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4K技术助力手术直播

 

一、 4K技术的基础知识

       

  1. 4K的定义: 4K(4K Resolution)其实就是一组横向解析度约为4000像素(Pixel)的分辨率的数值,目前所谓的4K其具体分辨率并不是明确统一的,不同行业不同标准有不同的界定,比如4096*2160、3840*2160、4096*3112、3656*2664等等,大体来讲,只要其横向分辨率在4000左右,我们叫他4K就问题不大。4K这名字就取自这横向4000,比如我们熟悉的1080P(1920*1080)、720P(1280*720)这些分辨率就是取自其纵向像素值。至于为啥不再延续纵向值叫做2160P这类,我想主要是4K叫起来更拉风。知道了4K来源那么其它2K、8K啥的也就好理解了。

 

  1. 4K的用途: 让我们在各种显示设备上看视频、看图像更加清晰。目前电视机、网站上所谓的高清视频,分辨率一般是1080P(1920*1080),它能在显示设备上显示的横竖总像素值大约为1920*1080=207万个,而4K我们用4096*2160计算则是超过了800万,单是像素点就提升了4倍之多。另外4K除了在分辨率大幅提升外,在色域、比特位数等其它参数方面也有较大提升,这些提升能让我们看到的画面更清晰、细节呈现上更加细腻饱满。

 

  1. 4k视频的数据大小及网络带宽要求
    1. 理论计算——数据未压缩

4K显示屏对应的解析度:3840*2160

4K内容需要的传输速率:3840*2160*8*3*60≈12 Gbps (前提:不考虑数据中的其他信号;数据位数为8 bits/color;帧率为60fps)

 

  1. 理论计算——数据压缩后

H.265标准的压缩比:350~1000

4K内容需要的传输速率(H.265标准压缩后):12~40 Mbps

 

  1. 实际数值——取样于各主流视频网站

各主流平台4K内容现场试验中的传输速率:17.5~35 Mbps(H.265压缩标准下)

备注1:相同的现实效果下,H.265 (或称HEVC)的压缩比是H.264 (或称AVC)的2倍左右。

备注2:带宽的单位为bps(即bit/s),如1M带宽对应的传输速度1Mbps。

 

  1. 带宽计算

Client客户端需要的带宽 = 码率;

Server服务端需要的带宽 = 同时观看人数 * 码率;

 

  1. 实际应用场景下网络承载带宽评估

按照4K平均标准20Mbps来计算的话,如果一个普通的客户端,有4个人同时观看4K视频内容,那么应该满足80Mbps速率需求。同时,由于WiFi网络底层应用率的原因,一般理论速率 * 50% = 实际应用速率,也就是说80Mbps速率的情况下对Server服务端的速率要求大约是160Mbps。

 

所以,一般100Mbps的宽带网络基本可以支持4个设备实现4K业务观看,宽带网络带宽更大的话,可支持终端设备数量可以以此类推。     

二、 医道高清手术直播及远程示教系统定义

系统主要是采用网络、信息和影像技术,在医院信息系统(HIS)中调取数据或影像信息,并将手术室患者有关的重要信息,实时多向传输。同时,可以采取实时交互的形式进行远程演示、教学,并对手术进程进行跟踪预览和储存的一整套完整的解决方案。

医道高清手术直播及远程示教系统主要是点对点的实时交互,医师可在会议室时事观察手术室里的情况,利用摄像头本身的镜头的转动、拉伸、自动对焦、定位可清晰地看清刀口的具体情况给予指导,同时利用编解码软件推送到院内局域网,院外会议现场,远程会诊终端,实时观察病人的监控及其他相关资料,如心率、脉搏、电子病历、X光片、B超等,以辅助决策。                        同时,会议室专家指导的图像、语音以及专家准备的相关参考资料亦可通过会议室的设备传到手术室中,供手术医生参考。

三、 4K技术助力手术直播

4K在手术直播上应用,不仅仅能得到更为清晰的图像,包含内容更多的画面,围绕4K医道已经做了大量的工作,医道的下一步一是在画质提升方面加强研发,二是在产品链完善上,进一步加强,三是拓展应用领域,创新4K行业应用的发展,进一步拓展4K的应用。尤其是基于4K的医疗智能化、拓展化应用。

 

医道目前的4K的医疗化主要包括两大部分,一是核心产品:包括显示器、医疗工作站、医疗器械、医用显示设备;二是数字化手术室。

医生在手术室里面给病人做手术,医疗设备也在不断进步,但是做手术过程中很难做到几个方面,即如何做到精准手术规划和模拟,如何实现手术信息全过程访问,也包括手术状态全过程的录制。我们在源头用了4K,如何实现从数据采集到整个系统都基于高清晰的4K来实现,这些问题就是医道要发力的地方。

 

4K在医疗上的另一个应用就是远程会诊。现在远程医疗主要解决了一些类似医学影像会诊的问题。但是有很多,比如超声体检,超声过程其实生成的是图象或者视频,如果没有4K技术,传输的图象就无法做判断,未来加上5G技术,可以助力实现国家的分级诊疗事业。

 

4K不仅仅在医疗上有很突出的意义,在智能交互式白板,尤其是在教育领域和会议领域,也具有实用意义。在教室里面老师用黑板写字,如果用大屏渠道黑板,用多屏互动取代投影,使整体教学学生可以更集中精力。4K屏出来之后,整体的清晰度很高,尤其是在教学中用4K的屏会非常清晰,所以4K技术可以在教育及会议领域有更大的应用,全球统计应该有6500万家会议室,对于产业将是巨大的商机。

 

 

 

 

 

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