内容提要：正在开发的5G第五代移动通信网络，具有更高速度、更大容量、更多设备连接，关键技术与性能将对影像制作与表达产生深远影响。5G时代通信技术的变革促使移动互联网的信息传播全面视频化、融合化，建立起智能影像新生态系统，与物联网技术、云计算技术、虚拟/增强/混合现实技术，人工智能技术等共同携手，助力影像生态泛在化、智能化，促进沉浸式视听体验、媒介融合与优质内容生产。在此背景下，人机协同工作，平台和资源开放共享，各技术综合运用，服务和需求精准匹配、智能协同——5G赋能的“智能+”影像将带来前所未有的机遇和挑战。
关键词：5G；智能影像；虚拟现实；云计算；媒体融合
1 引言：5G时代助力智能影像
1.1 研究背景
近年来，在2G、3G网络基础上迅猛发展的4G网络，在通讯、医疗、军事、教育等各方面发挥着重要作用。然而快速进展的科技带来了AI、AR、VR、MR等新技术，4G网络如今也越来越难以满足用户的需求，快速更新的电子产品，和智能技术所需的空间。
自2012年的世界无线电会议，全球各个国家和行业组织开始投入5G第五代移动通信网络（the fifth generation communication network）的建设开发，包括我国的IMT-2020（5G）推进组，5G美国、欧洲的5GIA协会，日本的5GMF移动论坛等等。为了加强国际合作，各组织每年举办两次全球峰会。2019年2月25日，在巴塞罗那的世界移动通信大会上，包括我国的小米、华为，韩国三星在内的多家龙头企业纷纷推出5G手机等各种产品与技术方案。尽管5G时代还在萌生阶段，但一个全新数字环境的到来已越发清晰可见。5G可利用无线电频谱，以更快的速度、更大的容量、更多的设备连接、更可靠更极致的体验来传输和融合海量数据；与AI人工智能、AR虚拟现实、物联网、云计算等智能技术共同携手，对我们的工作、学习、生活和娱乐产生巨大影响 。
1.2 研究目的与意义
5G网络将对影像表达领域产生直接、深远的影响，将是“互联网+”影像和“智能+”影像制作和表达的关键。5G能够将AI、AR、VR、3D全息等新兴智能技术应用于影像领域，助力云计算、物联网与影像创作表达的深度融合。在5G网络的支持下，各种大型音视频资源可以更加便捷地交互共享，这会为影像表达诸要素的组合、构建和表达带来全新的方式。在此背景下，研究5G赋能“智能+”影像所带来的机遇和挑战，具有重要的理论和实践价值。
国内外对5G关键技术及网络架构的研究无疑是焦点与热点；但对于5G在影像领域的应用、可能产生的影响和创新实现路径，目前仍处起步阶段。本研究旨在探讨5G赋能智能技术对影像制作与表达可能带来的机遇与挑战，以期一点前瞻性的展望与思考。
2 5G关键技术及应用场景
2.1 5G 关键技术与关键性能
5G在无线领域最具发展前景的主要有以下关键技术：超密集异构组网、自组织网络、D2D( device to device)通信、M2M( machine-to-machine) 通信、大规模天线阵列、全频谱接入、内容分发网络、移动云计算、网络功能虚拟化、情景感知技术等 。网络技术领域，基于软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）的新型网络架构也取得了广泛共识 。可以预想，5G网络将更加智能和高效。
5G网络的关键性能指标主要包括：用户体验数据速率、连接密度、端到端延迟、流量密度、移动性和峰值数据速率。5G 网络具有超过100 Gbps 的用户体验数据速率，是4G网络的100倍以上；每平方公里具有100万个连接，是4G的1000 倍；1毫秒端到端延迟只有4G的1/50甚至更短；其余数据，如每秒数十千兆的峰值数据速率等关键性能指标整理如下（表1） 。总之，5G能够使用户更加高效地使用移动网络：用4G网络下载一部高清电影也许需要几分钟，而在5G环境下载一部高清大片预计至多只要1秒。
