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5G技术对演艺装备行业的影响分析
时间:2019-08-08 13:41:14   来源:中国演艺科技网

1 引言
通信技术的每一次迭代都会对社会各行业带来巨大影响,演艺装备行业也不例外。在3G(第三代移动通信)时代,演艺装备行业逐渐开始初现智能化概念,到了4G(第四代移动通信)时期,大数据、人工智能等概念已经渗透进演艺装备行业,具备智能化属性的演艺装备已经开始流行,装备的智能化和自适应水平也越来越高。

5G(第五代移动通信)技术应用是目前全社会最受关注的领域之一,也是国家大力支持推动的发展方向之一。随着演艺装备行业与5G、VR/AR/MR(虚拟现实/增强现实/混合现实)、大数据和人工智能等高新技术不断融合发展,演艺装备的数字化、智能化和交互性程度将越来越高,将使演艺装备升级换代。演艺装备行业需要准确判断市场环境,及时保持演艺装备对热点技术跟踪和研发,为观众带来更丰富、更高质量的感官体验。

2 5G发展概况

为了应对未来爆炸性的移动数据流量增长、海量的设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景,5G应运而生。国际标准化组织3GPP定义了5G三大场景,分别为eMBB(增强型移动宽带)、mMTC(海量机器类通信)、uRLLC(超可靠、低时延通信)。其中,eMBB是指3D/超高清视频等大流量移动宽带业务,mMTC是指大规模物联网业务,uRLLC是指如无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务。5G技术支持数十个Gbit/s的峰值速率、0.1 Gbit/s~1 Gbit/s的用户体验数据速率、106/km2的连接密度,毫秒级的端到端时延和500 km/h的高移动性[1]。其中,用户体验速率、连接数密度和时延为5G最基本的三个性能指标。

2019年6月6日,工信部正式向中国移动、中国电信、中国联通、中国广电发放5G商用牌照,标志着中国正式进入5G商用元年。当前,全球5G进入商用部署的关键期,中国坚持自主创新与开放合作相结合,在5G产业已建立一定竞争优势,并具备了商用部署的条件。预计2020年—2025年,中国5G商用直接带动的经济总产出将达10.6万亿元,5G技术应用将直接创造超过300万个就业岗位[2]。

5G将构建起高速、移动、安全、泛在的新一代信息基础设施,既可以满足人们生活和工作中各个领域的多样化业务需求,也可以为用户提供超高清视频、VR/AR、在线游戏等极致业务体验。与此同时,5G还将渗透到物联网及各种行业领域,包括演艺装备行业,与工业设施、医疗仪器、交通工具和演艺装备等深度融合,有效满足多样化业务需求,实现真正的“万物互联”[3]。

3 5G关键技术分析
面对多样化场景的差异化性能需求,5G关键技术创新主要来源于网络技术和无线技术两方面。在网络技术领域,移动边缘计算(MEC)、基于软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)的新型网络架构已取得广泛共识;在无线技术领域,大规模天线阵列(Massive MIMO)等技术已成为业界关注的焦点。

3.1MEC

MEC最大的功能是实现本地计算和数据处理,采用灵活的分布式网络体系结构,把服务能力和应用推进到网络边缘,极大地缩减了计算等待时间,使之与5G相匹配。这一概念将传统电信蜂窝网络与互联网业务进行了深度融合,旨在减少移动业务交付的端到端时延,发掘无线网络的内在能力,从而提升用户体验。同时,MEC有能力摆脱昂贵且高延迟的回程通信,在网络边缘为应用开发人员、内容提供商和垂直行业提供IT服务环境和云计算能力。

在演艺装备行业,高质量视音频的带宽需求以及无线系统的时延要求都比较苛刻。当前4G仅能满足会议系统较低码率的视音频信号传送,在5G时代可完美传送专业广播电视和专业演出的超高清视音频信号。

3.2SDN/NFV

SDN通过应用软件可以参与对网络的控制管理,满足上层业务需求。通过控制与转发分离,实现网络的集中化控制和流量的灵活调度。而NFV是将软件与硬件解耦,网元功能以软件的形式部署在通用硬件平台上,实现业务的快速部署和升级,有利于运营商快速满足客户的业务需求。

在演艺装备行业,随着各主流品牌视音频产品之间的网络兼容性和互通性日渐增强以及无线应用的逐渐发展,加上视音频系统本身对网络的时延和抖动的要求也非常高,这些都为视音频系统网络的重构提供了良好的基础,而SDN/NFV技术则为实现系统架构重构提供了技术可能。

