超高清视频发展与5G关系何在?5G将如何解决超高清发展掣肘?
5G驱动超高清视频产业发展,超高清视频有望成为5G商用部署的重要场景。相比标清和高清,超高清显示包含更大的数据量,需要更快的信息传输速度。5G技术具备大带宽、低延时等特征,一方面可以进一步解决传输问题,带动整个采集、制作、播放内容的升级,另一方面,推动AR/VR这类对画质和时延要求较高的应用发展。之后我们将重点解释1)超高清与5G的关系;2)视频超高清化发展大势以及超高清内容变现模式;3)超高清与电视/VR的关系并解读相应的超高清大屏市场发展机遇。
目前,我国超高清视频产业的发展面临着高额的成本压力和激增的数据传输压力。一是目前市面上的4K/8K摄像机售价较贵,拍摄设备成本居高不下。二是数据储存以及传输压力较大。录制20分钟未经压缩的8K超高清视频,足足需要4TB的储存空间。即使经过编码,8K视频的数据量也十分庞大。即使是基于较低分辨率格式的内容,1个小时的8K视频流的大小也要近10GB。以电影《阿丽塔》为例,4K电影的总大小达到4000TB,拥有2600多个特效镜头,总渲染时间达到4.5亿小时。对于OTT商而言,服务器存储空间也成了很大的挑战。
因此,我国超高清内容的发展落后于超高清电视等终端设备的普及率。一方面,我国超高清电视销售占比接近70%,渗透率达到24%,远远高于全球平均,同时百兆以上光纤用户占比超过了70%;另一方面,2018年全年我国超高清内容制作能力为2000小时/年,离《超高清视频产业发展行动计划(2019-2022年)》中规划的10000小时/年仍有较大差距,并且目前全球已有80家运营商部署超高清视频业务,在海外有200个超高清视频频道上线,在国内却仅有2个。
最终反映在C端消费者环节上,导致了用户缺乏对超高清视频的感知和体验,整个超高清视频行业无法形成一个完整的闭环。巨大的超高清视频文件对网络传输速度是一大挑战。据测试,120帧8K超高清视频至少需要200-800Mbps带宽的支持;而120帧的8KVR视频,带宽需求甚至1000Mbps以上。现有4G或WiFi网络环境难以承载4K/8K超高清视频的播放需求,用户观看超高清视频时无法获得良好的体验。用户渠道流量受限,上游的视频内容生产者无法在超高清视频上获得一定的投资回报,超高清视频的商业模式受阻
表:高清、4K和8K视频网速要求对比
帧率 | 编码 | 数据传输速率 | 延迟 | |
高清1080p | 70 | H.264 | 30-50Mbps | ≤20ms |
4K超高清 | 90 | H.265 | 50-200Mbps | ≤16ms |
8K超高清 | 120 | H.265 | 200-800Mbps | ≤10ms |
资料来源:公开资料整理
1、5G助力超高清视频监控发展
在4G普及的今天,安防设备厂商已经推出了适应4G网络的各种无线监控产品和技术,无线视频监控凭借安装方便、灵活性强、性价比高等特性已经开始越来越被消费者看重,产品应用也领域越来越广,应用场景也更加丰富。但从目前来看,由于视频信号数据量大,实时性要求高等问题,4G在安防领域的应用还受限于带宽资源有限,干扰因素多,更重要的是家庭用户无法承担更高额的资费,4G对家庭安防领域、智能家居领域的推动作用并不是很明显。
5G与4G不同,5G不仅仅是下一代移动技术,它将是一种全新网络,将万事万物以最优的方式连接起来,这种统一的连接架构将会把移动技术的优势扩展到全新行业,并创造全新商业模式。5G标准已经定义了三大场景,eMBB、mMTC和URRLLC。其中,eMBB对应的是3D/超高清视频等增强型移动宽带,mMTC对应的是大规模机器类通信,而URLLC对应的是如无人驾驶、工业自动化等需要低延时高可靠连接的业务。
图表:5G三大应用场景
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由于超高清显示包含更大的数据量、需要更快的信息传输速度,因此对现有硬件设施提出了一定挑战。但5G的到来,恰恰可以进一步解决传输问题,带动整个采集、制作、播放内容的升级。超高清视频是继视频数字化、高清化之后的新一轮重大技术革新,发展超高清视频产业具有重要意义,当前视频技术正经历从高清向超高清的演进。
5G网络对于4K乃至8K超清视频有着良好的承载能力。基于5G网络的超清视频有各种应用场景,主要包括:远程超清直播、远程安防监控、远程超清医疗、商业性远程现场实时展示及街景采集等,有着十分广阔的应用前景。
图表:基于5G网络的超高清视频应用场景
应用场景 | 具体分析 |
远程超清直播 | 例如大型赛事直播、大型演出直播、重要事件直播等。2018年,第23届冬奥会在韩国平昌举行。各大转播机构采用了最新的8K和VR技术,精彩呈现美轮美奂的雪景,如实记录各路健儿的激烈角逐。大量比赛采用了高清VR直播,以及开闭幕式,沉浸式和交互式360°画面。采用5G网络传输各种户外超清体育赛事将给观众带来身临其境的现场参与感。 |