2.2 主要应用场景
ITU国际电信联盟概括5G的主要应用场景为：增强型移动宽带、高可靠低时延通信和大规模机器通信三类 。增强型移动宽带可提供最高10 Gbit/s的高速率、高带宽业务，能满足3D超高清视频、云存储、混合现实等对带宽要求较高的服务。高可靠低时延通信提供了仅1ms的超低时延，可满足如汽车自动驾驶、工业自动化管理等对延迟敏感的服务。大规模机器通信可提供高达1000000/km2的连接密度能力，可满足智能城市、物联网等高连接密度要求的服务 。
在增强型移动宽带服务场景中，峰值数据速率、用户体验数据速率、频谱效率、移动性、网络能源效率和流量密度的重要性最高。在高可靠低时延通信服务场景中，低延迟和移动性最为重要。在大规模机器通信服务场景中，5G网络应无缝支持偶尔传输数据包的大量设备（表2） 。在影像领域，5G可应用于远程直播、混合现实、人工智能等重要场景，其技术特性可帮助打造全时空、全受众的观赏体验 。
3 基于5G的智能技术及其影像应用
3.1 基于5G的物联网技术
物联网IoT（Internet of Things）是建立在信息通信技术基础上，通过互联网、传统电信网等物理和虚拟的信息承载体，实现物物/人物之间的泛在连接，让一切独立的物理对象互联互通的网络 。物联网的发展将助力社会信息交换，从而造成深切影响。
作为物联网技术基础的信息通信技术包括传感器、无线射频识别技术、全球定位系统、激光扫描装置等 ，以实时采集信息，以各种方式实现网络接入。目前4G网络已开始广泛应用于物联网，但未来物联网大规模连接、广泛覆盖范围、超低延迟、高吞吐量等 应用需求，呼唤更高的性能标准。5G技术有望为未来物联网应用提供新的接口，为各个行业提供支持物联网发展的基础技术 ，使物联网体系愈加完善，满足运行速率、安全性等方面的需求。5G+IoT技术一旦集成，将推动万物互联的智能化时代，给予包括影像领域在内的各个产业一个智能化的生产环境。有了物联网作为基础，人工智能、云计算等技术在影像领域的应用潜力才能被彻底激发。
3.2 基于5G的混合现实技术及影像应用
我们常说的“虚拟现实技术”主要分为虚拟现实（VR，Virtual Reality）、增强现实（AR，Augment Reality）和混合现实（MR，Mixed Reality）。VR 是完全模拟化的虚拟世界，AR将虚拟世界加诸真实环境，虚实结合；MR则融合了VR的沉浸感和AR的实用感，将前两者天衣无缝地合二为一 。影像呈现中，VR可以实现现实难以企及的体验；在影像创作中，也可利用VR技术不受时空限制地进行大量尝试、体验及纠错。相似地，AR/MR 也可以使情境化体验随时实现。
显然以上实现的基础是网络的升级，必须考虑低延迟、无缝广覆盖、视频编码等技术条件。目前，制约VR技术应用发展的主要是网络传导与宽带因素，即数据从发送到接收之间的延迟问题。对于VR/AR/MR来说，身临其境的体验，需要网络延时大大低于人类视觉的延时。
5G网络能提供峰值超过100Gb的带宽与超高密度衔接等技术支持，为网络性能升级创造了优势条件。低时延与增强型移动宽带，能够支持真实感知体验。所以，5G为VR影像交互、高分辨率、模拟逼真等目标的实现创造了技术条件。具体举例，目前的VR/AR体验中，长时间佩戴头盔显示器会使体验者感到头晕，而5G网络将消除延迟影响，带来沉浸感。再如，5G网络大大减少了视频下载的延迟时间，扩大了混合现实内容和视频的容量，使虚拟现实有望真正成为影像创作中的有效工具。此外，5G赋能的VR/AR/MR技术，也会为远程影像带来可能，让观众仿佛体验到与远程传输而来的3D影像就在同一个地方。VR和3D全息影像的融合，使观众的各个感官都得到了更真实的体验 。这看起来似乎遥远，其实已然就在身边了。2019年两会期间，人民网推出了《全息3D强影！这有一份“立体”报告等你来看》，采用AI主播、全息投影、三维立体建模等多重技术展现政府工作报告。新华网也推出了《全息交互看报告》，利用AI+MR，精选政府工作报告中的重要数据，将百姓生活、城乡风貌、经济发展等场景在MR智能演播厅中还原。央视网用VR+AR推出了《全景沉浸看报告》，将政府工作报告中的重点提炼和解读，在真实场景中融入三维动画，辅以李克强总理的同期声，进行了生动的可视化展现 。
