【直播】AVS产业联盟张伟民：AVS2- 4K新时代的音视频编码

流媒体网| 2016-01-21

　　【流媒体网】消息：2015年，4K受到业界的极致追捧，各个厂家纷纷推4K电视，这些电视到底是真4K还是有的是假4K?消费者无从分辨。有研究表明，2015年国内4K市场内容需求是30,000小时，而实际用户可以看到的内容不到300小时，4K内容仅仅达到了1%的供应率。4k引领着潮流，4K时代如何布局?4K技术如何提升?2016年1月21日，主题为“越清晰越开心”的优酷土豆、华为携手进军4K新闻发布及技术研讨会在北京举行。会上，AVS产业联盟秘书长张伟民做了题为《AVS2- 4K新时代的音视频编码》的演讲。

　　张伟民：第一次在这种讲台上发言，主要给大家汇报这样几个话题，为什么视频编码，AVS标准及其应用，AVS标准的国际化，AVS2标准。

　　这个话题，特别在胡总的演讲里都已经说得很清楚了，就是因为整体需求在不断的提高，特别现在互联网上从标清、高清到超高清，4K、8K，关键还是业务量和数据量在不断提高。如何在有效的带宽上传输更多的内容，视频编码是一个很好的解决方案。

　　从资源和视频的海量数据的需求就需要有一些新的手段。整体性来看，从视频编码的角度来看，从技术性来讲，大概来讲视频编码十年应该是一代的标准。

　　视频里专利是一个非常重要的因素，从单一格式向多格式发展，因为有些标准的专利问题可能比较复杂。从我们来看视频编码将是数字时代的引擎，如果没有视频编码，很多视频内容在网络上将无法传输，所以，它是一个引擎的概念，技术问题主要就是去冗余。

　　从这条曲线，有一条上线，后面这几条曲线是目前编码的能力，也就是从理论来，视频编码本身的发展潜力还很高，后面还有很大的发展空间，因为它的理论上限还有很多。

　　从整体技术来讲，我们大概统计了一下，十年从编码标准，压缩效率翻一翻。

　　AVS标准及其应用，AVS标准的起因是专利战，特别产业界也会想国际上有很多标准了，为什么你还要做这个东西?这个起源当时是在2002年，主要是中国国家政府受到一些专利的困扰，希望从标准层面解决中国产业的专利问题。所以，当时是这样一个想法，特别交的专利费比较多，这是当时AVS标准的起因。

　　视频标准里的专利事件也比较多，专利是整个视频标准中重要的一个环节。从整个技术储备来讲，中国在第一代、第二代标准里国际标准上是没有话语权的，特别标准是有很长时间积累的，需要很大的投入做研发的，在第一、第二代里应该没有，但是在第三代的国际标准，特别HVC里，中国华为占很大比重，这都是一个发展的过程。

　　我们统计了一下关于整体专利的一些分布情况，因为专利视频编码层面专利是一个非常深厚的，是一个丛林，陷阱非常多，也是非常复杂的。所以，我们做这个标准的时候也做了很详细的分析，什么地方有可能我们会绕开这个标准。

　　提到专利问题一定要提到LA公司，它是一个专门收专利费的公司，最早收MPEG -2的专利费起家，现在包括燃料电池都有专利费。是一家注册在美国的公司，目前主要是MPEG-2的视频。

　　MPEG-2只对编解码收费。264除了对中断产品收费还对内容上收费这是比较复杂的。265出来以后，2013年LA开始做HEVC专利池，已经有一个许可条款，这个许可条款相对来讲还比较简单，因为它只对终端产品收费，而且收的也不过。但是后面又出来一家新的专利收费公司叫HEVC Advance，发起有GE、杜比、飞利浦等等。目前在HEVC上公布的条款，4K每台收1.2美金，峰顶费两千万。设备组合年峰顶费四千万。它对内容是收费的，这跟LA不一样。我们在它最初成立的时候，它发布的条款比这个还厉害，内容收费收的更高，这应该是经过一些修改的。

　　整个HEVC的专利两个专利池，现在还有传言在成立第三个专利池，因为它有很多专利权人没在这两个专利池里。因为视频标准有很多的组织，不仅仅是中国的AVS标准，微软有VC-1，Google有VP8、VP9，这应该是Google自己的标准，而且是开源的。从我们整体专家的测试来讲VP9和HEVC和AVS2性能质量还是不再一个层次，大家有兴趣可以看看专业的文章。

　　AVS在2002年时由原来的信息产业部委托开始做的，最早是2002年的3月18号，我们在香山开会决定成立标准。

　　当时的决议要做一个自主标准，做这个标准是有基础的，没有基础这个事情想做也做不了，这当时应该是中国好多的科研院所已经到了这样一个阶段。再就是我们很多产业链到了这样一个向核心上游跨越的需求。所以，是在2002年6月21号成立的。

　　AVS最早的标准是2006年发布的，分了很多的档次。2012年的时候，AVS专门对广播电视做了一个AVS+的标准，这是2012年发布的广播电视的标准，主要是在原来的AVS基础上增加了一些技术模块，更提高了一些效率。

