未来广播电视新技术的发展和应用

未来广播电视新技术的发展和应用

摘要：在高新技术的带动下，我国广播电视行业也应积极践行创新发展路线，将高新技术和广播电视项目进行融合，是时代发展的必然趋势。新技术的使用能够提高广播电视传播的信号质量和视频质量，提高广播电视的受众满意程度。在此背景下，广播电视事业要想有所突破，就应加以创新，融合当下新技术。目前，各广播电视媒体中心普遍运用了非线性编辑与虚拟演播室。本文从非线性编辑与虚拟演播室、计算机网络、SDH技术、“5G+”人工智能、5G+VR/AR以及FPGA技术等新技术在广播电视的具体应用做出探究。

关键词：广播电视；非线性编辑；虚拟演播室；5G技术；网络；SDH；融合现状；具体应用；应用前景

The Development and Application of New Technology in Radio and Television in The Future
 
 
Abstract: Driven by high-tech, China’s radio and television industry should also actively practice the innovative development line, the integration of high-tech and radio and television projects, is the inevitable trend of the development of the times. The use of new technology can improve the signal quality and video quality of radio and television transmission, and improve the audience satisfaction of radio and television. In this context, if the cause of radio and television wants to make a breakthrough, it should be innovative and integrate the new technology of the present. At present, the radio and television media centers generally use non-linear editing and virtual studios. This paper explores the specific applications of non-linear editing and virtual studios, computer networks,SDH technology,"5G plus"artificial intelligence,5G plus VR/AR, and FPGA technology in radio and television.

Keywords: Radio and Television; Non-linear Editing; Virtual Studio;5G Technology; Network;SDH;Convergence Status; Specific Applications; Application Prospects

目录

一、广播电视技术的特点 1
(一) 广播电视是以声音和图像的形式来传播信息的 1
(二) 广播电视传播的及时性 1
(三) 广播电视传播的广泛性 1
(四) 广播电视技术是一项综合性技术 1
二、广播电视新技术的发展和应用 1
(一)广播电视新技术的发展现状 1
1、非线性编辑系统运用技术 1
2、虚拟演播室系统 3
3、5G技术特征及其与广电行业融合现状 4
(二)广播电视新技术的应用前景 4
1、计算机网络技术应用于广播电视 4
2、SDH技术应用于广播电视 5
3、FPGA技术应用于广播电视 6
4、“5G+ 人工智能”技术 6
5、“5G+VR/AR”技术 7
三、未来广播电视新技术的发展趋势 7
四、小结 8

随着信息技术的不断发展，人们对信息的质量要求也在逐渐的提升，新闻媒体、广播电视需要运用不断更新的技术来实现自身的高效竞争力。这种背景决定了广播电视技术也需要不断与信息、网络、通讯等新技术紧密结合，才能适应新时期的信息传媒行业的发展形势，才能更好地满足大众对于信息资讯的需求。近年来，广播电视的技术发展很快，广电技术与其他高新技术融合发展，也衍生出了一些符合信息传播趋势的新技术和新应用 。本文首先简要介绍了广播电视技术的特点，然后重点介绍了未来广播电视新技术的发展和应用。

一、广播电视技术的特点
大众传播有许多种方式。广播电视是各种传播方式中拥有最泛受众和最现代化技术手段的一种，这是因为它具有其它传播方式所不具备的特点：
(一)广播电视是以声音和图像的形式来传播信息的
它具有内容丰富，形象逼真、亲切等特点，人们喜闻乐见。而且，它不受年龄和文化程度的限制。这一特点构成了与其他传播媒介的各种社会传播方式的显著区别。
(二)广播电视传播的及时性
几乎在信息播出的同时，受众即可收到。而且，可以利用现场直播把在某一地区、某一时刻发生的事件，及时地传播到世界各地。广播电视的这一特点，使它不仅区别于以文字、纸张作为媒介的传播方式，也区别于其它各种用音像制品作为媒介的传播手段。
(三)广播电视传播的广泛性
从电视台、广播电台播出的信息，可以深入到它们的播出地区的每一个家庭，广大受众可以根据自己的需要收看(听)节目内容。这一特点，使它区别于其它传播方式。
(四)广播电视技术是一项综合性技术
它不仅涉及到电子通信技术，还涉及到光学、声学、计算机科学等学科。

