基于5G的移动全景视频直播系统设计摘要：目前直播技术广泛应用在各行各业。受限于带宽和硬件设备等要素，移动全景直播尚未广泛应用。随着5G技术的发展，移动全景视频直播可以成为现实。本文提出一种可实现的基于5G技术的移动全景视频直播系统设计，提出了各模块之间的实现方式。在该系统中，采用集成式移动全景摄像机作为前端视频采集硬件模块，使用5G安卓手机作为前端视频采集上位机，通过5G网络推流至云直播服务中端，在后端播放端采用基于Web的全景渲染技术进行全景视频播放。关键字：5G;全景摄像;视频直播;系统设计0引言目前直播技术广泛应用在各行各业，包括安防监控系统、直播娱乐平台、移动社交、教育信息化等领域[1]。目前广泛应用的视频直播系统，在前端视频采集端一般采用单个窄角摄像机，使用4G、Wifi或者有线网络等传输通道，进行视频流推流，视频分辨率普遍在1080P以内。在一些特殊的应用场景，例如安防监控等，需要广角或360度全景观察时，传统的实现方式则为借助远程可操控的云台。然而远程端操作云台具有响应迟延、不能同一时刻观察所有角度、只能固定式安装等弊端，在使用上仍有缺陷[2]。5G移动网络的发展为大码流、高清晰、全场景式的视频直播提供了技术基础[3]。为实现移动全景视频直播，本文提出基于5G和移动全景摄像机的解决方案和系统设计。该系统设计中，采用集成式的移动全景摄像机为前端视频采集硬件模块，通过5G安卓手机作为上位机将视频数据推流至云直播平台。在播放端，采用基于Web的全景渲染技术进行全景视频播放。实际应用的效果表明，该设计能够实现移动式的全景视频直播，效果良好。1总体架构设计总体架构设计如图1所示。整个系统划分为移动前端推流子系统、直播云服务系统、后端全景渲染子系统三部分。其中，移动前端推流子系统作为视频数据采集端，提供视频流推流功能，其目的为将全景视频数据通过5G推流至直播云系统。直播云服务系统为服务中端，接受前端子系统的视频推流，以及后端子系统的视频拉流。后端全景渲染子系统作为直播的观看端，采用全景渲染技术进行全景实时播放。2移动前端推流子系统移动前端推流子系统需要解决移动性、全景视频流、视频分辨率、推流方式、推流带宽等核心问题，主要由集成式移动全景摄像机、安卓上位机构成。2.1集成式移动全景摄像机传统用于直播的民用摄像机一般为单镜头，且镜头视场角较窄。以手机摄像头为例，视场角一般为40°至60°。工业级的全景摄像机通常采用6个以上窄角摄像头，以环绕方式布设，多个摄像头同时拍摄，然后图1系统整体架构设计在硬件和软件层次上进行视频合成，得到全景画幅。工业级全景摄像机体积大、移动性差、功耗大，常见于街景拍摄车等应用场景。集成式移动全景摄像机是一种新型的摄像机设备。它采用2个180°的广角摄像头，分别在前后以贴片的方式集成在一个设备上即可完成360°全景的拍摄。采用锂电池供电，功耗较低，具有体积小的优势。集成式移动全景摄像机支持4K及以上的视频流采集，因此能满足移动性、全景视频流和视频分辨率的基本要求。2.2安卓上位机设计安卓上位机需要考虑直播流获取和直播协议支持。通过集成式移动全景摄像机的SDK，可以实时获取摄像机的全景视频画幅和流数据。目前主流的直播协议包括：RTMP协议、HLS协议、HTTP-FLV协议。其中，RTMP协议（RealTimeMessagingProtocol，实时消息传输协议）是一种基于TCP层设计的用来进行实时数据通信的网络协议，具有实时性高的标准协议。因此，本系统采用RTMP协议进行推流，由安卓上位机实现RTMP推流模块，并向目标视频云服务推流。2.35G网络由于全景视频流在同一时间录制了360°的画面，因此带来了视频流数据量的增长，需要较高码率的支撑。根据实际测试，全景视频流的分辨率至少需要4K以上，才能保证画面清晰度，因此带来了上传带宽的更高要求，4G移动网络带宽难以满足需求。根据理论和经验计算，在采用H264压缩标准下，上传带宽至少需要6Mbps才能满足较好画质的4K视频流推流。5G网络可以大幅提升视频上传的带宽。在信号好的地区，5G网络和5G手机足以满足带宽上的要求。采用5G技术实施推流，是本系统设计的核心与关键。3...