数字音视频编解码技术标准AVS进展与发展计划.ppt

1、数字音视频编解码技术标准AVS 进展与发展计划,高文，黄铁军 AVS工作组组长，秘书长 中国科学院计算技术研究所 2004年10月,,2,内 容,信源编码在数字音视频产业中的地位 从国际标准发展及其专利许可政策看AVS的历史机遇 AVS标准进展 AVS知识产权政策 以标准为龙头，发展数字音视频产业,信源编码在数字电视 以及数字音视频产业的基础地位,,4,信息产业部电子信息产品 “十五”投资指南,数字音视频产业是电子信息产业的重要组成部分，满足人们工作和生活中的视听需要，其产值约占信息产业产值的三分之一。 2005年：我国的数字视频产业(不含数字音频)将是一个4000亿元产值的朝阳产业。 200

2、8年：数字视音频产业年产值将达9000亿元，超过通信产业成为信息产业第一大产业。 2010年：达到1.5万亿，成为国民经济第一大支柱产业。,,5,数字电视广播的层次视图,原始无压缩节目 信源编码标准 压缩数据包信道标准,,6,数字电视的共性核心技术,信道传输技术标准（路） 卫星、有线、地面传输 交互信道 存储 信源编解码技术标准（车与货） 基本业务：视频编码，音频编码，系统 新业务：数据广播，交互电视，新媒体 单项技术：显示、条件接收、版权保护等,,7,数字音视频编解码技术标准工作组(AVS工作组) 工作范围,面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、

3、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。,,8,信源标准的多种垂直应用,音视频编码 AVS,,9,数字音视频产业链,,10,数字音视频产业产品层次,系统集成、媒体运营,整机生产制造,关键模块设计,芯片设计与制造,标准,技术,,11,AVS标准应用目标,已完成（AVS 1.0） 地面数字电视 有线数字电视 卫星数字电视 数字存储媒体 进行中和计划中 移动多媒体 网络流媒体 数字影院,我国数字电视发展的历史性机遇,第一代：美欧借数字电视后来居上 第二代：中国凭信

4、源变革再领潮头,,13,后彩色电视的世界大战,模拟高清电视 日本 ：1972-1998， HD-MAC两次奥运会高清播出 欧洲： ELG 1991-1993 数字电视后来居上 美国ATSC：1986 欧洲DVB：1993 日本ISDB：1993 中国：1996 信源编码标准是数字电视后来居上的关键 1988-1994 ：MPEG-1与MPEG-2，数据压缩50多倍 目前各大数字电视标准都基于MPEG-2,,14,数字电视第一阶段竞争路线,,15,数字音视频压缩标准的发展史,ISO/IEC 推出的MPEG系列压缩标准：MPEG-1,2,4 ITU-T推出的H.26X系列压缩标准 H.261, 2

5、, 3, 3+,3+,4,第一代标准,第二代标准,,16,信源编码效率提高的新里程碑,1991,1994,2003,2030,150,250,50,压缩倍数,AVS-1/MPEG-4 AVC,MPEG-1,AVS-?/MPEG-?,MPEG-2,,17,中国何去何从：MPEG-2?,MPEG-2： 由MPEG-LA 收费（1996年6月1日以后） 2002年之前，家电设备6美元/台，解码设备4美元/台 2002年之后，家电设备2.5美元/台，解码设备2.5美元/台按照今后10年国内销售4亿台（含数字电视、机顶盒、激光视盘）设备计算，需缴纳10亿美元专利费作为第一代标准，所占用带宽是第二代标准的

6、2-3倍发展芯片产业较难，遏制中国AV产业发展的手段 2002年DVD收费事件，国外品牌价格已经与国内接近，至今多家国内企业已经不生产DVD，可能连制造业的链条都难保,,18,MPEG-4：基本被专利许可扼杀,2000年，MPEG-4标准完成，工业界翘首以待 2002年中，MPEG LA推出第一个MPEG-4授权方法，MPEG-4 Visual收费规定 每台解码设备需要交给MPEG-LA 0.25美元 编码/解码设备还需要按时间交费（4美分/天=1.2美元/月=14.4美元/年） 2002年年底，一些MPEG的成员发起RFB（免费基本层 ）运动，希望挽救MPEG-4，但流产,,19,AVC/H