二、广播电视新技术的发展和应用
新技术的使用能够提高广播电视传播的信号质量和视频质量，提高广播电视的受众满意程度。在此背景下，广播电视事业要想有所突破，就应加以创新，融合当下新技术。
(一)广播电视新技术的发展现状
1、非线性编辑系统运用技术
计算机处理数据的速度迅速提升，数字压缩技术实用化、标准化进程也随之加快，计算机得磁盘读取速度更快，存储容量也越来越大。视频压缩卡的信号等级同步提高，软件功能日趋完善，非线性编辑系统由研发阶段过渡到普及应用阶段。
完整的非线性编辑系统是由数字视音频信号的解压缩与压缩卡、快速计算机、数字视音频信号的编辑软件与存储设备组成的。其工作原理是将摄像机、录像机等信号源所需的音频视频信号进行数字化，再进行压缩，最后存储在介质中。介质中的数据经过计算机平台，通过编辑软件完成节目的制作，然后进行解压缩、数字信号模拟化，最终输出到显示载体上。
非线性编辑系统技术的工作原理是将摄像机以及录像机等设备中的信号源进行综合处理，实现数字化管理的基础上，对其进行集中压缩和有效管控，保证处理效果符合要求后进行集中压缩，最后存储在介质中。要对介质中的数据展开深度分析和集中控制，保证计算模型符合数据要求。经过计算机平台的编辑软件操作，完成节目制作后集中解压，在一定程度上实现了数字信号的模拟化控制，最终将数据信息直接在显示载体上有效展示出来。
除此之外，在对非线性系统进行统筹处理和综合性分析的过程中，要积极建立更加系统化的处理机制，确保信管数据稳定性符合标准。非线性系统中，电视下方的字幕能呈现出一种立体的视觉感受，并且字幕字体、字形、颜色等元素都能实现自定义，保证整体效果更加丰富，处理效果也能符合民众的需求。并且，在系统运行机制中，能保证电视广播的特技效果符合大众审美，无论是广播模式还是音频的模式，都能实现多样性转变，提高特效管理效果。非线性系统的应用中，还会使用3D立体电视节目应用机制，受众群体利 用3D观赏眼镜能在家收看3D节目，真正实现了科技走进百姓家的目标。
总之，非线性系统的优势主要集中在于以下几点：
(1)电视下方的字幕可以呈现动态和立体的视觉效果，字幕的形式和色彩都得到了极大的丰富，字幕更能够提高节目对受众的强大吸引力；
(2)非线性系统可以为电视广播增加大量的特技效果，无论是广播的声音和音频的多样性，还是电视节目的多种特效方式都成为可能；
(3)非线性系统的运用可以实现3D立体的电视节目播出，受众通过佩戴3D观赏眼镜，就能在家接收到3D电视节目。重要的是，运用该项技术能够提高电视节目制作的质量和效率，为电视广播电台缩减大量的人力资源和物理资源，节约了节目的录制费用。单机的非线性系统尚且存在几点不足之处，例如，下载与上传设备设置重复，资源共享不方便，存储空间效利效率低等。这些缺陷导致非线性系统的网络化发展的必要性凸现出来。制约非线性编辑系统网络化进程的数据传输率、硬盘容量、视频网络构建、网络及管理软件、稳定性、共享硬盘阵列、网络的安全性、传输介质等技术问题正在得到解决，为非线性系统的网络化进程提供了有力保障。非线性系统网络化也拓展了其应用空间，凸显了非线性编辑系统的优势。
除此之外，单机的非线性系统尚且存在几点不足之处，例如，下载与上传设备设置重复，资源共享不方便，存储空间效利效率低等。这些缺陷导致非线性系统的网络化发展的必要性凸现出来。制约非线性编辑系统网络化进程的数据传输率、硬盘容量、视频网络构建、网络及管理软件、稳定性、共享硬盘阵列、网络的安全性、传输介质等技术问题正在得到解决，为非线性系统的网络化进程提供了有力保障。非线性系统网络化也拓展了其应用空间，凸显了非线性编辑系统的优势。
2、虚拟演播室系统
① 虚拟演播室系统的主要特点
