【精選】基于5G+AI的輕量化虛擬演播系統(tǒng)在地市級融媒體中心的研究與應(yīng)用

本文是《廣播與電視技術(shù)》2026年3期《基于5G+AI的輕量化虛擬演播系統(tǒng)在地市級融媒體中心的研究與應(yīng)用》精華版，請訪問廣電獵酷微信小程序閱讀下載全文。

論文提出一種5G+AI 輕量化虛擬演播系統(tǒng)方案，并以包銀高鐵通車全媒體直播為實踐案例，詳細闡述了系統(tǒng)中5G多網(wǎng)聚合傳輸、AI無綠幕智能摳像、AI+AR沉浸式渲染、虛擬同框等核心技術(shù)的工程實現(xiàn)路徑，可為地市級融媒體中心輕量化演播系統(tǒng)提供一個可復(fù)制、可推廣的工程范例。

本文作者：

陳衛(wèi)華

銀川市新聞傳媒中心

第一作者簡介：

陳衛(wèi)華，女，1970年3月出生，中共黨員，大學(xué)本科，理學(xué)學(xué)士，正高職高級工程師，1991年大學(xué)畢業(yè)至今一直在銀川市新聞傳媒中心從事廣播、電視、新媒體技術(shù)工作，現(xiàn)任銀川市新聞傳媒中心副社長（副臺長）、副總編輯。主要研究方向為廣播電視技術(shù)、媒體融合技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用技術(shù)、5G+4K+AI應(yīng)用技術(shù)等。

[本文獻信息]

陳衛(wèi)華. 基于5G+AI的輕量化虛擬演播系統(tǒng)在地市級融媒體中心的研究與應(yīng)用[J]. 廣播與電視技術(shù), 2026, VoL.53(3).

基于5G+AI的輕量化

虛擬演播系統(tǒng)在地市級

融媒體中心的研究與應(yīng)用

01

引言

《全國有線電視網(wǎng)絡(luò)整合發(fā)展實施方案》明確提出“支持地市級融媒體中心技術(shù)升級，構(gòu)建輕量化、低成本、高適配的全媒體傳播體系”。當前，地市級融媒體中心作為廣電行業(yè)基層輿論陣地，在重大事件報道中面臨如下問題 ：一是設(shè)備投入成本高；二是依賴純色背景與專業(yè)燈光，無法適配戶外移動場景（如高鐵車廂、施工現(xiàn)場）報道；三是跨域信號傳輸延時超500ms，難以實現(xiàn)“多地同框”實時互動，制約全媒體傳播效果；四是準備時間長，無法做到“快速部署、即時開播”。

2025年12月23日，包銀高鐵（包頭至銀川段）全線通車，銀川市新聞傳媒中心采用5G+AI輕量化虛擬演播系統(tǒng)，使用5G聚合編碼傳輸、AI無綠幕摳像、AR等技術(shù)，成功實現(xiàn)“銀川演播室-包頭演播室-高鐵首發(fā)列車”三方實時互動直播，驗證了該方案在廣電重大事件報道中的可行性與優(yōu)越性。

02

系統(tǒng)總體架構(gòu)

本系統(tǒng)采用“采集-傳輸-處理-呈現(xiàn)”四層全鏈路架構(gòu)，各層級通過標準化接口深度協(xié)同，均嚴格遵循廣電技術(shù)規(guī)范，形成“端到端”閉環(huán)解決方案，整體架構(gòu)如圖1所示。

03

關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

3.15G多網(wǎng)聚合傳輸

5G多網(wǎng)聚合傳輸是本系統(tǒng)的基礎(chǔ)，采用異構(gòu)多鏈路聚合傳輸算法，構(gòu)建在Linux內(nèi)核層，同時支持上行聚合和下行聚合，可適應(yīng)多種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。使用此算法，實現(xiàn)了基于5G網(wǎng)絡(luò)的單、雙向超高清視頻超低時延傳輸，在網(wǎng)絡(luò)延時不高于30ms的環(huán)境下，端到端單向傳輸延時低至200ms，雙向傳輸延時低至 400ms。

3.2 AI無綠幕摳像算法

AI無綠幕摳像技術(shù)是本系統(tǒng)的核心，基于“無Trimap監(jiān)督/半監(jiān)督混合網(wǎng)絡(luò)”架構(gòu)，針對廣電直播的“高碼率、實時性、復(fù)雜場景適配”需求進行工程化優(yōu)化；首先使用數(shù)據(jù)集訓(xùn)練監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)，原圖經(jīng)過處理得到S，通過鄰近幀生成輔助信息 M，與背景圖一起送入監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)，輸入模塊盡可能忽略背景，關(guān)注人物分割特征，同時也使得網(wǎng)絡(luò)更適應(yīng)真實世界的輸入。

3.3 AI+AR沉浸式渲染技術(shù)

現(xiàn)場采用PTZ跟蹤攝像機，將FreeD虛擬跟蹤信號及大碼率視頻信號通過5G背包傳至云端虛擬引擎主機 ；同時，AIGI服務(wù)器利用文生圖、圖生圖功能生成相應(yīng)場景的圖片 /視頻作為AR圖層也同步上傳至虛擬引擎主機，虛擬引擎渲染特效完成后再通過5G背包傳回錄制現(xiàn)場，實現(xiàn)虛擬信息與真實世界的巧妙融合。渲染過程如圖2所示。

