【精选】基于5G+AI的轻量化虚拟演播系统在地市级融媒体中心的研究与应用

本文是《广播与电视技术》2026年3期《基于5G+AI的轻量化虚拟演播系统在地市级融媒体中心的研究与应用》精华版，请访问广电猎酷微信小程序阅读下载全文。

论文提出一种5G+AI 轻量化虚拟演播系统方案，并以包银高铁通车全媒体直播为实践案例，详细阐述了系统中5G多网聚合传输、AI无绿幕智能抠像、AI+AR沉浸式渲染、虚拟同框等核心技术的工程实现路径，可为地市级融媒体中心轻量化演播系统提供一个可复制、可推广的工程范例。

本文作者：

陈卫华

银川市新闻传媒中心

第一作者简介：

陈卫华，女，1970年3月出生，中共党员，大学本科，理学学士，正高职高级工程师，1991年大学毕业至今一直在银川市新闻传媒中心从事广播、电视、新媒体技术工作，现任银川市新闻传媒中心副社长（副台长）、副总编辑。主要研究方向为广播电视技术、媒体融合技术、大数据分析及应用技术、5G+4K+AI应用技术等。

[本文献信息]

陈卫华. 基于5G+AI的轻量化虚拟演播系统在地市级融媒体中心的研究与应用[J]. 广播与电视技术, 2026, VoL.53(3).

基于5G+AI的轻量化

虚拟演播系统在地市级

融媒体中心的研究与应用

01

引言

《全国有线电视网络整合发展实施方案》明确提出“支持地市级融媒体中心技术升级，构建轻量化、低成本、高适配的全媒体传播体系”。当前，地市级融媒体中心作为广电行业基层舆论阵地，在重大事件报道中面临如下问题 ：一是设备投入成本高；二是依赖纯色背景与专业灯光，无法适配户外移动场景（如高铁车厢、施工现场）报道；三是跨域信号传输延时超500ms，难以实现“多地同框”实时互动，制约全媒体传播效果；四是准备时间长，无法做到“快速部署、即时开播”。

2025年12月23日，包银高铁（包头至银川段）全线通车，银川市新闻传媒中心采用5G+AI轻量化虚拟演播系统，使用5G聚合编码传输、AI无绿幕抠像、AR等技术，成功实现“银川演播室-包头演播室-高铁首发列车”三方实时互动直播，验证了该方案在广电重大事件报道中的可行性与优越性。

02

系统总体架构

本系统采用“采集-传输-处理-呈现”四层全链路架构，各层级通过标准化接口深度协同，均严格遵循广电技术规范，形成“端到端”闭环解决方案，整体架构如图1所示。

03

关键技术实现

3.15G多网聚合传输

5G多网聚合传输是本系统的基础，采用异构多链路聚合传输算法，构建在Linux内核层，同时支持上行聚合和下行聚合，可适应多种复杂网络环境。使用此算法，实现了基于5G网络的单、双向超高清视频超低时延传输，在网络延时不高于30ms的环境下，端到端单向传输延时低至200ms，双向传输延时低至 400ms。

3.2 AI无绿幕抠像算法

AI无绿幕抠像技术是本系统的核心，基于“无Trimap监督/半监督混合网络”架构，针对广电直播的“高码率、实时性、复杂场景适配”需求进行工程化优化；首先使用数据集训练监督网络，原图经过处理得到S，通过邻近帧生成辅助信息 M，与背景图一起送入监督网络，输入模块尽可能忽略背景，关注人物分割特征，同时也使得网络更适应真实世界的输入。

3.3 AI+AR沉浸式渲染技术

现场采用PTZ跟踪摄像机，将FreeD虚拟跟踪信号及大码率视频信号通过5G背包传至云端虚拟引擎主机 ；同时，AIGI服务器利用文生图、图生图功能生成相应场景的图片 /视频作为AR图层也同步上传至虚拟引擎主机，虚拟引擎渲染特效完成后再通过5G背包传回录制现场，实现虚拟信息与真实世界的巧妙融合。渲染过程如图2所示。

3.4 AI虚拟同框技术

5G+AI虚拟同框互动是指利用5G技术（大带宽、低延时）MEC云AI算力，实现主持人和异地嘉宾同框互动，且可以进行动作表情和眼神的实时交互。总体具有如下特点 ：可配置双方视频连线、把人物抠像叠加到视频/图片上、支持夹心AR（增加图层）、支持真人与虚拟人、真人与真人实时连线互动，机位可移动。