广播电视台的录影棚规模有限，而内部的节目种类却很多，每一种节目对录影棚的背景要求都是不同的，传统的演播室不能够满足节目的需求，单调乏味的演播室背景也限制了节目的质量。尤其是一些以娱乐为主的节目，它们对节目的演出背景要求更高，需要背景不断的变换，适合节目的不同时段氛围，同时又要求节目的背景能够呈现出立体感。这些要求都是传统的演播室无法达到的，随着广大受众对媒体的质量要求越来越高，广播电视台必须立足现有的发展状况，及时的更新技术，实现虚拟演播室的技术完善。虚拟演播室之所以可以得到广大受众的认可，主要是因为如下的几点原因：首先，虚拟演播室具有很多传统演播室所难以比拟的效果。由于计算机图形技术的有效运用，虚拟演播室的视觉效果与场景设计方法能够满足设计者在有限的空间中布置出更加恢弘的演播场景。此外，丰富的计算机图形软件为广大设计者提供了强有力的制作手段以及广阔的创意空间。概括的说，虚拟演播室技术能够实现任意场景的创作，展示出真实材料制景无法表现的绚丽画面。无论在色彩上、规模上、光效上、造型上，还是在逼真程度上，虚拟演播室都能够满 足广大观众对节目艺术效果的更高要求。
其次，从短期来看虚拟演播室的经费投资比较高，但是从长远的发展角度来分析，应用虚拟演播室技术，还需要一次的经费使用，就可以实现循环的利用效果。虚拟演播室的画面背景都是通过计算机网络技术来实现的，能够满足有多节目的需求，同时，一个演播室也可以进行多个节目的录制，能够有效的缓解演播室紧张的问题。节约经济成本，降低节目的录制费用，这是虚拟演播室能够得到各大媒体认可的最为关键性因素。
② 虚拟演播室系统的具体实现
虚拟演播室普及与实现，是依赖计算机软硬件水平的持续发展的。在虚拟演播室的具体实现过程中主要有实时渲染、三维实时建模、摄像机追踪等关键技术，而这些技术主要 受到计算机运算速度的限制。虚拟演播室技术诞生之初，采用的是图形工作站，其优秀的图形处理功能成为了虚拟演播室的硬件基础，然而，因价格比较昂贵，虚拟演播室的应用与普及是受到一定限制的。上个世纪末，计算机的中枢系统实现了一次质的飞跃，无论是计算机的整体运算能力还是功能都得到了很大的扩展，这也为虚拟演播室技术的落实提供了可能性。虚拟场景制作是虚拟演播室系统的核心技术所在，在整个虚拟演播室系统中处于灵魂的位置。虚拟演播室中的一切场景均为计算机绘制的图形，依据不同的模型生成方法，可以将计算机绘制的图形分为二维图形与三维图形，进而，虚拟场景也就产生了二维半场景与三维场景的区别。真三维的虚拟演播室系统指的是计算机生成全真三维的虚拟场景，具体场景中的物体大小、物体位置、灯光强度均能够实时变化。在真三维虚拟场景中，灯光、物体、机位均可以随意移动，画面相对更加生动自然。
摄像机追踪识别技术主要包括机械追踪技术、超声波追踪技术、网格识别、红外线追踪技术、传感器识别等，这些技术对计算机运算速度及软硬件水平同样提出了相应的要求。三维虚拟场景中，摄像机常做出纵移、平移、水平角、高度移、镜头变焦、俯仰角、镜头聚焦等不同动作，相应的动作参数改变则可能引起视角与视野的变化，传感器负责将实时数据信息发送到计算机平台，计算机则进行实时的运算工作，根据这些参数的不同变化，计算机可以更换虚拟演播室的背景三维视图，从而达到模拟三维环境的效果，满足节目的录制要求，实现前景与背景的有机“联动”。该工作的实现主要依托计算机应用技术。为此，对计算机的软件编程的能力和计算机的应用速度都提出了更高的要求。
3、5G技术特征及其与广电行业融合现状