7、.264：再次受阻,2003年年中，MPEG-4 AVC完成，工业界摩拳擦掌 2003年11月17日，MPEG LA发布了最新授权策略，其中运营商年使用费 10万用户以下，免费 10-25万用户，2.5万美元 25-50万用户，5.0万美元 50-100万用户，7.5万美元 100万以上用户，10万美元,,20,第二代标准：全球等待,欧广联（EBU）随后发表2003年度第96号声明，表示“对MPEG LA关于AVC的收费政策十分失望，” 声明宣称，如果坚持这种收费政策，EBU则建议各成员不采用AVC标准，建议DVB标准中不提及任何有关AVC的内容 2003年12月20日，在AVS论坛上，MPE

8、G专家组主席Leonardo Chiariglione博士对专利遏制标准表示强烈反对，认为AVS等新标准是转机的重要力量,AVS标准制定进展,,22,参与制定MPEG国际标准,1996：正式参加国际MPEG专家组的工作 1998：中国MPEG论坛MPEG-China成立 1999：参加第48次MPEG会议，首次提交提案 2000：承办第53次MPEG会议,首次提案被接受 2001：参与JVT标准的制定工作 2002：承办的第62次MPEG国际会议，累计20多项提案，多项提案被采纳,,23,制定自主AVS标准,2002年3月18-20日，第178次香山会议，“流媒体与宽带网络”，60多位海内外专

9、家出席，AVS可行性得到确认 2002年5月7日，863计划计算机软硬件主题公布十五第二期研究指南， “数字媒体处理技术及应用平台（2002AA11403）”成为重点研究项目 2002年5月25日，特别工作组筹备会议，信息产业部科技司徐顺成司长、韩峻副司长出席 2002年6月11日，中国电子报按照信息产业部通知正式刊登公告，征集第一批会员 2002年6月21日，AVS特别工作组在北京翠宫饭店成立 2002年12月9日，信息产业部科技司正式文件,,24,AVS工作活动方式,一套人马，两块牌子 MPEG-China，AVS 每季度一次全体会议 第一次会议，2002年8月23-24日，北京，黄铁军

10、第二次会议，2002年10月23-24日，上海，曾勇勤 第三次会议，2002年12月19-20日，北京，杨士强 第四次会议，2003年3月27-28日，武汉，朱光喜，周敬利 第五次会议，2003年7月28-29日，北京，李波 第六次会议，2003年10月8-10，杭州，虞露 第七次会议，2003年12月18-20，北京，黄铁军 第八次会议， 2004年03月30-31，深圳，华为熊联欢 第九次会议，2004年06月18-20，北京，黄铁军 第十次会议，2004年09月10-12，苏州，陈曦 目前会员超过110家,,25,GB信息技术：先进音视频编码 标准构成,音频编码,视频编码,节目,媒体版权

11、管理与保护,,26,标准进展计划,,27,AVS标准第一部分：系统,基于MPEG-2 system，在面向AVS音频、视频流的复用和传输等方面，做了些适应性调整主要修改包括：（针对国标GB17975.1而言） 分配AVS音频、视频stream_type（分别为，0x42, 0x43），而stream_id沿用MPEG-2的。AVS stream_type 需要向ISO/IEC MPEG专家组申请保留 增加了AVS音频、视频的stream_descriptor()及描述子中各字段的语义定义；增加了Transport stream descriptor table（传输流描述表）的PID分配 PI

12、D=0x02 修改了Profile/Level: 只有1个profile, 4个level. 在MPEG-2 P/Ll框架之下 音频采样率（支持44.1KHz、48KHz、96KHz） 音频通道数目支持5.1和7.1声道,,28,AVS第二部分：视频,技术征集 技术提案方 AVS会员单位：计算所、清华、浙大、华中、华为、上广电，北工大， 技术评估 评估软件 参考软件（特别工作组集成并维护参考软件） 评估条件 测试条件（视频专家组确定测试条件并形成文档） 评估准则 编码效率 实现的复杂度 专利,,29,AVS第二部分：视频,混合视频编码策略（Hybrid Video Coding） 帧间预测技术

