數(shù)字音視頻編解碼技術標準AVS
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1 標準化工作進展
數(shù)字音視頻編解碼技術標準工作組由信息產業(yè)部科學技術司于2002年6月批準成立。工作組的任務是：面向我國的信息產業(yè)需求，聯(lián)合國內企業(yè)和科研機構，制（修）訂數(shù)字音視頻的壓縮、解壓縮、處理和表示等共性技術標準，為數(shù)字音視頻設備與系統(tǒng)提供高效經濟的編解碼技術，服務于高分辨率數(shù)字廣播、高密度激光數(shù)字存儲媒體、無線寬帶多媒體通訊、互聯(lián)網寬帶流媒體等重大信息產業(yè)應用。目前工作組分為需求與測試組、系統(tǒng)組、視頻組、音頻組、實現(xiàn)組、版權保護組、知識產權組等專題組開展工作。會員單位從2002年度的30多家增長到80多家（http://www.avs.org.cn），覆蓋了國內本領域的主要產品開發(fā)生產廠家與研究單位。AVS工作組成立以來，已經召開了七次全體會議，20余次專題會議。
在國家標準計劃中，AVS標準的正式名稱為《信息技術先進音視頻編碼》，包括系統(tǒng)、視頻、音頻、數(shù)字版權管理與保護等四個主要標準和一致性測試等支撐標準。在2003年12月18-19舉行第七次會議上，工作組完成了AVS標準的第一部分（系統(tǒng)）和第二部分（視頻）的草案最終稿（FCD－Final Committee Draft），和報批稿配套的驗證軟件也已完成。2004年度第一季度（第8次全體會議）準備正式開始“數(shù)字版權管理與保護”標準的制定，視頻組準備開始面向3G的視頻編碼標準的制定，2004年上半年（即工作組第九次會議）完成第三部分（音頻）的制訂，爭取2004年完成標準第四部分（數(shù)字版權管理與保護）。
2 已完成的標準
AVS工作組已經完成的視頻標準報批稿是《信息技術先進音視頻編碼》的第二部分，代表了當前視頻編解碼領域的最新水平。視頻標準是AVS標準中最復雜、難度最大的一個部分，其編碼效率是MPEG-2的2-3倍（根據(jù)視頻畫面尺寸不同有所不同）。AVS在保證編碼效率的前提下，實現(xiàn)復雜度明顯比最新的MPEG-4 AVC低，在高清晰度應用方面處于領先水平，是我國高清晰度數(shù)字電視和激光視盤機產業(yè)的最佳選擇。
AVS工作組已經完成的系統(tǒng)標準報批稿是《信息技術先進音視頻編碼》的第一部分，是音視頻產品的平臺性標準，兼容目前廣泛采用的國際標準MPEG-2的“第一部分系統(tǒng)”，并針對高清晰度和標準清晰度數(shù)字電視、激光視盤播放機進行了具體的規(guī)定和定義，從框架上提供了對國內外各種主流視頻、音頻編碼標準的支持。AVS系統(tǒng)標準準備于2004年3月報請對口國際標準組織審議。
3 自主知識產權
AVS標準是我國科研機構和企業(yè)在“863”計劃支持下的集體創(chuàng)新。工作組至今共收到各種技術提案200多項。為了形成優(yōu)化的技術方案，視頻專題組設定了詳細的評估條件，準備了反映各種典型情況的測試序列。評估的基本依據(jù)是技術提案對編碼效率的貢獻、實現(xiàn)復雜度和知識產權情況。AVS視頻標準報批稿最終包含了42個提案的技術內容。主要技術貢獻單位包括中國科學院計算技術研究所、清華大學、浙江大學、上海廣電（集團）有限公司、華為技術有限公司等科研機構和企業(yè)。系統(tǒng)標準的主要起草單位包括清華大學、中國科學院計算技術研究所、北京算通科技有限公司、華中科技大學、北京郵電大學等。
AVS標準視頻部分力圖定義一個由先進、高效、較低復雜度、知識產權清晰的視頻編碼系統(tǒng)。有七個主要的技術組成部分：運動補償預測、幀內預測、變換和量化、熵編碼、環(huán)路濾波器、緩沖區(qū)管理、其它（如高層語法等）。我們對視頻編碼技術發(fā)展的歷史（公開發(fā)表論文）、專利狀況、工作組會員單位申請專利等情況進行了深入調查，重點分析了其中的一百多項專利，此外還對30余篇H.263和H.264的技術提案進行了分析，認定AVS標準視頻部分相關技術在專利問題上可分為以下四類：
a. AVS采用了完全自主的技術，如運動矢量預測等；
b. AVS采用了自主的技術和公開發(fā)表的技術，如雙向預測編碼等；
c. AVS采用的技術與某些專利有交叉，但也擁有自主技術，如環(huán)路濾波等；
d. AVS采用了AVS工作組以外的專利技術，如緩沖區(qū)管理等。
調查分析的基本結論是AVS標準作為國家標準，在知識產權方面是自主的。各提案單位已經申請了40多項專利，一些專利還在申請過程中，這些專利技術構成了AVS視頻標準的主體技術。