从宏观的层面上分析，第五代移动通信网（5G）属于一类承载多样化技术多业务的现代化通信网络体系，在运行速率、适应性、用户体验等方面占据优势。和4G相比较，5G在多项指标上均有提升，传输速率最大值达到了20 Gbps，为4G的20倍有余，网络时延能降低1ms。终端设备设施具有多元化、访问形式多样化、传输覆盖宽广化、呈现内容丰富化等特征。伴随5G时代的到来，广电行业迎来机遇的同时在发展中也遇到诸多挑战，传媒 与高端技术融合发展将成为行业未来发展的主要趋向。3GPP（第三代合作伙伴计划）项目的确立，标志着5G新技术和广电融合进程被推进，为“车联网”和“物联网”等新业务形态开展创造了大好空间。采、编、审、播是广电业务运行的主要流程，传媒与5G技术的有效融合，能提升优势资源的有效利用率，提升生产内容的创新水平。
(二)广播电视新技术的应用前景
1、计算机网络技术应用于广播电视
计算机和互联网改变了人类社会,加速了现代文明建设，推动了社会大发展，把全世界紧紧连在一起。如今，互联网已经渗透到各个领域，早己实现与广播电视的结合。在传统广播电视中，人们观看节目，往往是电台播放什么，只能看什么，这对于很多观众来说,并不满意，他们更希望能够随时观看自己喜欢的节目，而计算机网络技术的应用，显然能够在很大程度上满足观众的需求。
在广播电视后台，若采取原来的方式，工作人员每天的工作量极大，节目编排和节目变动也较为困难。而利用计算机控制后台系统，工作效率和质量大大提升，可减轻工作量 , 优化内部人员结构，将更多的精力放在其他方面。以节目的播放次序为例，通过计算机相关软件，可以设定顺序，而且能够实时调整，若播放某节目时出现问题，可及时以其他节 目代替播放，确保不会断播。而网络可以方便快捷地实现节目素材资料的内部共享，提高广播电视运行效率。互联网上资源丰富，电台工作人员可充分利用，比如从网络上下载所需资源，连接计算机进行编辑，将最终成品上传至电台数据库，供电视节目编辑随时选用, 当前很多电视节目的后期编辑工作，都离不开网络。此外，时效性和互动性在现如今的电视节目中非常重要，这些都要依靠网络实现。比如新闻转播，在现场直播的情况下 ，利用 网络将画面转到外场。而插播最新消息时，当记者获取新闻资料后，同样需要进行编辑整理，然后通过网络传至电台，作为新的新闻插入。不少娱乐节目在播出的同时，都很注重微博互动，比如春晚、世界杯等，很好地实现了广播电视和互联网的结合。当前，数字电视已开始进入寻常百姓家，市场前景广阔，以数字信号的方式连接网络，为人们提供各种优质服务。当然，整个过程都离不开计算机的操作。在幕后运作时，需要利用计算机对视频资料进行压缩存储，上传到储存器中后，用户需要某资源时，在电视上操作，系统会自动搜索相关资源，解码后传送到用户设备，实现正常播放，随着技术的发展，其缓冲时间越来越短 。
2、SDH技术应用于广播电视
与传统网络传输相比，光纤在传输速度、安全、环保等方面优势颇为明显，在当前网络中有着广泛应用。它能够规避信号传播过程中波段间的矛盾，使得信号更加稳定，而且容量大、损耗低，作为广播电视传输的新媒介，对推动广播电视事业进步有着极大帮助 。 在信息化、数字化时代，单纯的光纤技术已不能满足部分人的需求，于是同步数字技术开始迅速发展这是一种SDH技术和光纤结合而成的技术。SDH技术具有线路传输、 复接、 交换等多项功能 , 在光纤、微波传输中都适用，能够对网络进行动态管理维护、实现实时业务监控，即便是不同厂家生产的设备，也能互通，可明显提高网络资源利用率，而且灵活性高，维护方便，有利于减少维护费用的投入。其工作原理为：当信号进入SDH帧结构时 , 首先会经过映射环节,接受码速调整处理后存入相应的容器，而映射同时会加入通道开销区，形成虚容器。帧相位可能会发生偏移，此时SDH技术的定位功能会记录偏移信息，并利用支路单元或管理单元的指针将信息传至相应单元内。再者，SDH的复用功能也非常重要，可以把低价通道层的信号进行码速调整，将其转进高价通道层。或者将多个高价通道 层的信号转进复用层。该技术应用于广播电视信号传输时，需完成信号的数字化处理。首先是取样，按照一定的频率抽取瞬时幅度值，然后对取样序列进行离散化，接着进行编码 , 传送到用户端后，再将量化值转换为信号，这一过程就是解码。
