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5G来了,新兴媒体的路应该怎么走?

5G 浪潮下,新兴媒体的未来在哪?

2019 年 9 月 7 日,深圳腾讯滨海大厦迎来了《腾讯技术开放日·5G 多媒体专场》活动,腾讯多媒体标准组总监 & 5G 专家 Stephan Wenger 博士、腾讯 5G 知识产权专家徐剑波、腾讯 5G & 多媒体标准专家赵帅博士、腾讯多媒体专家工程师封薇薇出席了本次活动,并作了主题演讲。

本次活动秉持着“聚焦 5G 国际标准,拥抱新时代多媒体技术”之宗,话题也紧紧围绕 5G 的两个重要方面展开,即 5G 国际化标准的发展和 5G 新兴媒体应用。在四位嘉宾的演讲中,“我们讨论的 5G 是什么?“”5G 的国际标准是什么?““知识产权对于 5G 有多重要?”“5G 下新兴多媒体技术面临的挑战”等问题都得到了解答,关于视频多媒体编解码、8K 和沉浸式媒体等新兴媒体技术的谜团也被揭开。

小编对本次活动的演讲观点进行梳理后,摘录如下文。

Stephan Wenger:5G 国际标准及其背后的组织

5G 浪潮下,新兴媒体的未来在哪?

众所周知,移动通讯技术目前已经发展到了第五代,也就是所谓的 5G。那么,人们应该从哪些维度来理解 5G,它现在又有哪些创新技术?对此,腾讯多媒体标准组总监 & 5G 专家 Stephan Wenger 给出了自己的答案:

大家应该从三个维度认识 5G:第一个是高宽带,大家可能对 5G 最普遍的理解就是,有了 5G 后带宽就更高了;第二个是多连接,5G 不止拥有高宽带,还可以实现多连接,比如可穿戴智能设备或者智能家居设备。;第三个是可靠性、低延时。具体来说,可靠性可用于一些重要的应用场景,比如无人驾驶;低延迟方面,8K、AR/VR、自动驾驶、物联网对低延时都有着极高的要求。其中,5G 在高分辨率视频高宽带体验方面尤其重要,比如 4K、8K 以后新兴媒体的体验。而且,支持高分辨率的视频体验在 5G 标准制定中属于第二个优先级;5G 普及后,支持高分辨率视频的体验将作为 5G 标准的重要指标。 

除了上述所说的三个维度,现在还有五种 5G 创新技术:Massive MIMO(Massive Multiple-Input Multiple-Output,大规模多入多出)、Full Duplex(双全工)、Millimeter Wave(毫米波)、Beamforming(波束成形)、Small Cell(蜂窝式基站)。具体来理解就是 5G 支持大规模多入多出;全双工在 5G 方面的体现为增强的传输能力,比如视频会议,需要极高的上传能力;毫米波的缺点就是它的穿透力很差,覆盖范围小,这就意味着,如果要实现 5G 全覆盖,可能一个房间里要搭建两个基站来维持大家的连接;波束成形技术是充分发挥5G大规模天线矩阵的驱动力;蜂巢式基站的一个例子比如在每一个房间都有一个或者两个基站,这种基站特别小,而不是像传统 4G 一样在户外每隔几公里建一个大基站。

对于 5G 的国际标准及其背后的组织,Stephan Wenger 也对进行了相关的介绍: 

5G 主要由两个标准化组织来定义,一个是 ITU(International Telecommunication Union,国际电信联盟 ),另一个更为重要的组织则是 3GPP,它会根据 ITU 的需求来制定标准计划。3GPP 有三个工作组,即 SA、CT、RAN;其中,RAN 负责无线电标准的制定,这块是 5G 的核心;SA 是负责业务和系统概念方面的标准;CT 负责核心网和终端。在制定 5G 标准时,ITU 和 3GPP 跟其他的国际组织合作,比如动态图像专家组(MPEG),负责多媒体压缩标准和国际互联网工程任务组(IETF)在传输协议的标准制定等方面都投入非常的的人力和资源。 

2012 年,3GPP 刚开始有对于 5G 的设想,到现在很多的设想现在已经实现了。比如,当时设想 5G 的传输速度是 100 兆每秒,然而,现在最高可达 1G 每秒;提高频谱效率也实现了;低延时方面,从原来计划的 10 毫秒延时到了现在的 1 毫秒延时;设备连接数量,当时设想的是 1 平方公里支持 100 万个连接设备,但现实中已经远远超过了这个数字;降低能耗也做到了。不过,现在很多 5G 网络其实是 4G LTE 的延伸,并不是纯 5G,纯 5G 将在 2020 年实现。

徐剑波:SEP 的重要性和生命周期 

在这一部分,腾讯 5G 知识产权专家徐剑波分享了自己对 5G 知识产权的见解。演讲中,徐剑波就重点提了基本概念 SEP(Standard Essential Patent,标准必要专利):

SEP 包括一些技术,这些技术必须要被一个产品或者业务所用到的,而且所用到的技术要跟现有的工业标准相符合。而它的必要性则体现在这些技术非常重要,不能被轻易取代。总结起来,SEP 是一个专利和标准的混合产物。那么 ,为什么标准必要专利对通信产业链非常重要?我们可以通过《超级玛丽》游戏的玩法来理解,我们把游戏中的玛丽看作一家公司,当他吃了一个 SEP 果子,就会变得非常有力量。如果企业拥有 SEP,相当于手上拥有非常强大的武器。因为企业技术领先之后,就可以授权给别人等等。

实际上,SEP 也有生命周期。第一步,要启动 Pre-Research(预研),不要等到相关概念热起来再行动,那样就已经晚了;第二步是 Standard developing process(标准制定过程);第三步,标准文本被董事会通过,就成为事实上的标准。第四步,要做一个声明给官方,诚实交代自己已经申请了哪些专利,以防之后的专利受限。第五步,跟标准兼容的产品研发成功,持有标准必要专利的公司就可以收许可费了。通俗来讲就三步,把想法通过专利保护起来,最后获得资金。

赵帅:5G 多媒体技术和应用

5G 浪潮下,新兴媒体的未来在哪?