然而，目前限于4G网络的VR技术只能提供110度的视角，这是当前还不能实现移动环境中的高清视频和3D影像的原因。而5G的低延迟和高带宽可有效支持实时VR/AR/MR服务 。
3.3 基于5G的人工智能技术及影像应用
人工智能AI已成为目前社会诸多领域的热门话题。5G与AI的强强携手必将共促发展。首先，5G网络为AI在云端与终端间的配合衔接，提供了通信支撑，将助力AI的普及，实现万物互联。第二，AI的应用可以节约人工成本，增强真实体验 。第三，5G将驱动AI助力个性化和智慧化的人机协同工作。
这样来看，“5G+人工智能”将在影像领域产生三大具体应用。其一，人工智能技术帮助塑造虚拟人物，带来新鲜生动的视觉体验；其二，在内容存储过程中，通过人工智能辨识图像、场景、语音等要素，促进音视频内容文字化、分类化、标签化进程，实现智能媒资管理，进而提升工作效率，减少人力投入；其三，5G+AI助力个性化、智能化的影像创作，促进人与智能机器协同工作。
其实，人工智能目前已进入了视频生产领域。例如，著名主流媒体机构“封面新闻”已在积极探索人工语音播报合成新闻视频、人与视频互动等应用场景，并取得了初步成效。2019年初，封面新闻虚拟演播室系统正式建成启用，并应用于两会报道中：运用抠像、跟踪、三维建模、渲染技术等科技手段，将汶马高速、白鹤滩水电站、凉山三河村新居等四川重大民生工程进行3D建模，将其与演播室中的主播播报相结合，制作成虚拟混合现实视频 。由此可见，人工智能和广播电视可以充分结合，在语音播报、新闻采编等领域中拓展应用范畴。
3.4 基于5G的云计算技术及影像应用
云计算（Cloud Computing）是一种分布式计算：通过互联网将庞大的数据计算处理程序分解成数个小程序，再将任务分发给多部服务器提供的数据中心和系统软件进行分析处理，计算结果后合并返回用户，可访问到云端资源 。这项技术不仅可以在短短数秒内完成数以万计的数据处理，更能通过云端实现用户资源共享和动态按需匹配。
云计算能够以在线大规模方式（MOOC）为计算机密集型的虚拟世界、视频流等数字化影像创作提供服务，通过云端存储和部署，实现资源的统一共享。影像创作者可以在终端轻松获取音视频素材。
并且云计算技术正在朝着更高速率、更集中化的MCC移动云计算（Mobile Cloud Computing）发展 。5G将助力MCC技术，使移动影像创作不再受移动终端存储有限、计算效率低等限制，帮助提供更为个性化的、交互式的影像创作和观看体验。
因此笔者设想，基于5G的云技术和泛在计算将在云端平台搭建起物联网市场和物联网生态系统。于是5G便可赋能影像，促成资源共享，在线协作、移动创作的智能影像新生态系统。
智能影像新生态系统一旦形成，将大大促进内容创新和消费升级。这是为什么？无论5G时代的受众是趋于用户/专业内容生成，音视频传输速度的大幅提升，都将为更便捷、高效的内容制作和传播提供动力，而引发内容生成行为的大爆发，特别是具备视听/视效优势的影像内容。消费效应就更容易理解了：5G网络增速直接增加了（高清高质量影像的）在线直播和下载点击，拉动相关消费。
4 展望：5G助力智能影像新生态系统