　　当时总局的一些文件。从整个AVS标准的技术路线来讲，AVS整体的第一代标准现在都已经完成了。现在我们重点在推AVS整个新的标准层面来讲AVS2这样一个标准。

　　AVS+整个应用来讲，现在先从上清节目开始做，初步统计，还有更新的，主要是从央视开始，还有一些上星的节目。

　　AVS标准除了在国内做以外，也积极向国际上拓展，中国AVS标准国际化主要走的HOE这条线，相当于一个实施标准，但是不是在国际组织的体系之内。IEEE AVS 1857项下所有的标准都是AVS国际化的对应，最早发的是视频标准，然后发的无损的音频标准，目前在做AVS2的Video和移动语音。

　　给大家汇报一下AVS2的情况。4K的层面无论是264和AVS+已经解决不了问题了，因为数据量太大，AVS2的标准是从2011年开始提出需求，当时一个目标才刚明确。第一个是比AVS1最好性能提高一倍，第二我们希望优于最新的国际标准。这是我们当时整体的目标。

　　这个标准2014年12月份的时候基本上从技术角度来讲做完了，2015年这一年我们主要做什么工作呢?主要是一些测试的工作，这个是AVS2标准的一个情况。

　　AVS2标准比AVS+编码效率提高一倍，因为涉及到很多技术细节就不给大家汇报了，关键是从整体的技术框架来讲AVS2的标准和HEVC的标准相比来讲有一些技术是HEVC里没有的，这也是我们这次会议讲的最多的华为的技术贡献，他们的专利叫F幀，提升的效率是非常大的。后面的背景幀叫G幀，这两个是HEVC里没有的。

　　编码的这些技术可能没有什么太大变化，主要是量化和熵编码的预测。总体框架无论是国际上标准，已经都没有什么太大变化了。

　　背景技幀，当我的一个摄像机长时间照一个地方，背景不动，前景在动的，一个是视频监控，一个是访谈类节目，这种情况下我们技术将会起作用，相对来讲要比没有背景幀的情况下效率提高一倍。

　　我们做过一些测试，AVS2场景模式，On和Off不同的情况，赋值表示增益，对没有打开和没有直接的增益，同等质量情况下我能节省的码率带宽的情况。这是一个基本的情况。

　　如果这种场景模式加到HEVC什么效果呢?可提升43%的效率。从AVS2我们做了很多的测试，当时我们在各种不同的序列中的一种测试。中国广电总局定的是4K 50P，我们基本测的都是50P的效果。因为在超高清上和HEVC是一个对比对标的情况，在高清上我们特地加了适合于中国的隔行工具，所以，高清上可能更优于HEVC。

　　我们自己内部客观评测，超高清3840×2160/50P/10Bit/4：2：0的客观测试，保持相当质量的情况下AVS2比HEVC节省。

　　今年1月份，视频主观评测是一个必须要的过程，从AVS2的标准相对源图像质量下降3.2%，HEVC标准相对图像质量下降3.4%。从测试情况来讲，要求跟源相比下降12.5%以上的都叫优秀。所以，下降的幅度非常小，几乎看不到区别。

　　都相对源下降的百分比，从两者来讲AVS2的标准优于HEVC标准6.25%。

　　从差别来讲不大，但是有一点，从我们在做AVS标准来看，我们的结论也是AVS+的标准和264相当，但是我们测的时候发现我们每次都比不过264，都会比它差一些，我们在AVS2的标准里我们这个主观质量超过了HEVC，这是一个比较难得的情况。

　　从结论来，在广播电视的超搞清应用中，AVS2标准与HEVC标准相当。在视频监控等背景变化不大的场景中，AVS2标准编码效率比HEVC标准提高约一倍。这是性能上。

　　AVS标准重点是因为专利而起的，AVS2的标准，AVS一代的标准大家比较清楚，AVS只收一块钱，目前已经成为了一个标杆性的东西，AVS2的标准依然采用专利池技术，在采纳标准提案时，提案方均承诺加入专利池，收费政策依然是对编解码设备收费而不对内容商收费。

　　从应用来讲，AVS2标准的应用第一部分是在2018年的世界杯上将进行AVS2标准编码的超高清试播，这是总局的一个规划。后面几个时间点就是我说的了，我希望在后面，2018年试播之后能够在后面进行自主标准的应用。所有这种新的标准的应用是有一个重大的时间节点和事件，特别体育事件是一个非常好的时机。刚才索尼的老总讲，还有华为也讲这个问题，AVS2标准也是支持HDR的，同时我们在国际上HDR目前有两条曲线，这两个曲线的专利都是国外的，我们支持的曲线就是我们自己的曲线，就是华为的曲线，我们叫海思曲线，这是在AVS2里已经存在的，还没有起好英文名字。

　　简单总结，带宽和质量的视频需求矛盾越来越尖锐，高效视频编码是主要出路。第一代标准正在大规模部署。同时AVS2标准从现在的测试情况来讲已经完成了当初预定的目标，这个标准发布应该是在今年3月份。IEEE1857由AVS专家主导，是AVS国际化的通道。AVS3视频研发已经启动，目标是比AVS2视频编码性能再提高一倍。