机遇与挑战并存 新国标AVS促产业加速发展
AVS (Audio Video codingStandard)是中国具备自主知识产权的第二代信源编码标准,它解决的重点问题是数字音视频海量数据的编码压缩问题,也称数字音视频编解码标准技术,是数字信息传输、存储、播放等环节的前提。北京数码视讯作为自主创新的民族企业代表之一,一直致力于自主知识产权和民族品牌的发展,公司产品全部为自主研发。作为中国视讯行业的领跑者,北京数码视讯利用自己在编解码技术上的领先优势,参与了AVS标准的制定,是AVS标准工作组的主要成员之一,全力支持中国音视频编码技术标准的发展。
一、AVS标准概述
国际上音视频编解码标准主要有两大系列:ISO/IEC JTC1制定的MPEG系列标准;ITU针对多媒体通信制定的H.26x系列视频编码标准和G.7系列音频编码标准。1994年由MPEG和ITU合作制定的MPEG-2是第一代音视频编解码标准的代表,也是目前国际上最为通行的音视频标准。
经过十年多演变,音视频编码技术本身和产业应用背景都发生了明显变化,后起之秀辈出。目前音视频产业可以选择的信源编码标准有四个:MPEG-2、MPEG-4、MPEG-4 AVC(简称AVC,也称JVT、H.264)、AVS。从制订者分,前三个标准是由MPEG专家组完成的,第四个是我国自主制定的。从发展阶段分,MPEG-2是第一代信源标准,其余三个为第二代标准。从主要技术指标--编码效率比较:MPEG-4是MPEG-2的1.4倍,AVS和H.264相当,都是MPEG-2两倍以上。
为了解脱高昂的专利费用的约束,我国的音视频科技工作者专致于自主知识产权的音视频编解码技术研究,于2002年成立了AVS标准工作组,根据我国的信息产业需求,组织制定行业和国家信源编码技术标准。到2006年3月,国家标准化管理委员会正式发布了AVS标准中视频部分《信息技术 先进音视频编码》,编号为GB/T 20090-2006,并通知实施。
下面从技术角度对MPEG-2的视频标准、MPEG-4 Part-10/H.264和 GB/T 200090.2( AVS视频部分)三个视频标准进行对比,包括技术方案、主观测试、客观测试、复杂度等四个方面。
1、不同音视频标准间的技术对比
视频信息通常为海量信息,需要占用大量的存储空间和传输带宽,视频标准研究的关键在于保证图像视觉效果不失真的情况下优化算法、消除视频数据重的冗余,最大范围地压缩视频数据。
测试结果表明,AVS解码复杂度相当于H.264的30%,AVS编码复杂度相当于H.264的70%。复杂度越低,占用系统资源越少、系统效率则相应提高(见表)。
表 AVS与H.264计算复杂性对比
|
技术模块 |
AVS视频 |
MPEG-4 AVC/H.264视频 |
复杂性分析 |
|
帧内预测 |
基于8×8块,5种亮度预测模式,4种色度预测模式 |
基于4×4块,9种亮度预测模式,4种色度预测模式 |
降低约50% |
|
多参考帧预测 |
最多2帧 |
最多16帧,复杂的缓冲区管理机制 |
存储节省50%以上 |
|
变块大小运动补偿 |
16×16、16×8、8×16、8×8块运动搜索 |
16×16、16×8、8×16、8×8、8×4、4×8、4×4块运动搜索 |
节省30~40% |
|
B帧宏块对称模式 |
只搜索前向运动适量即可 |
双向搜索 |
最大降低50% |
|
¼像素运动补偿 |
½像素位置采用4拍滤波
¼像素位置采用4拍滤波、线性插值 |
½像素位置采用6拍滤波
¼ 像素位置线性插值 |
降低1/3存储器的访问量 |
|
变换与量化 |
解码端归一化在编码端完成,降低解码复杂性 |
编解码端都需进行归一化 |
解码器低于 |
|
熵编码 |
上下文自适应2D-VLC,Exp-Golomb码降低计算及存储复杂性 |
CAVLC:与周围块相关性高,实现较复杂
CABAC:硬件实现特别复杂 |
相比CABAC降低30%以上 |
|
环路滤波 |
基于8×8块边缘进行,简单的滤波强度分类,滤波较少的像素 |
基于4×4块边缘进行,滤波强度分类繁多,滤波边缘多 |
降低50% |
|
Interlace编码 |
PAFF帧级帧场自适应 |
MBAFF宏块级帧场自适应 |
降低30% |
|
容错编码 |
简单的条带划分机制足以满足广播应用中的错误隐藏、恢复需求 |
数据分割、复杂的FMO/ASO等宏块、条带组织机制、强制Intra块刷新编码、约束性帧内预测等,实现特别复杂 |
大大低于 |
AVS视频标准(GB/T 20090.2)是基于我国自主创新技术和国际公开技术所构建的标准,主要面向高清晰度和高质量数字电视广播、网络电视、数字存储媒体和其他相关应用,具有以下特点:
(1)性能高,编码效率是MPEG-2的2倍以上,与H.264的编码效率处于同一水平;
(2)复杂度低,算法复杂度比H.264明显低,软硬件实现成本都低于H.264;
(3)我国掌握主要知识产权,专利授权模式简单,费用低。
基于此,AVS是支撑国家数字音视频产业发展的重要基础性标准。
二、机遇与挑战并存,SUMAVISION力促AVS产业化
数字音视频编解码标准是数字音视频产业的基础标准,在广电、电信和消费类电子产品等领域具有巨大的产业需求。跨入新世纪以来,随着编解码技术本身的进步和芯片集成度和计算速度的迅速提高,数字音视频编解码技术标准面临更新换代的历史性机遇。在数字电视、高清晰度视盘、流媒体和多媒体通信这个即将来临的产业大潮中,AVS 标准为我国构建“技术-专利-标准-芯片与软件-整机与系统制造-数字媒体网络”的产业链提供了难得机遇。
而在AVS产业发展中,最关键的是解决AVS编码和解码核心技术。北京数码视讯作为AVS标准组织的主要成员之一,利用原有广电行业多年的市场经验,和拥有自主知识产权的编解码技术,全力支持AVS标准的制定与颁布。并研发并推出商用级7000、8000系列视讯产品,不仅支持H.26X系列标准标准,同时也支持AVS标准,率先支持民族标准。产品采用了AVS标准实现高比率视频压缩,在不降低精度的情况下可以实现实时的标准清晰度视频的编码,支持从标清到10CIF高清的各种图像格式和目标码速率的实时视频压缩编码,支持PAL、NTSC制式,支持SDI、AV、S-Video视频输入,提供ASI、Ethernet/FE、File输出,ASI接口提供TS流,Ethernet/FE提供ISMA输出,具有专业级的De-Interlace,支持基本流文件、系统流文件、TS流文件,用户远程下载,同等图像质量只需不到MPEG-2一半的传输带宽,提供广播级的音频,兼容主流通信协议。
在各界的关怀与支持下,北京数码视讯将继续高举“自主创新、产业报国”的旗帜,积极推动AVS先进技术标准研究,力争成为国内最大的AVS编解码产业化基地,把公司做成AVS领域技术和市场领导者,从而为AVS标准产业化进程率先推出里程碑的示范系统,在未来的道路上将继续迈着坚实的脚步,为AVS事业的发展与壮大提供充足的动力。
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