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【直播】AVS产业联盟张伟民:AVS2- 4K新时代的音视频编码

作者:流媒体网    来源:流媒体网   发布时间:2016-01-21 15:18:13

  【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。

   从整体的情况来看,AVS是跟随,AVS2是部分超越,在某些技术领域已经成为超越,AVS3的标准我们希望引领整个视频国际上的发展,这也是符合整体中国的技术水平的进步和整个产业链的提升的。谢谢大家。

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