3.4 AI虛擬同框技術(shù)

5G+AI虛擬同框互動是指利用5G技術(shù)（大帶寬、低延時）MEC云AI算力，實現(xiàn)主持人和異地嘉賓同框互動，且可以進行動作表情和眼神的實時交互?？傮w具有如下特點 ：可配置雙方視頻連線、把人物摳像疊加到視頻/圖片上、支持夾心AR（增加圖層）、支持真人與虛擬人、真人與真人實時連線互動，機位可移動。

04

系統(tǒng)亮點

4.1輕量化部署，成本顯著降低

摒棄傳統(tǒng)綠幕系統(tǒng)與重型硬件集群，采用“云邊協(xié)同 +消費級硬件”組合，單套系統(tǒng)投入控制在24萬元，較傳統(tǒng)方案降低70% ；無需專用場地與燈光改造，部署僅需1小時， 大幅降低硬件與運維成本。

4.2 全場景適配，無環(huán)境依賴

AI無綠幕摳像技術(shù)無需純色背景，自動適配演播室、高鐵車廂、戶外現(xiàn)場等復(fù)雜場景，解決傳統(tǒng)綠幕摳像場景受限的問題；新增環(huán)境光自適應(yīng)模塊，有效抑制反光、動態(tài)背景等干擾，摳像邊緣自然度高。

4.3 低延時互動，體驗大幅提升

通過5G-A傳輸優(yōu)化與時間戳同步技術(shù)，端到端傳輸延時低至45ms，摳像+渲染綜合延時18ms，實現(xiàn)“雙城三地”實時虛擬同框；互動延遲≤30ms，達到“面對面”的溝通效果，打破跨域報道的時空限制。

4.4 國產(chǎn)化適配，兼容性強

核心硬件（國產(chǎn)GPU、5G模組）與軟件（AI框架、渲染引擎）國產(chǎn)化率≥ 80%，可與現(xiàn)有廣電設(shè)備無縫對接，無需更換存量設(shè)備 ；支持16路信號并行處理，適配多機位直播需求，擴展性強。

4.5 高效便捷，響應(yīng)速度快

直播準備時間從傳統(tǒng)4小時壓縮至30分鐘，僅需1～2人即可完成全流程操作；后期制作前移，渲染結(jié)果直送導(dǎo)播臺，無需二次合成，大幅提升直播應(yīng)急響應(yīng)與執(zhí)行效率。

05

實踐成效

2025年12月23日，銀川市新聞傳媒中心聯(lián)合包頭市融媒體中心，采用該系統(tǒng)開展3小時電視臺、廣播、新媒體矩陣等全媒體直播（見圖3-圖5）。在直播中采用AI無綠幕摳像技術(shù)，使用PTZ攝像機對主持人進行虛擬跟蹤拍攝，將FreeD 虛擬跟蹤信號及高碼率視頻信號傳輸?shù)戒秩疽嫔线M行AR特效疊加，打造沉浸式場景。主持人根據(jù)列車運行到站情況，“穿梭”于沿途13個站點內(nèi)部進行播報，讓觀眾身臨其境，透過虛擬車廂的車窗，開啟一場“云旅行”。還通過AI虛擬技術(shù)還原 1958年的銀川火車站，主持人“穿越時空”置身其中，直觀對比不同時代鐵路交通的滄桑巨變，實現(xiàn)虛擬信息與真實世界的巧妙融合。

此外，使用5G+AI虛擬同框技術(shù)、虛實融合增強技術(shù)，實現(xiàn)銀川、包頭兩地演播室的主持人隔空“穿越”數(shù)百公里，一起出現(xiàn)在行進中的“高鐵車廂”里進行同框?qū)υ?，進行動作表情眼神的實時交互，達到逼近真實“面對面”互動的效果，增強了直播節(jié)目的新穎性和觀眾吸引力，顯著提升了本次全媒體直播的影響力。據(jù)不完全統(tǒng)計，各市級媒體平臺（寧夏、內(nèi)蒙古兩地媒體平臺）總播放量達220萬人次，中央級媒體（新華網(wǎng)、央視網(wǎng)、新華社現(xiàn)場云、央廣網(wǎng)）總播放量達540萬人次，包銀高鐵通車全媒體直播總觀看人數(shù)超過760萬，如果加上直播衍生的短視頻播放量，總觀看人數(shù)近千萬人次。本場直播通過跨區(qū)域、多維度的立體傳播網(wǎng)絡(luò)和央媒引領(lǐng)、全網(wǎng)共振的強效傳播聲勢，讓“塞上湖城 大美銀川”的城市形象在沿途城市廣泛傳播開來。

06

結(jié)束語

綜上所述，本文提出的5G+AI輕量化虛擬演播系統(tǒng)，以“廣電標準合規(guī)、工程化落地、低成本適配”為核心，通過各種技術(shù)的應(yīng)用，精準匹配了地市級融媒體中心“低成本、高效率、強互動”的核心需求。包銀高鐵通車直播實踐證明，該系統(tǒng)表現(xiàn)優(yōu)越，實現(xiàn)了“雙城三地”實時互動與虛實融合傳播，為重大事件全媒體直播提供了創(chuàng)新范式，推動廣電媒體從“單向播出”向“沉浸式互動傳播”轉(zhuǎn)型。隨著 5G、AI、AIGC 等技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，輕量化虛擬演播系統(tǒng)有望成為地市級融媒體中心技術(shù)升級的核心方向，未來需進一步強化行業(yè)標準適配、人才培養(yǎng)與成本優(yōu)化，推動廣電行業(yè)媒體融合向縱深發(fā)展。

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end

參考文獻

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