综上，5G时代的数据传输速率大大提升，通信技术的变革促使移动互联网的信息传播全面视频化、融合化。当影像成为主要的信息表达方式，一个新的智能影像新生态也就完全建立起来了。
4.1 5G赋能的智能影像新生态系统
这样一个智能影像新生态系统，依赖5G+人工智能技术作为其实现基础，以智能技术服务影像媒体为指导理念，应用和融合了移动互联、物联网、云计算、虚拟/增强/混合现实技术等，具有融合化、数字化、人机协同化、精准化、智能化五大特征。在此背景下，基于数据和算法的人机协同工作，基础设施、平台和资源可以开放共享，各技术综合运用，信息高效交互，服务和需求可以精准匹配、智能协同。
尽管智能影像新生态系统的真正建立还需要技术进一步发展才能实现，但目前国内已有不少智能媒体融合的实例，初步显现出智能、高效、共享的趋势。媒体融合的典型代表、智媒机构封面新闻在UGC领域，面向全球征集超过1000位“青蕉拍客”在APP上共享自己拍摄的短片，从多角度与世界深度交互；拍客们可加入封面新闻的专业视频团队进行专业新闻生产，并与新浪、腾讯、今日头条等互联网商业平台进行视频生产的合作。这背后的技术保障就是5G——封面新闻正积极与第三方合作开展5G智媒体视频实验。例如，与中国移动5G产业研究院共建5G智媒体视频实验室，为云视频直播、高清微纪录片等提供了充分而持续的技术保障。今年全国两会期间，封面新闻自其5G智媒体视频实验室成立以来首次落地实验，联合中国移动打造全国两会5G直播间，对5G技术的影像应用场景进行了一次深入探索。
无独有偶，央媒及各省级广播电台也在进行此类方向的创新试验。仍然以2019年两会报道为例，在5G技术和信号传输的基础上，各台纷纷以H5页面、VR、AR、动漫、短视频等多种手段，推出互动式、服务式、体验式的影像新闻体验。央视总台、《人民日报》社、新华社为代表的央媒以4K+5G+AI等新技术引领报道：总台实现了国际首次以5G技术持续传输4K超高清视频信号，将多路4K和VR视频信号集成制作和分发，全景报道两会盛况；《人民日报》社为记者配备了5G客户终端设备（CPE）和VR全景相机，可以将大会现场的超高清视频同步传递给互联网用户。江苏广播电视总台首次采用5G技术助力H5页面虚拟、Vlog等全媒体手段进行视频播报；山东广播电视台提供了720度沉浸式高清直播体验，湖北广播电视台搭建起4K高清激光投影大屏全媒体直播间；浙江广播电视集团首次推出AI语音播报技术：用户只需点击页面，便可获取对两会热词和话题的有效抓取和深度解读。以上这些5G与各类新技术的广泛应用在两会报道中有着很好的传播效果。据尼尔森网联海量融源收视率数据显示，2019年两会期间，央视新闻频道全国日均触达3620万观众，触达率达15.74%，收视率达到0.95%，收视份额达到4.5%；央视综合频道收视率达到1.66%，收视份额高达7.9% 。
这些探索已然为5G时代的媒体融合和智能影像新生态系统的建立，提供了一个清晰可借鉴的路径。随着5G的进一步发展和普及应用，相信技术变革产生的效果会越来越明显，智能技术赋能影像融媒变革的效应将会越来越巨大。
4.2 多重手段构建5G智能影像新生态系统
智能影像新生态系统赖以建立的基础不是单一一项技术，需要综合运用5G、移动互联网、物联网、云计算、人工智能、混合现实等智能技术，需要以5G为基础的多重技术多管齐下。
4.2.1 5G移动互联网助力影像生态泛在化
平板电脑和智能手机引领的移动视频观看在近几年越发风行，随时随地多设备连接极具便利性，内容也越发丰富实用。随着移动设备的所有权在各国普及开来，移动设备越来越智能、便捷、便宜，移动视频观看的可能性更是被不断拓展。
当5G时代的增强型移动宽带和高可靠低时延通信将大规模通信的连接密度提高到1000000/km2，也就意味着，只需一个移动终端，“云上”的影像制作和观看就成为了常态。