3.3Massive MIMO

Massive MIMO(大规模天线技术,又称Large Scale MIMO),从LTE(Long Term Evolution,长期演进)的1/2/4/8的天线到新空口支持多达256天线,MIMO不再局限于二维的空间复用,可以支持3D波束成型,可支持更多的复用可能性,有效提高无线接入的速率,也可增强覆盖能力。

在4G时代,特别是在部分热点区域,网络的接入速率和容量性能已经不能满足业务的发展,影响受众对演艺业务的感知。为了满足受众对更可靠的高速率无线多媒体和数据通信业务的消费需求,演艺装备行业也应顺势而变动,在5G时代采用大规模MIMO技术满足受众对高速率和深度覆盖需求。

4 5G对演艺装备行业的意义

演艺装备行业是为实现文化艺术表演效果、增强艺术表现力,提供用于文化艺术活动所需要的设备研发、设备制造、设备销售、设备使用咨询及相关设备系统集成服务的企业的集合。5G“高速率、大容量、低时延”的特性,将随着时间推移逐步实现,逐步渗透演艺装备行业。在5G环境下,随着科技与文化不断融合,将引发产品形态、组织形态以及渠道生态的巨大变革。下文从演艺表现方式、观演方式、技术融合、人才队伍等四个方面阐述5G对演艺装备行业的影响。

4.1改变演艺的表现方式

舞台音响、灯光、机械、视频等舞台技术的综合运用,有利于渲染舞台环境氛围、激发观众的情感、充分表达演出作品的思想内涵和情感[4]。5G技术将进一步促进云计算、大数据、高新视频(VR/AR/MR、4K/8K等)以及物联网等新技术的推广和应用;提升传统基础设施智能化水平,构建高速、移动、安全、广泛的新一代信息网络,形成适应数字经济与实体经济融合发展需要的信息基础设施体系,同时可以打破现有舞台技术的界限,展现更加绚丽多彩的舞台美术,为提供观众更加沉浸式、交互式地观演体验。

4.2改变观演的接收方式

演艺装备行业服务领域广泛,包括专业场馆、户外演出、影视、体育场馆、娱乐场所、展览展示、公共广播、音视频系统、建筑声学和景观照明等领域[5]。5G的高速率和低时延特点,可以将现场精湛的表演、运动员第一视角的激烈、现场观众的气氛等信息同步通过VR、AR技术展现给远在千里之外的受众,让受众获得和现场观众一样的沉浸式体验。截至2018年12月,中国网民规模达8.29亿,普及率达59.6%;中国手机网民规模达8.17亿,网民通过手机接入互联网的比例高达98.6%[6]。受众已逐步养成“大屏看视频,小屏玩应用”的习惯,通过VR/AR、大屏、手持终端等多种接收方式,与现场产生同频共振,使得观演体验更具感染力。

4.3驱动演艺的技术融合
5G技术的应用和推广将影响文化产业的生产、推广、分发等各个环节。传统的舞台音响、灯光、机械、视频等技术在5G的驱动下,与游戏引擎、实时渲染、VR/AR/MR等新媒体技术深度融合,促进演艺流程、工艺、设备等方面优化升级。同时,5G技术将改变“单向观演”的传统演出方式,观众甚至场外受众将与演出者有更多互动环节,甚至深度参与演出,观众既可选择迥然不同的演出结果,或成为演出中的一部分。演艺的技术融合将会催生和培育更多的文艺演出新业态和新模式。

4.4演艺人才队伍
5G打破了4G的空间局限,在技术的支持下,人类感知、获取、参与和控制信息的能力达到前所未有的程度。舞台技术专业人员通过5G网络提供的高清画质与高速的信号传输,可以在任何地方掌握演出现场的情况,远程控制视音频、灯光及舞台机械等演出设备,实现以较低成本联合全球各专业专家一并指导大型演艺活动。这一趋势使得高端人才有更多的机会参与各类、各大范围的演艺活动,而且使工艺分工更细化;但对于中低端人才,则需要更新、扩展知识结构,从然寻求成长空间。5G技术应用对人才队伍的影响,不仅仅局限于演艺行业,也将深刻影响到各行各业。

5 在演艺领域的应用展望
演艺装备行业是服务于文化产业的设备制造业。随着5G技术逐步商用,更高的分辨率、更多样的媒体形式和更具沉浸感的体验将进一步促进设备制造产业提质升级,并带动演艺装备行业的协同发展。高效、快速的网络让演艺打破时间、空间的限制,可视化、交互性、沉浸式的各类数字创意产品和服务将不断涌现,这些都对演艺装备行业提出了更高的要求。