AVS標準的重要目標是成為國際標準。在國際化過程中，會涉及到在其他國家注冊的少量專利。為了推動AVS成為全球數(shù)字音視頻產業(yè)領域的重要信源標準，對AVS標準涉及到的國內和國外專利技術，需要提出一套公平無歧視的符合國際慣例的專利管理方案，并籌建一個強有力的專利池管理組織，為AVS標準的產業(yè)化和國際化鋪平道路。
4 評估測試
2003年7月，國家廣電總局廣播電視計量檢測中心對AVS系統(tǒng)以MPEG-2系統(tǒng)為參照系進行了檢測。測試圖像序列采用本領域國際標準工作組推薦的4個720-60P高清測試序列。檢測報告最后的評價結果為：“所測AVS音視頻編解碼（軟件）系統(tǒng)在壓縮后碼率比MPEG-2編解碼系統(tǒng)低50%的情況下，圖像質量均好于經MPEG-2編解碼后的圖像質量”。
2003年7月12 日，受信息產業(yè)部科技司、科技部高新司和中科院高技術局的委托，中國工程院信息與電子工程學部于2003年7月12日在北京召開了數(shù)字音視頻編解碼技術（AVS）評估會議。包含10名院士在內的23名專家組成的評估委員會認真了解了數(shù)字音視頻編解碼技術AVS（以下簡稱AVS）標準的制定過程，聽取了AVS技術報告、AVS專利分析報告、AVS與MPEG-2對比測試報告，觀看了系統(tǒng)演示。評估委員會認為：AVS的產業(yè)化可以節(jié)省相當可觀的MPEG-2專利費，壓縮效率比MPEG-2高一倍，節(jié)省信道資源和光盤存儲資源，為我國數(shù)字電視等音視頻產業(yè)和相關芯片產業(yè)提供跨越發(fā)展的技術源頭。建議相關部門應該在制定數(shù)字電視產業(yè)政策時，充分考慮我國已有的AVS技術基礎，同時加快AVS技術、標準和產業(yè)化及應用推廣工作。
根據(jù)國家質檢總局2003年度國家標準制、修訂計劃安排，2004年1月10日在北京由全國信息技術標準化技術委員會組織召開了《信息技術先進音視頻編碼第2部分：視頻》國家標準送審稿審查會。與會專家聽取了信息產業(yè)部數(shù)字音視頻編解碼技術標準工作組視頻標準起草小組關于標準的制定過程、標準內容、專利分析及參考軟件實現(xiàn)與測試的報告。與會專家對標準送審稿進行了認真審查，經充分討論后認為“該項標準是多媒體信源編解碼領域非常重要的基礎標準，自主提出核心技術，對數(shù)字音視頻產業(yè)發(fā)展意義重大。工作組做了大量細致的工作，探索出一條開放式自主制定重大信息技術標準的道路。與會專家充分肯定這項工作是卓有成效的，建議再進一步開展測試、專利認定，完成標準化程序。強烈建議國家主管部門加大支持和投入力度，推動相關產品開發(fā)，加快產業(yè)化進程。
5 標準和產業(yè)發(fā)展的歷史性機遇
視音頻編碼壓縮的技術歷史可以追溯到上個世紀50年代初。在上世紀80年代初，視頻編解碼技術初步成型。方案集成的主要貢獻者是標準化組織。來自各國家和組織的專家們共同完成了方案集成工作。另外，盡管有些技術多年前就已經提出，但由于實現(xiàn)代價昂貴而沒能在當時得到實際應用，直到近年來半導體技術的發(fā)展才滿足實時視頻處理的要求。國際上音視頻編解碼標準主要有兩大系列：ISO/IEC JTC1制定的MPEG系列標準（主要為數(shù)字電視采用）和ITU針對多媒體通信制定的H.26x系列視頻編碼標準及G.7系列音頻編碼標準。
1994年制定的MPEG-2標準是國際音視頻標準領域的一個里程碑，是MPEG和ITU合作完成的，是音視頻行業(yè)遵循的第一代標準。近十年來，音視頻編碼技術本身和產業(yè)應用背景都發(fā)生了明顯變化。從2001年開始，ISO和ITU開始組建了聯(lián)合視頻工作組JVT，開發(fā)新的視頻編碼標準，目前已經完成。在ISO/IEC中，該標準的正式名稱為MPEG-4 AVC（Advanced Video Coding）標準，作為MPEG-4標準的第十部分；在ITU-T中的正式名稱為H.264標準。
理論上講，音視頻產業(yè)可以選擇的信源編碼標準有四個：MPEG-2、MPEG-4、MPEG-4 AVC（簡稱AVC，也稱JVT、H.264）、AVS。前三個標準是由MPEG專家組完成的，第四個是我國自主制定的。
上述四種標準編碼效率的比較：MPEG-4是MPEG-2的1.4倍。AVS和AVC在技術水平和編碼效率上相當，都比MPEG-2高一倍以上，即所占用的傳輸帶寬、頻譜資源、存儲容量都不到MPEG-2的一半。
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