远程安防监控 | 如户外现场实时安防监控。在春运、国庆等节假日期间,火车站、著名景点等场所的人员密集,极易造成人员伤亡事故。因此,上述重点场所的现场实时安防监控是极为必要的。在火车站、著名景点等人员密集处部署4K/8K超清视频安防监控车,将有利于预防或及时处置人员伤亡事故、有利于打造智慧城管。结合4K/8K超清视频监控画面,还可以开展高准确性的人脸识别、车牌识别等应用。此外还有危险或艰苦地点、工程工地实时监控。 |
远程超清医疗 | 采用5G网络传输超清视频在医疗领域也将造福大批患者,比如,在救护车上安装4K摄像机拍摄车内患者的高清视频,有助于医疗专家远程掌握患者的情况,指导车内医护人员进行急救,并根据患者实际情况提前在医院内准备手术方案和手术器材。 |
商业性远程现场实时展示及街景采集 | 5G网络和超清视频的结合,将带来一些新的商业模式。当然,如果一些旅游景点有5G网络覆盖的话,同样也可以进行旅游景点风景的远程实时展示,以便推广旅游项目。城市地图网站的街景采集也是非常有前景的应用,采用5G网络传输这些城市的超清街景视频将会起到事半功倍的效果。 |
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超高清视频最大的优势是高分辨率,是继视频数字化、高清化之后的新一轮重大技术革新。高清视频产业的发展将进一步促进AI+安防的有效落地,超高清画面的信息可以实现更为精准的智能分析,并且随着5G时代的到来,数据传输能力和速率的增强使得超高清应用进入一个更加广阔的市场,5G网络正式商用后,监控设备将进一步走进8K分辨率时代,这意味着更高清的画面,更丰富的视频细节,视频监控分析价值更高。
图表:视频清晰度与传输速度要求
视频内容 | 传输速度要求 |
4K(60fps) | 40Mbps |
4K(120fps) | 48Mbps |
8K(60fps) | 100Mbps |
8K(120fps) | 120Mbps |
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2、2018年我国超高清市场规模为160亿元
在政府以及企事业单位等领域需求的带动下,我国超高清市场规模持续以较快的速度增长。2014-2018年,我国超高清市场规模年均复合增长率为32.3%,2018年,我国超高清市场规模为160亿元,同比增长45%。
3、标清化产品比重持续下滑
目前,实现全高清视频应用的产业链也基本成熟,带宽价格逐步降低,普通用户可以使用高带宽;基于H.264的高清标准已经成熟,一般的高档计算机已经具备1080p的解码能力;支持高清晰度的摄像机、显示设备已大量普及。高清化视频会议成为趋势,高清化率从2014年的35.6%提升至2018年的76.8%。相反,标清视频会议占中国视频会议的比重较低,且将逐渐被淘汰。2018年,中国标清视频会议的市场规模下降为为37.2亿元,较上年有所下降。
未来5年将会是我国超高清视频产业发展的战略机遇期,准确把握超高清视频产业发展带来的重大机遇,加强顶层设计,加快产业发展和应用普及。超高清视频对于安防监控的传输、存储、智能分析等多个方面都带来了更高的要求,现阶段的超高清视频应用场景仍只是冰山一角,未来将需要有更多的应用探索。安防企业应当做好准备,积极拥抱新技术,助推超高清视频监控产业发展。
上游制作的成本压力大,下游终端消费者缺少体验和观看渠道,这就是超高清视频过去面临的困境。如今,随着5G的商用化落地,行业的痛点有望迎来解决,超高清视频迎来新的发展机遇。
5G解决超高清视频内容的承载难题,满足了超高清视频传输低时延、高速率、高可靠、高安全的技术要求。由于超高清视频包含更大的数据量,因此超高清视频要求更高的数据传输能力和运算能力,而根据产业的一般标准,4K视频传输速率至少为40-60Mbps,8K视频普遍需要135Mbps以上的带宽保证传输质量。虽然目前4G网络能够提供100Mbps的峰值速率,但实际使用速率在8Mbps-60Mbps之间的4G网络已无法完全满足超高清视频带宽、时延等技术要求,而5G网络良好的承载属性解决了超高清视频内容在网络端的发展阻力。
超高清产业从生产端、云服务端、到消费端都将伴随5G的浪潮腾飞,5G将助力实现信息视频化、视频超高清化及媒介的延伸。1)5G驱动超高清采集、消费终端实现链接。超高清产业从采集设备到消费设备都能通过大带宽、超可靠、低时延的5G网络实现连接,保证了超高清视频的快速传输,优化了超高清视频的传播效率;2)依靠5G+云计算等技术,有望解决上游超高清视频的生产效率问题。云编辑、媒体AI、媒体处理等云服务也将受到5G的利好,因而超高清大体量的素材可以实现加工云端化,并通过5G的高速网络上传下载,5G与云提供了超高清视频加工效率新的解决方案;3)5G助力超高清创造新的应用场景,由于5G将同样解决VR、AR等硬件网络承载的需求,因而一方面终端屏幕数量的爆发将可能激活超高清视频的需求,此外云游戏等云媒体服务也通过5G解决了网络传输问题,因而云媒体服务也存在潜在的对超高清格式的需求。