5.15G在数字影像传输与处理中的应用

在5G时代,网络带宽和传输速率大幅度提升,视音频内容采、编、播系统全面升级,4K/8K超高清视频和三维沉浸声音频不再遥远。

5.1.1 高清/超高清节目录制

受限于设备性能与介质存储能力,目前超高清演艺录制产品稀少,市场较小。随着广电及一些文化企业陆续开始布局超高清视频产业,超高清视频正逐渐在文化产业领域中应用,超高清录制的种类及数量日趋多样,市场占比逐步增加。
5G时代,更加快速的传输速度和更加稳定的传输通道将大幅降低超高清视频节目录制成本,同时随着边缘计算与边缘存储技术的推广,存储介质将不再成为节目录制的瓶颈,超高清的演出实录将会成为产业链中重要的一环。

5.1.2 超高清节目直播

通过稳定高效的网络完成全程4K/8K节目的传输和制作,实现演艺节目的超高清全程直播,以超高清视频画面、多声道环绕声、高帧率播放效果提升用户观看演艺直播的清晰度、流畅度、互动性,通过多视角、云布景、云互动为不在现场的观众带来更灵活的视角、更多样的互动、更丰富的内容。

5.2 5G在舞台中的应用

5.2.1 重构视音频系统与设备互联网络

现有视音频系统中存在大量RTP流以及组播数据,对网络的时延和抖动相当敏感,使得系统网络化相对困难,系统之间连通性较差。

5G时代,基于SDN/NFV技术,传统视音频设备性能、带宽将大幅提升,目前各主流品牌视音频产品之间的网络兼容性和互通性大大增强,无线应用逐渐发展,将出现新的适应低时延、高速率的网络系统架构。在新的系统架构下,全部演出设备将形成联系,统一编排调度,随时检查、排除故障,大幅降低现场设备连接成本与演艺场地布置需求;互联设备可以快速更新网络配置,满足演艺场地布置需求,降低更换场地时现场设备连接成本;智能灯光、音响、道具可以丰富演出内容,智能机位可以丰富观看角度,提升现场和转播的节目效果。

5.2.2 AR/VR/全息影像
在4G时代下,VR/AR、全息影像等技术在现场演出中已经开始应用,不过由于技术瓶颈与网络支撑的限制,这些技术应用只停留在实验性的阶段,传输码率较低导致视听体验不足,VR/AR和真正的现实感官仍存在较大差距。

5G带来的传输与系统整体能力的支撑,会带来VR/AR、4K/8K、人工智能等技术的协同发展,使得现场演出的交互性、沉浸感达到新的高度。

随着5G的全面普及,新技术与新演出方式的结合,将不仅仅是演出过程中的一种技术宣传手段。新技术将会成为演艺内容的创作工具,甚至变成演出内容本身的组成部分。舞台技术的创新将大幅提高舞美的发挥空间,各种技术手段在演出行业中的运用也会逐渐变成一种常态。

5G时代,舞台场景呈现多样化发展趋势,现场演出多角度转播、虚拟人物与真实人物同台互动将为舞台展现力与艺术感染力提供巨大的提升空间。
5.3 5G在会议中的应用

5.3.1 视频会议

基于ITU-T H.323体系的视频会议系统包括四个关键组件:终端、网关、关守以及多点控制系统(MCU),各视频会议节点需部署具备音视频编解码能力的视频会议终端,由网关负责视频会议网络互联互通,关守实现地址翻译、带宽分配、用户认证等功能,MCU完成多点视频终端协调联动。传统视频会议系统对于硬件、网络性能要求较高,为保证音视频信号平滑流畅,大多使用专用设备及网络专线。

5G时代,视频会议系统超高清化、云化、移动化成为必然趋势。首先,5G端到端网络切片可以保证大带宽、高质量音视频信号传输通道,促使高质量、高性能的新型视音频终端生产应用,全面提高会议质量;其次,云平台赋能使得基于5G的视频会议系统全面云化,通用功能组件全部架设在云平台上,大大降低了系统组建成本与难度,提高系统运行效率;第三,低时延及边缘计算为高质量移动视频会议提供了足够的技术支撑,智能手机、平板电脑、VR/AR眼镜等移动终端可以方便快捷地接入视频会议系统,依托无处不在的无线网络,构建虚拟会议室,打破时间和空间限制,实现人与人之间随时随地的沟通与协作。