3、FPGA技术应用于广播电视
从广播电视目前形势来看，FPGA技术是5G时代中的新技术之一。为迎合时代发展趋向，国内广电行业积极朝着全数字化、3D立体化方向迈进，需要有相应的技术予以支持，这便要用到FPGA技术，即现场可编程门阵列。在此之前，定制电路存在有很大局限性，而FPGA以可编程控制器为基础，采用逻辑单元阵列技术，不论是结构设计，还是 整体功能，都要优于传统的门阵列技术，在广播电视行业越来越受重视，成为了提升竞争力的重技术之一。比如该技术吞吐量高，灵活性强，结构性能稳定，它的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能,允许无限次编程，用于广播电视设备制造研发，或者信号传输，都有着明显优势。 我们知道 , 清晰度、流畅度是数字化电视的两个重要方面，传统技术在此方面有限，而FPGA技术高吞吐量的优势则为高清化视频的实现,传输质量的提高,以及整个广播电视技术档次提升提供了技术支撑.如今,国内广播电视行业竞争激,FPGA技术为其开辟了新的发展方向，有利于促进广播电视产品的全面发展。从实际应用来看，目前己经取得很不错的成绩。为保证技术升级的有效性，广播电视不断对现有技术创新。而FPGA的应用，极大的提高了广播 电视技术的有效性，缩短了技术升级时间，使广播电视技术能够更好的满足发展要求 , 提高整体质量 。
4、“5G+ 人工智能”技术
这是促进“智慧广电”目标实现的主要技术支撑。在广电行业发展进程中，其始终坚持导入、应用人工智能技术建设“智慧广电”的核心内容。现阶段，人工智能和广播电视有较充分的结合，在语音播报、新闻采编、电视语音指令控制等领域中应用范畴相应拓展。5G时代的到来且在相关技术的支撑下，人工智能技术将会日趋强大。这也是国内不同规模广电行业在业务运行期间全力部署人工智能技术的内在原因，在5G新技术的引领下，人工智能技术将会践行弯道超车的跨越式发展路线。“5G+ 人工智能”技术在广播电视领域中的具体应用有三点：
（1）在人工智能技术帮衬下塑造虚拟人物，联合虚拟动画，为受众展现虚拟主持人或虚拟网红人物，为其创造一场生动形象的视觉盛宴，与此同时也能增强电视节目活力；
（2）在内容存储过程中，通过人工智能技术能实现智能化媒资管理，采用辨识图像、语音、场景等要素，促进语音视频内容文字化、标签化进程，进而能明显提升编目工作效 率，降低了人力资源的投入量；
（3）在内容分发期间，人工智能技术可拓展出会话机器人、虚拟智能助手等，以自然对话为载体，为用户提供全面的信息资讯服务，创造交互性体验。
5、“5G+VR/AR”技术
在广电产业后续发展进程中，虚拟现实（VR）、增强现实（AR）及混合现实（MR）技术将会有巨大的应用前景。以往，网络传导速率与宽带是制约VR技术持续发展的主要因素。而5G时代的到来及相关新技术的应用，构建了一种崭新的网络架构，能提供峰值＞100Gb的带宽、ms级时延与超高密度衔接等技术服务，为网络性能升级与跃进创造了优势条件。把5G网络融合至VR/AR技术应用过程中，对VR影像交互、高分辨率、模拟逼真化等目标实现创造了技术条件。广电行业应抓住5G时代的技术优势，积极研发VR新闻、VR游戏及 VR购物等多种应用项目，减少或规避信息传导期间信息衰减现象的发生，增强受众的现场感。
三、未来广播电视新技术的发展趋势
基于对当前广播电视传输新技术的应用思考，要对相关技术进行综合性分析，对卫星广播电视技术维护工作进行探索和深度分析，积极建立更加系统化的处理机制和控制措施，在一定程度上开创公共服务新局面。正是基于技术结构自身的优势，在未来几年，技术模型能实现整体管理机制和控制效果的综合性升级。新技术将不断融合新型参数和控制模型，其中发展较快的就是VR技术，能在提高节目质量和效率的同时，实现资源管控效果的全面 优化，带给受众更加立体全方位的观影感受。另外，相关技术人员也会针对单机非线性系统下载和上传模块进行统筹处理，升级运行效果和视觉感受，确保系统网络化进程的完整性得以全面升级。
