【精選】基于5G+AI的輕量化虛擬演播系統在地市級融媒體中心的研究與應用

本文是《廣播與電視技術》2026年3期《基于5G+AI的輕量化虛擬演播系統在地市級融媒體中心的研究與應用》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，詳細闡述了系統中5G多網聚合傳輸、AI無綠幕智能摳像、AI+AR沉浸式渲染、虛擬同框等核心技術的工程實現路徑，可為地市級融媒體中心輕量化演播系統提供一個可復制、可推廣的工程范例。

本文作者：

陳衛華

銀川市新聞傳媒中心

第一作者簡介：

陳衛華，女，1970年3月出生，中共黨員，大學本科，理學學士，正高職高級工程師，1991年大學畢業至今一直在銀川市新聞傳媒中心從事廣播、電視、新媒體技術工作，現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、媒體融合技術、大數據分析及應用技術、5G+4K+AI應用技術等。

[本文獻信息]

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

基于5G+AI的輕量化

虛擬演播系統在地市級

融媒體中心的研究與應用

01

引言

《全國有線電視網絡整合發展實施方案》明確提出“支持地市級融媒體中心技術升級，構建輕量化、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基層輿論陣地，在重大事件報道中面臨如下問題 ：一是設備投入成本高；二是依賴純色背景與專業燈光，無法適配戶外移動場景（如高鐵車廂、施工現場）報道；三是跨域信號傳輸延時超500ms，難以實現“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，使用5G聚合編碼傳輸、AI無綠幕摳像、AR等技術，成功實現“銀川演播室-包頭演播室-高鐵首發列車”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越性。

02

系統總體架構

本系統采用“采集-傳輸-處理-呈現”四層全鏈路架構，各層級通過標準化接口深度協同，均嚴格遵循廣電技術規范，形成“端到端”閉環解決方案，整體架構如圖1所示。

03

關鍵技術實現

3.15G多網聚合傳輸

5G多網聚合傳輸是本系統的基礎，采用異構多鏈路聚合傳輸算法，構建在Linux內核層，同時支持上行聚合和下行聚合，可適應多種復雜網絡環境。使用此算法，實現了基于5G網絡的單、雙向超高清視頻超低時延傳輸，在網絡延時不高于30ms的環境下，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無綠幕摳像技術是本系統的核心，基于“無Trimap監督/半監督混合網絡”架構，針對廣電直播的“高碼率、實時性、復雜場景適配”需求進行工程化優化；首先使用數據集訓練監督網絡，原圖經過處理得到S，通過鄰近幀生成輔助信息 M，與背景圖一起送入監督網絡，輸入模塊盡可能忽略背景，關注人物分割特征，同時也使得網絡更適應真實世界的輸入。

3.3 AI+AR沉浸式渲染技術

現場采用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服務器利用文生圖、圖生圖功能生成相應場景的圖片 /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背包傳回錄制現場，實現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

5G+AI虛擬同框互動是指利用5G技術（大帶寬、低延時）MEC云AI算力，實現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。總體具有如下特點 ：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

系統亮點

4.1輕量化部署，成本顯著降低

摒棄傳統綠幕系統與重型硬件集群，采用“云邊協同 +消費級硬件”組合，單套系統投入控制在24萬元，較傳統方案降低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，無環境依賴

AI無綠幕摳像技術無需純色背景，自動適配演播室、高鐵車廂、戶外現場等復雜場景，解決傳統綠幕摳像場景受限的問題；新增環境光自適應模塊，有效抑制反光、動態背景等干擾，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傳輸優化與時間戳同步技術，端到端傳輸延時低至45ms，摳像+渲染綜合延時18ms，實現“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 國產化適配，兼容性強

核心硬件（國產GPU、5G模組）與軟件（AI框架、渲染引擎）國產化率≥ 80%，可與現有廣電設備無縫對接，無需更換存量設備 ；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，響應速度快

直播準備時間從傳統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，渲染結果直送導播臺，無需二次合成，大幅提升直播應急響應與執行效率。

05

實踐成效

2025年12月23日，銀川市新聞傳媒中心聯合包頭市融媒體中心，采用該系統開展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，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到渲染引擎上進行AR特效疊加，打造沉浸式場景。主持人根據列車運行到站情況，“穿梭”于沿途13個站點內部進行播報，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、虛實融合增強技術，實現銀川、包頭兩地演播室的主持人隔空“穿越”數百公里，一起出現在行進中的“高鐵車廂”里進行同框對話，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。據不完全統計，各市級媒體平臺（寧夏、內蒙古兩地媒體平臺）總播放量達220萬人次，中央級媒體（新華網、央視網、新華社現場云、央廣網）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超過760萬，如果加上直播衍生的短視頻播放量，總觀看人數近千萬人次。本場直播通過跨區域、多維度的立體傳播網絡和央媒引領、全網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

結束語

綜上所述，本文提出的5G+AI輕量化虛擬演播系統，以“廣電標準合規、工程化落地、低成本適配”為核心，通過各種技術的應用，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，該系統表現優越，實現了“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新范式，推動廣電媒體從“單向播出”向“沉浸式互動傳播”轉型。隨著 5G、AI、AIGC 等技術的持續發展，輕量化虛擬演播系統有望成為地市級融媒體中心技術升級的核心方向，未來需進一步強化行業標準適配、人才培養與成本優化，推動廣電行業媒體融合向縱深發展。

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end

參考文獻

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[4] 董子龍,李明.無 Trimap監督摳像算法在廣電直播中的應用[J].廣播與電視技術, 2024,51(8): 98-103.

[5] 王健,張磊. 5G-A 技術在廣電移動直播中的實踐與優化[J].廣播與電視技術, 2025, 52(3): 76-81.

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