5.3.2 会议扩声

扩声系统是一项系统工程,涉及电子技术、电声技术、建声技术和声学艺术等多种学科,同时还须与视频系统、灯光系统、公共广播系统等子系统协调配合。会议扩声包括会议讨论系统、表决系统、同声传译系统等多个子系统,专业性强,对音质要求较高,不仅要考虑电声技术问题,还要考虑建筑声学问题。系统通常包括功率放大器、声处理系统、调音台、传声器和其他声源等设备,设备连接使用有线或无线连接方式,无线连接通常采用红外、WIFI或蓝牙等连接方式。

5G时代,大带宽、广连接、低时延的网络特性可以为会议扩声提供更加灵活、高质量的组网方式。一方面,更大的带宽可以显著提高音频信号质量,使得会议声音更加清晰、保真;广连接、低时延的网络可以大量提升设备连接数量,降低设备连接成本和难度,同时可以很方便地解决传统无线连接方式在抗干扰、稳定性、保密性方面相关的问题。同时,通过将部分系统功能集成在云平台上,可以方便快捷地进行协调管理,与其他系统的互联互通也更加简易可控。

5.3.3 VR/AR会议展示

会议展示系统通常包括多台投影机、多视窗播放、信号采集及处理、无线投屏、多媒体播放、模块化模板管理及设备控制等功能多个功能模块,展示内容多为PPT或视音频文件。

5G时代,网络性能的提升不仅可以降低设备部署与系统互联的复杂性,同时随着AR/VR技术的发展,传统的二维展示内容逐步向沉浸式内容转变,不仅可以展示更加多样的内容,更加丰富的细节,还可以灵活切换更多展示视角,提升展示效果。

5.4 5G在其他方面的应用

5.4.1 5G在艺术创作中的应用

传统艺术创作多以个人创作、平面创作为主,由于数字多媒体内容受带宽的限制,音视频质量较低,给用户带来的体验并不理想。而随着网络的发展演进,用户可以接受到的图像、声音,甚至嗅觉、触觉信息的传递变得更加迅速、实时。4K/8K、VR/AR、大数据、人工智能等新技术的发展,将为用户带来更多元化的新体验,从根本上改变人们观看世界和相互沟通的方式,也为艺术创作开拓思路,并提供创作手段。

5G时代,带宽、速度、时延不再成为数字艺术品创作、传播、接收的限制,艺术家的想象力将得到进一步的解放,而未来艺术的特性,也可能向互动、沟通、协作等方向进化。对艺术创作而言,新技术所带来不仅是新的创作手段、创作理念与创作方式,也是艺术新媒介、新形势的变革引擎。

5.4.2 5G在演艺产品销售中的应用

5G时代,全新的演艺内容和演艺形式,势必会带来全新的演艺产品,高速稳定的网络,也为用户购买产品提供更加便捷的渠道。基于边缘计算与边缘CDN的部署,结合大数据分析与人工智能技术的发展,形成新的演艺产品销售体系与内容分发网络,使数字产品与用户的“距离”更加贴近,不仅能进一步激活演艺产品的销售市场,更可以给用户带来多样的选择和便捷的体验。

6 小结

在5G时代,为了实现演艺装备行业与5G、人工智能和大数据等技术的不断深入融合,应做到以下几点:第一,发挥既有优势,瞄准短板弱项,逐步推动国家演艺装备行业迈向新台阶;第二,加大科技创新力度,集中攻破关键技术,建立健全以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的演艺装备技术创新体系,加强对中小企业创新的支持,促进科技成果转化;第三,加快行业顶层设计,落实产业标准体系,促进演艺装备行业与5G技术的深度融合;第四,完善人才培养模式,培养拔尖创新人才,培育优质研发企业,优化区域人才结构,促进行业经济与人才的协调发展。

为促进5G产业和演艺装备行业的深入融合,国家应充分发挥政府带头作用,统筹科研机构、高校、运营商、设备制造商、终端厂商、互联网企业和行业企业等产学研用力量,协同开展5G技术研究、标准研制、设备开发与行业应用,推动5G与演艺装备行业的应用融合发展,加强产业载体和产业生态建设,培育全链条的设计产业集群,培育和融合发展新的演艺文化业态,进一步充实人民群众的物质文化生活,满足人民群众日益增长的精神文化需求。
选自《演艺科技》2019年第7期 王 涛,李承基,高 峰《5G技术对演艺装备行业的影响分析》,转载请标注:演艺科技传媒。更多详细内容请参阅《演艺科技》。

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