具体来说，5G将大大提高网络带宽，优化跨领域协同制作——这就能推动影像生产云制作。 以综艺节目后期制作为例。节目录制时一般同时有几十台摄影机器从各个机位拍摄，后期剪辑的工作庞大而繁琐。而通过5G传输，摄制团队可将拍摄的高清素材几乎没有延迟地同步上传至后期制作团队进行剪辑，大大提高工作效率；甚至可以通过网络实时发布录制现场，低成本高效传播。
4.2.2 5G助力AI+智能影像全面实现
5G超过100Mbps的数据速率大大提升了AI处理数据的能力。有了数据和算法的支持，人力和机器有望达到更高层面的分工协同，实现无缝衔接的工作。如上一节提到的后期剪辑，就可以利用AI技术对目标素材进行智能识别和挑拣，再由后期人员进行加工处理。进一步说，还可以基于数据理解进行影像创作的决策设计，用机器算法验证和执行确定的决策，并根据结果进行持续调优和反馈。
在此基础上，5G+人工智能可能促使影视制作真正达到个性化定制和“互动影视”的设想。借助每一个用户的手机摄像头就可以构建起交互式视频图层（Interactive video layers）。仅需一个手机移动端，前置摄像头就能以人脸识别捕捉表情和动作，对用户进行实时分析，对其观看内容进行调节和适应，甚至通过用户反馈主导剧情。如此大胆的想象，在5G技术的支持下便有了落地的可能。目前所有与影像制作、受众体验相关的视听产品，都是基于带宽和延迟设计。5G极快的传输速度几乎零延迟响应，足以应答人的生理反应，能有效支持互动影视的实现。
前文也已多次提到过，人工智能目前已开始以多种方式出现在媒介和影像领域的应用之中了。央视总台在两会报道中推出了AI赋能的记者助理“小白”，可以模仿著名主持人白岩松的声音和语言习惯，甚至还初步具备了面对面的采访功能。人民网也推出了AI机器人为全国两会新闻中心提供影像报道支持。新华社推出了AI合成女主播“新小萌”与“新小浩”，在线答疑解惑。人工智能技术在媒介中已开始承担大量智能化、自动化的新闻编辑和播报工作，其中许多与影像相关，相信在不久的将来，人工智能也将越来越广泛和深入地进入影像制作之中，越来越多影视剧将会由计算机生成。
4.2.3 5G助力混合现实与沉浸式视听体验
上一章具体阐释了何为虚拟/混合/增强现实及其影像应用。虚拟现实技术将数字技术集成到物理世界中，让数字对象和物理对象共存 。VR可以让用户沉浸在虚拟世界中，AR可以在物理空间上叠加虚拟信息，MR更带来了全新的数字全息图像技术 ，将3D影像随时随处投射。
近年来，MR的全息图像首先用在了医学领域。澳大利亚远程护理科学教室就通过移动混合现实，展开交互式模拟和沉浸式移动的教学培训环境 。这就为未来的沉浸式视听影像指明了方向，5G网络高速率、高带宽、低时延的技术特性，可助力交互式虚拟和沉浸式移动的影像观看环境。
上一节提到了5G时代即将到来的“互动影视”设想。加上VR、AR技术，用户观剧的互动方式不仅限于对剧情的主观能动，甚至直接“穿越”进入也是可能得。因为5G和VR的结合能带来一个更高维度的传输、连接和表达形式，呈现的是全方位的沉浸式联系。如同2018年火爆全球的斯皮尔伯格的作品《头号玩家》中一样，每个人都可以成为电影的主角，跟随剧情展开奇幻之旅；即便一群观众共同去到一部电影中，也会解锁不同的剧情。所以，5G+VR给了互动影视诸多可能。
目前，虚拟/混合/增强现实也已有了初步的影像投入。之前曾提到过今年两会报道中5G+VR的使用。《人民日报》新媒体中心持续进行了全景VR直播，新华社新媒体中心为记者配备了智能AR直播眼镜进行直播报道：使用者用眼神即可指挥摄像机与肉眼同步转动，拍摄视频画面。新华社还在客户端发布了“增强现实”报道，受众可以借助全景技术获得现场感与沉浸感。除央媒和各广播电台之外，影像平台爱奇艺也推出了“奇遇VR”与“爱奇艺VR”，带来了更清晰的超高码率巨幕和更逼真的动效；互动视频和全景影像给予受众更多参与的交互技术也在研发之中。
