 云原生软件提供所有基本的媒体处理功能,如摄取、播放、图形、代码转换、加密和交付。有了 VOS 云原生软件,广播公司只需定义来源、上传资产并设置地区或全球分发策略,即可开始与观众互动。通过 5G 无线网络 8K 转播法网公开赛的解决方案是 Harmonic VOS 服务未来的原型。

云中的媒体处理

在演示中,VOD 云原生软件运行在采用双英特尔® 至强® Gold 6152 CPU 的硬件上,并提供 8K 实时馈送的实时打包,以支持用于流式传输到 8K 电视的动态自适应 HTTP 流 (DASH) 格式、从直播(回放)中提取的视频点播 (VOD) 以及后期制作的 8K 纯视频点播内容。虽然 DASH 视频馈送被直接发送到网络用于电视消费,但演示的目标之一是使用可能还不支持 HDR 或 8K 分辨率的自适应流媒体向移动设备提供内容。

回放内容成为一项 VOD 资产,用于进一步编码,以便提供适于演示中的移动设备使用的视频流。VOS 解决方案将这类馈送源从 8K Hybrid Gamma Log (HLG) 单比特率 (SBR) 格式转换为支持电视机的高动态范围版本 10 (HDR10),或适用于移动设备的标准动态范围 (SDR) 的自适应比特率 (ABR)。同样的工作流程也被用于 VOD 后期生成的资产。

一旦视频流进入网络,它们最终会通过 Orange 提供的两个专用基站,使用两条 250 Mbps 的 5G 无线链路进行传输。

正常情况下,5G 信号将由接入 IP 网络的电视接收,但这类电视未被用于本演示。替代方案采用两台基于 5G 连接的英特尔® 酷睿™ i7 和酷睿™ i9 处理器的电脑,使用 VLC (DASH) 和 Spin Digital (HLS) 播放器以 60 帧/秒的速度实时解码视频流。这些电脑通过四根 HDMI 2.0 电缆连接到 8K 电视。

适用于 NVMe* 的英特尔® 固态硬盘数据中心家族,用于视频资产存储

该设置需要连接到云源服务器的高性能和高容量网络存储,以管理夹层、回放节目、VOD 和其他视频资产。英特尔在两台采用双英特尔至强 Gold 6152 服务器处理器的服务器上构建了一个 96 TB 的网络连接存储 (NAS) 系统。这些服务器采用适用于非易失性内存传输规范 (NVMe) 的英特尔® 固态硬盘。适用于 NVMe 的英特尔固态硬盘专为数据密集型工作负载设计,具有非常快的每秒输入/输出操作数 (IOPS) 性能。

比特预算

在演示中,视频的实时编码比特率为 85 M/秒;使用 VOS 云原生软件进行自适应流媒体离线编码的方式如下表所示。

首先,我们看到 ABR 技术可用于适应从 65/3 M/秒到恒定比特率 (CBR) 编码的网络变化。Harmonic 的 VOS 云原生软件包括 EyeQ* 内容感知编码。EyeQ 可根据内容的复杂程度调整编码码率。与 CBR 相比,可节省 50% 的传输带宽。这些结果表明,HEVC 是一种在 5G 上流式传输 8K 内容的有效技术。

结论

此次演示的重要意义在于,事实证明,利用这两种技术(8K 视频和 5G)在大型体育赛事期间提供超高分辨率的视频是可行的。本演示是在法网公开赛第一场比赛前两个月才设置的。英特尔与合作伙伴合作创建的平台能够支持多种服务,包括在电视机和各类移动设备上直播、回放和进行视频点播。它展示了以惊人的图像质量和沉浸式服务流式传输 8K 内容的可行性。 下载 PDF 文件