04

系统亮点

4.1轻量化部署，成本显著降低

摒弃传统绿幕系统与重型硬件集群，采用“云边协同 +消费级硬件”组合，单套系统投入控制在24万元，较传统方案降低70% ；无需专用场地与灯光改造，部署仅需1小时， 大幅降低硬件与运维成本。

4.2 全场景适配，无环境依赖

AI无绿幕抠像技术无需纯色背景，自动适配演播室、高铁车厢、户外现场等复杂场景，解决传统绿幕抠像场景受限的问题；新增环境光自适应模块，有效抑制反光、动态背景等干扰，抠像边缘自然度高。

4.3 低延时互动，体验大幅提升

通过5G-A传输优化与时间戳同步技术，端到端传输延时低至45ms，抠像+渲染综合延时18ms，实现“双城三地”实时虚拟同框；互动延迟≤30ms，达到“面对面”的沟通效果，打破跨域报道的时空限制。

4.4 国产化适配，兼容性强

核心硬件（国产GPU、5G模组）与软件（AI框架、渲染引擎）国产化率≥ 80%，可与现有广电设备无缝对接，无需更换存量设备 ；支持16路信号并行处理，适配多机位直播需求，扩展性强。

4.5 高效便捷，响应速度快

直播准备时间从传统4小时压缩至30分钟，仅需1～2人即可完成全流程操作；后期制作前移，渲染结果直送导播台，无需二次合成，大幅提升直播应急响应与执行效率。

05

实践成效

2025年12月23日，银川市新闻传媒中心联合包头市融媒体中心，采用该系统开展3小时电视台、广播、新媒体矩阵等全媒体直播（见图3-图5）。在直播中采用AI无绿幕抠像技术，使用PTZ摄像机对主持人进行虚拟跟踪拍摄，将FreeD 虚拟跟踪信号及高码率视频信号传输到渲染引擎上进行AR特效叠加，打造沉浸式场景。主持人根据列车运行到站情况，“穿梭”于沿途13个站点内部进行播报，让观众身临其境，透过虚拟车厢的车窗，开启一场“云旅行”。还通过AI虚拟技术还原 1958年的银川火车站，主持人“穿越时空”置身其中，直观对比不同时代铁路交通的沧桑巨变，实现虚拟信息与真实世界的巧妙融合。

此外，使用5G+AI虚拟同框技术、虚实融合增强技术，实现银川、包头两地演播室的主持人隔空“穿越”数百公里，一起出现在行进中的“高铁车厢”里进行同框对话，进行动作表情眼神的实时交互，达到逼近真实“面对面”互动的效果，增强了直播节目的新颖性和观众吸引力，显著提升了本次全媒体直播的影响力。据不完全统计，各市级媒体平台（宁夏、内蒙古两地媒体平台）总播放量达220万人次，中央级媒体（新华网、央视网、新华社现场云、央广网）总播放量达540万人次，包银高铁通车全媒体直播总观看人数超过760万，如果加上直播衍生的短视频播放量，总观看人数近千万人次。本场直播通过跨区域、多维度的立体传播网络和央媒引领、全网共振的强效传播声势，让“塞上湖城 大美银川”的城市形象在沿途城市广泛传播开来。

06

结束语

综上所述，本文提出的5G+AI轻量化虚拟演播系统，以“广电标准合规、工程化落地、低成本适配”为核心，通过各种技术的应用，精准匹配了地市级融媒体中心“低成本、高效率、强互动”的核心需求。包银高铁通车直播实践证明，该系统表现优越，实现了“双城三地”实时互动与虚实融合传播，为重大事件全媒体直播提供了创新范式，推动广电媒体从“单向播出”向“沉浸式互动传播”转型。随着 5G、AI、AIGC 等技术的持续发展，轻量化虚拟演播系统有望成为地市级融媒体中心技术升级的核心方向，未来需进一步强化行业标准适配、人才培养与成本优化，推动广电行业媒体融合向纵深发展。

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end

参考文献

[1] 国家广播电视总局.GY/T 358-2023人工智能电视应用技术要求[S].北京:中国标准出版社，2023.

[2] 国家广播电视总局.GY/T 338-2020 广播电视5G传输技术要求[S].北京:中国标准出版社,2020.

[3] 中国广播电视设备工业协会.地市级融媒体中心技术建设指南[M].北京:中国广播电视出版社,2024.

[4] 董子龙,李明.无 Trimap监督抠像算法在广电直播中的应用[J].广播与电视技术, 2024,51(8): 98-103.

[5] 王健,张磊. 5G-A 技术在广电移动直播中的实践与优化[J].广播与电视技术, 2025, 52(3): 76-81.

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