由于科学技术的不断发展,计算机技术、电子集成技术、通讯技术逐渐渗入广播电视领域，广播电视迎来一次革命性的变革。这种变革主要表现在广播电视的数字化和网络化 , 其中，数字化是网络化的基础条件，网络化是数字化的拓展延伸。数字技术和模拟信号相比还具有还原性、易复制性和抗干扰的优势,数字广播电视设备和模拟设备相比可获得更 高的技术性能,逐渐还能开发出许多模拟技术不可能实现的新功能,极大的丰富电视节目 的时效性和可视性。在技术的方面来说,广播数字技术有以下优点:
(1)数字信号在传播过程中通过再生技术和纠错编码技术可使噪声不会逐步积累, 基本不会产生新的噪音,保持信噪比基本不变,接受端图像质量和发送端基本保持一致, 适用环节比较多且长距离的传输。
(2)数字信号在输出时比较稳定,能避免在模拟系统中非线性失真对图像的影响,消 除微分增益和微分相位失真等引起的图像变形。
(3)更加容易实现信号的存储,在各种数字处理方面,使屏幕艺术效果更加明显,数字电视信号的复制性比较强,在制作方面可以提高节目的画像质量。
(4)数字技术和计算机技术相结合,可以实现电视设备的自动控制和操作。
(5)采用时分多路数字技术,可以实现信道多工复用。
(6)利用数字压缩技术使传输信道宽带比模拟电视明显减少,一般为模拟电视的四分之一左右，甚至可能会更小。对于广播电视来说,数字化革命主要针对的环节为节目制作时 、播出和发射等，这几个环节都各自有各自的优势及特点。
由此可见，未来广播电视新技术的发展趋势即：
（1）广电媒体全部走数字化:数字化是一个快速发展的行业,广电媒体的数字化已渐渐融人到节目的拍摄、存储、传输等等的过程,采用数字化技术方法包括基于磁带的数字 化和基于硬盘的数字化,而基于硬盘的数字化是广电媒体最终的走向趋势。
（2）数字媒体的网络化:网络化的优势是可以达到素材共享和信息交换的目的还可以发挥团队管理和分工协调的效果,提交节目的整体水平。
（3）网络媒体的交互化:简单来说就是媒体互换,在未来是一个比较大市场,比如交互电视和流媒体广播等,这不仅可以带来全新的节目制作方式还是一种全新的节目传播方式，网络媒体在以后必将推动新时代的发展。
（4）交互媒体的智能化:所谓的智能媒体就是观众只需要设计出自己想看的节目单, 系统将会自动给您提供符合您要求的节目,这也是一个不可估量的市场。
（5）智能媒体的多元化:智能媒体的多元化是一个潜在的市场,平面媒体和广电媒体的融合也是未来的发展方向,另外智能媒体的多元化还体现在接受途径多元化如地面传播、卫星传播等多种方式。
四、小结
广播电视事业要想有更好、更长久的发展，离不开各种新技术的支持,理念和技术上都应不断更新。在当前数字化时代 , 广播电视朝着全数字化、智能化方向发展,对光纤技术、 SDH技术 、FGPA 、网络等的结合非常重要,是实现质量改善和整体水平提升的必要途径, 应当加以合理利用。将5G新技术应用于广播电视行业发展进程中，是广电各项业务创新发展的重要依托。在2018MWC（世界移动通信大会）展会，我国相关部门已作出建设世界上规模最大5G试验网络的提议，杭州、上海、广州等一线城市当下已建设了百余个5G 基站，这对“互联网+”时代中广电行业持续、健康发展提供了强大支撑。

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最后

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