什么是AVS2

AVS工作组

说到AVS系列标准,就不得不先提一下AVS工作组。AVS工作组是数字音视频编解码技术标准工作组的简称,由国家原信息产业部科学技术司于2002年6月批准成立。工作组的任务是向我国的信息产业需求,联合国内企业和科研机构,制(修)订数字音视频的压缩、解压缩、处理和表示等共性技术标准,为数字音视频设备与系统提供高效经济的编解码技术,服务于高分辨率数字广播、高密度激光数字存储媒体、无线宽带多媒体通讯、互联网宽带流媒体等重大信息产业应用。

AVS工作组目前有来自于高校、企业、科研机构的81家会员单位,由中国工程院院士、北京大学教授、博导、国家自然科学基金委员会副主任高文老师任组长,下设总体协调组、需求组、系统组、视频组、音频组、内容描述组、质量评价组、数字版权管理组、测试组、知识产权组、实现组、联络组和可穿戴专题组。自成立以来,AVS工作组坚持按照国际开放式规则制定AVS系列标准。目前已完成两代AVS标准的制定。

图片来源:AVS工作组官网

第一代AVS标准

第一代AVS标准包括国家标准《信息技术 先进音视频编码 第2部分:视频》(简称AVS1,国标号:GB/T 20090.2-2006)和《信息技术 先进音视频编码 第16部分:广播电视视频》(简称AVS+,国标号:GB/T 20090.16-2016)。国家广电总局广播电视规划院主持的AVS视频标准测试显示:AVS码率为MPEG-2标准的一半时,无论是标准清晰度还是高清晰度,编码质量都达到优秀,码率不到三分之一时,也达到良好到优秀的水平。AVS1标准视频部分于2006年2月颁布为国家标准。

2007年5月7日-11日,国际电信联盟(ITU-T)IPTV FG第四次会议明确AVS1成为与MPEG-2、H.264、VC-1并列的可供IPTV选择的标准之一。2013年6月4日,AVS1视频部分由国际电子信息领域影响最大的学术组织IEEE(美国电气和电子工程师协会)出版,标准号为IEEE1857-2013,标志着AVS系列标准在国际化的道路上迈出了重要一步。

 

AVS+是国家广播电影电视总局于2012年7月10日颁布的广播电影电视行业标准GY/T 257.1-2012《广播电视先进音视频编解码 第1部分:视频》,也是AVS1的增强版,在压缩效率上与国际同类标准H.264/AVC最高档次(High Profile)相当。2013年1月18日,时任中共中央政治局常委、国务院副总理李克强在2012年度国家科学技术奖励大会上宣布“数字视频编解码技术国家标准AVS与产业应用”获得国家科学技术进步二等奖。

2013年3月18日,中央电视台采用AVS+标准的3D节目上星进行开路试验播出。同日,中古哈瓦那数字电视示范区建设竣工仪式在古巴首都哈瓦那举行,采用中国AVS标准的数字电视正式落户古巴。迄今为止,中国AVS标准已经在斯里兰卡、老挝、泰国和吉尔吉斯斯坦等国落地,全球已有上千套AVS+的高清内容上星播出。

第二代AVS标准

2008年12月起,AVS工作组开展新一代标准的需求分析,为下一代AVS标准(简称AVS2)确定了制定目标:在主流技术可实现的前提下,当重建视频主观质量相同时,至少在高清或更高分辨率下编码效率比AVS1的最好性能提高一倍以上。在主流配置下,编码效率优于最新的国际标准(AVS-N1924)。

经过14次工作组全体会议、1次视频组加会、3次视频部分标准文本编辑会议,AVS工作组审议了收到的600余项技术提案,采纳189项,于2016年2月形成标准送审稿。2016年5月,AVS2被国家新闻出版广电总局颁布为广电行业标准《高效音视频编码 第1部分:视频》(行标号:GY/T 299.1-2016)。同年12月,AVS2被国家质检总局和国家标准委颁布为国家标准《信息技术 高效多媒体编码 第2部分:视频》(国标号: GB/T 33475.2-2016)。目前已提交IEEE国际标准(标准号:IEEE1857.4)申请。

 

AVS2首要应用目标是超高清晰度视频,支持超高分辨率(4K以上)、高动态范围视频的高效压缩。测试结果表明:在数字电视广播(逐行)、实时通信和数字电影或静态图像领域,AVS2和HEVC的编码性能相似,但在数字电视广播(隔行)和视频监控的应用方面,AVS2的编码性能要明显高于HEVC。

主观方面,根据国家广播电影电视总局广播电视计量检测中心的检测报告(检测编号:20491501212989)显示:AVS2和HEVC相对于源图像质量下降分别为2.9%和3.0%。对于超高清4K视频,在相同码率条件下,AVS2比HEVC的平均主观质量略优。

 

AVS2标准的编码效率比AVS1提高了一倍,与同期国际标准相当,在场景编码领域比同期国际标准效率高了一倍,为我国视频产业发展创造了先机。

AVS2产业应用

超高清晰度视频广播

国家新闻出版广电总局和工业和信息化部”AVS技术应用联合推进工作组”已经确定AVS2首先应用于OTT超高清视频服务,2017年进行超高清电视广播试验,2018年用于“世界杯”超高清转播。

互联网图像与视频

在中国网络电视台(CNTV)的统一组织下,AVS2网络电视直播解决方案已在CNTV的CDN和P2P直播平台上完成搭建和测试,并在里约奥运会开始前正式上线,对奥运赛事进行了网络直播。

腾讯音视频实验室基于AVS2内核自主研发了一种新的图片编码格式TPG,大大提高了图片的压缩率。据腾讯音视频实验室提供的测试数据,TPG与JPG/JPEG、PNG、GIF等常见图片格式在同等质量图片的前提下对比,TPG图片的体积比PNG小50%以上,比GIF小90%以上,比 JPG/JPEG小40%以上。相对Google推出的WEBP格式,文件大小可以减少近30%。

芯片+专业编码器

北京大学深圳研究生院数字媒体研究中心研制成功首款基于AVS2标准的高清实时编码器uAVS2,性能大幅超越HEVC/H.265编码器x265,为AVS2标准进入产业应用扫清了技术障碍。随后AVS2超高清实时视频编码器和移动高清编码器也相继推出。

华为海思推出业界首颗支持AVS2.0的全4K芯片Hi3796MV200,CPU处理能力达到4核1.6GHz,28nm工艺,助跑广电进入全4K时代。

数码视讯开发出AVS2超高清专业级编转码器,具有分布式架构、异构协处理、全特性AVS2、统计复用、真4K和虚拟云计算六大技术特点。

柯维新和上海国茂等企业正在开发广播级的AVS2超高清实时编码器,东华广信预计今年也将推出AVS2系列产品。

未来展望

我国具有自主知识产权的AVS标准从无到有,从跟随国际标准到现在的领先和超越,正在一步步成长。目前,AVS工作组已经启动下一代编码标准AVS3的制定。AVS3将结合云计算时代的现状和需求,利用云计算的能力,实现更高效的编码。

除此之外,AVS工作组在国际音视频产业论坛暨AVS标准15周年年会宣布我国将制定虚拟现实(VR)系列国家标准和国际标准,同时启动有关人工智能相关标准的研究和制定工作。

AVS工作组正加快步伐,多面开花,相信凭借着国际领先的思路和势如破竹的动力,AVS标准将取得新的突破,为我国具有自主知识产权标准的发展添上浓重的一笔!