4.2.4 5G助力媒体融合与优质内容生产
中国国际广播电台的韩春苗从四个方面概括了5G时代的媒体融合：其一，媒体形态融合，各自边界模糊甚至消解；其二，媒体业务融合并向多维拓宽；其三，媒体平台融合，万物皆媒；其四，媒介技术融合，计算和通信合二为一。
各类技术与表现形式的升级将加速移动新媒体的融合过程，提升受众的体验感与获得感。短视频、VLOG、H5、虚拟现实、可视化等主流网络传播形式将被更广泛地综合应用。一如前文提及的两会期间新技术的集中展示，突破了单一载体与单一效果的局限，显示出媒体融合向纵深发展、向全媒体发展的演进趋势。
技术发展使新创意与新形式成为可能。但一切创新最终都需结合用户需求来落地。移动互联网时代，受众越来越习惯于在碎片化的时间快速、高效接收短小精干、娱乐互动的新奇信息。两会报道中种种新形式的广泛应用正是与用户的触媒偏好与习惯密切相关。所以说，新技术赋能下的媒体融合形势下，深入研究、发掘用户偏好，精准触达用户偏好是更为必要的。
在未来5G时代，随着流量资费的下降与网速的提升，单一形式的内容效果将越来越难以满足需求，多种形式的组合可以更好地增强传播效果。对于媒体而言，需要跳出既有窠臼，突破单一载体与单一效果，以增强用户体验：广电媒体不能只局限于音视频节目，纸媒也不能只强化文字报道，需要多种形式的立体呈现，具备视听优势的影像表达将会是重中之重。
对于融媒体而言，用户对平台与客户端的使用体验决定了其成败。5G时代，用户对内容的接触更为多元，融媒必须以更优质的内容、更灵活的形式、更人性化的设计来增强用户体验，以获得认可与忠诚。当AI、AR、VR等技术泛化之后，其视听冲击逐渐淡化，内容与创意的关键性越发显现。移动互联网时代，用户生成内容（UGC）及商业性专业生产内容（PGC）大量涌现，海量信息之中，用户将更加迫切地需求权威、优质的内容。
对于影像生产而言，内容市场的风险基数不断增大，必须在增强优质内容生产的同时考虑到，如何将内容与技术妥善结合，迎接渠道的升级和转变。在这一点上，手握大量优质内容资源和系统化人才体系的传统影视公司可能更具优势。并且，价值链效应（Value chain effects）将强化龙头影视公司的优势。5G时代下，内容分发更成本更低，对上游创作者和版权方更为有利，可以获取更大的利润。市场力量和受众不断增长的需求，反过来促进了内容生产与优质化，以满足受众不断增长的媒介需求。谁掌握了优质内容，谁将赢得受众。
5 小结
技术对影像发展的重要推动力，5G不仅能带来下载速度和清晰度的增幅，更可能改变影像生产和观看的方式。
如前所述，5G时代的智能影像新生态系统不仅依靠某项单一技术，而是以5G为基础支撑，综合运用各种智能技术，形成更数字化、智能化的影像新生态系统。
5G网增加了带宽，使数据的收集、存储、挖掘和分析，可以作为基础来驱动影像新生态系统架构；物联网将对影像资源进行实时识别和收集，云计算促进资源共享，人工智能将促使人机协同，逐步形成智能化的影像创作。
5G将助力影像和媒体整体转型升级，而内容生产仍然是核心。人工智能技术不能取代人的头脑和创意。同时，新技术的发展和普及也可能带来种种伦理和哲学问题。5G时代中的信息安全、版权问题等等，都需要完善的法律和制度来进行规范。面对5G的潜在利好，我们也应采取理性态度面对新生事物。我们也应认识到，美好设想的实现还需一段时间的技术积累。无论是融媒体机构还是传统影视企业，都需要提前做好转型的准备，在5G时代与影像新生态真正到来之前，加大技术研发和升级，挖掘和培育潜在市场，扶植和培养相关人才，积累和开发优质内容——这样才能在5G时代的真正到来之前做好准备。
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