腾讯 5G & 多媒体标准专家赵帅从多媒体产业链的角度切入,探讨了标准化的必要性,以及视频流量的未来趋势。他说道:

多媒体产业链基本是从有多媒体源开始,有了源后就需要多媒体压缩的技术和算法对其压缩,那么这些算法和技术需要标准化,包含多媒体压缩技术标准化和多媒体系统传输标准化。那么,为什么要制定标准?我们可以分为四点:一是互联互通;保证各个厂商在指定多媒体 5G 标准下,各个设备之间可以实现互联互通,这也是做标准最基本的原理。二是防止垄断;因为这样各个公司都会参与进来,并且投入自己的技术,保证技术共享。三是保证技术的先进性;比如参加 5G 国际标准制定时,企业可以把自己的技术贡献出去,也可以共享别人先进的技术,保证了技术的先进性。四是知识产权专利;一方面可以商业化,收取专利费,一方面可以起到防御作用,保护自己。

视频流量将会一直排在网络流量的前列,在 5G 时代,这种趋势会只增不减。根据思科预测,到 2020 年 约82% 的流量将是IP视频传输,包括视频会议、小视频、云游戏类似的服务。出现这种情况的原因之一就是新兴媒体格式的出现,包括 4K、8K、沉浸式媒体、增强现实等。随着网络带宽越来越高,视频流量也会越来越高。 

赵帅还特地强调了多媒体压缩技术对于多媒体发展的意义。他表示,即便是在 5G 时代,没有多媒体压缩技术,那对于多媒体的发展来说一切都是零。他说:

2003 年 AVC(H264)编码标准正式发布。2013 年时 HEVC(H265)发布;每一次视频压缩技术的迭代都会比上一次主观上提高 50% 左右,客观上是 30%——客观是通过数学统计,主观是人眼看,总体上来说最后都有 40%-50% 的提高。现在是的 VVC(H266)是我们腾讯多媒体实验室积极参与的。VVC 在 HEVC 上客观节省 30% 以上,主观是 40%以上。 

从视频编码架构方面来说,VVC 跟 HEVC基本一样,但为什么 VVC 会有所提高呢?从某种程度上看,是算法上得到了优化和提高,比如在压缩视频时,HEVC 只支持一种切分方法,VVC 支持四种方法,在压缩时提供更多可能性,更大的提高了压缩的速率。截止到 2016 年 6 月份,腾讯 VVC 视频压缩技术是全球第三。还有一个重要的成果,《王者荣耀》已经加入到 VVC 测试序列,可以更好地服务腾讯游戏业务,这个意义是非常巨大的。

封薇薇:5G沉浸式媒体 

在 5G 时代下,技术的迭代给媒体技术注入了新的活力,沉浸式媒体技术也因此得到了更大的发展空间,与前几位嘉宾的切入点不同,腾讯多媒体专家工程师封薇薇更注重工程的角度,她具体介绍了 5G 时代下沉浸式媒体系统。她在演讲中说道:

我们通常看的视频都是通过摄像机拍摄的,而它的拍摄方式是将真实世界投影到二维平面上,然后再进行压缩处理。那么,如何更好地展现三维的世界?我们可以假设眼睛是一个摄像头,看到的世界可以上下左右旋转,也就是说,可以假设把三维世界投影到一个球体上,可以通过在中心旋转视角来看整个世界。这样会给我们更大的自由度,也更加人性化。

那么,如何把三维数据进行压缩传输?现在,二维压缩传输已经比较常见且相对成熟,我们更希望能够利用二维已有技术来对三维的东西进行压缩传输,我们会运用投影技术 ERP,将三维球体投影到二维平面,就可以用正常的二维视频压缩技术将它进行压缩和传输。但事实上,ERP 投影是有一定缺陷的,在两极会有大量冗余信息,这些信息不需要完全被传输。针对这一问题实验室对投影方式进行了改变,有效降低了重采样造成的失真。事实上 OMAF 定义了整个全景系统,其中还包括了多媒体容器,以及传输方式。由于 VR 系统传输的是 3D 的信息,即使在 5G 的情况下带宽也是远远不够的。在传输的过程中为了减少带宽的占用率实验室采用了切块模式,这样可以保证用户可以根据带宽选择分块选择不同质量,从而有效分配带宽保证可视区域的质量。

除了 360 视频外,还有其他对三维世界描述的方式,比如把三维物体用点和面表示。另外的方法是,用激光雷达或者摄像机矩阵将一个三维物体直接数字化,变成关于点位置或者色彩的数据。在数字化三维物体时会含有大量点的数据,我们称之为点云。静态的点云包含千万级数据,而动态点云每帧可以有百万级数据。我们实验室参与了 MPEG 国际标准点云和 AVS 国标点云的制定,并拥有大量标准技术专利。而不仅仅是专利我们在点云应用上也有着落地解决方案,多媒体实验室目前在合作自动驾驶团队为其提供点云数据压缩方案。

据悉,腾讯多媒体实验室在 VR360、OMAF、DASH 等领域均参与标准制定,并拥有多项专利。

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