13、 去除时间冗余 变换和量化 去除空间冗余 信息熵编码 去除统计冗余 其它信息编码 码流格式、运动矢量信息等,,30,AVS第二部分：视频,熵编码,反量化 反变换,运动补偿 预测,控制数据,量化后的 变换系数,运动 数据,帧内/帧间,编码控制,解码器,运动估计,变换/量化,-,0,环滤波,帧内 预测,,31,AVS视频标准工具集,双向预测 隔行编码 运动矢量预测 子像素插值 多参考帧预测 可变块大小预测 帧内预测 变换和量化,熵编码 环路滤波 缓冲区管理 其它 图像组头 防伪起始码 码流顺序 时间参考索引,,32,AVS第三部分：音频,方案性提案： 北京阜国 广州广晟数码 索尼 微软 独立技术提

14、案多项 音频专题组参照MPEG AAC技术框架，采用视频类似的评估选优过程，形成知识产权明晰的最优方案,,33,第四部分：AVS OpenDRM,节目提供商： 希望尽可能多的渠道让所有用户消费内容 用户： 希望尽可能方便地获取、消费节目 一次使用、多次使用、多设备使用、多用户交换 适应各种运营形态的发行商 有线电视、互联网、光盘、手机发行 多种收费模式 适应多种媒体形态和领域 数字电视、网络媒体、电子书等各种数字资源,,34,OpenDRM端到端价值链,节目生产,包装,销售,播放/使用,AVS知识产权政策,弃标准和知识产权割裂之垢 领国际知识产权政策风气之先,,36,标准与专利的关系,,37,

15、AVS知识产权政策的出发点,促进最大程度的参与 吸引先进技术，制定最佳标准 保证标准相关专利的许可可控 最有竞争力的价格 “专利池”一站式授权 吸引专利权人共同达成许可目标 标准开发和知识产权政策制定同步进行,,38,AVS采用的技术,支持AVS知识产权政策的技术 公开发表的技术 已经过期的专利技术 部分仍受保护的专利 采用国际上流行的专利池管理策略，在参加工作组、提交提案以及标准发布前的审阅期间，要明确专利许可意向，由此可以解决国际标准化过程中的少量专利交叉问题,,39,法律文件保证,AVS章程 AVS章程细则 AVS会员协定 AVS知识产权政策 AVS专利池管理原则 AVS许可纲要,,40

16、,AVS标准 各专题组 (视频,音频 ),提案人,Member default IP selection,非提案人,Patent Pool,Licensing,RAND Royalty Free,RAND (RoW only),非会员,Non-participant elected default applies,Voluntary Disclosure,no,Elected option,yes,Non-contributor elected default applies,Disclosure,no,Elected option,yes,会员知识产权义务,Participant:Paten

17、t PoolRAND RFRAND,Non- Participant:Patent PoolRAND RFRANDNo-license,缺省的 知识产权选择,应当承担 许可责任,可以选择 是否许可,非会员的 缺省选择,,41,AVS标准 各专题组 (视频,音频 ),提案人,缺省的知识产权选择,非提案人,Patent Pool,Licensing,RAND Royalty Free,RAND (RoW only),非会员,Non-participant elected default applies,Voluntary Disclosure,no,Elected option,yes,Non-c

18、ontributor elected default applies,Disclosure,no,Elected option,yes,会员IPR义务,参加:专利池RAND免费RAND,不参加专利池RAND免费RAND不许可,应当承担 许可责任,可以选择 是否许可,非会员的 缺省选择,,42,AVS标准 各专题组 (视频,音频 ),提案人,缺省的知识产权选择,非提案人,专利池,许可,RAND免费,RAND (中国之外),非会员,Non-participant elected default applies,Voluntary Disclosure,no,Elected option,yes,N

19、on-contributor elected default applies,Disclosure,no,Elected option,yes,会员IPR义务,参加:专利池RAND免费RAND,不参加专利池RAND免费RAND不许可,可以选择 是否许可,非会员的 缺省选择,,43,AVS标准 各专题组 (视频,音频 ),提案人,缺省的知识产权选择,非提案人,专利池,许可,RAND免费,RAND (中国之外),非会员,Non-participant elected default applies,Voluntary Disclosure,no,Elected option,yes,执行缺省选项（

20、专利池）,披露,否,所选意向,是,会员IPR义务,参加:专利池RAND免费RAND,不参加专利池RAND免费RAND不许可,非会员的 缺省选择,,44,AVS标准 各专题组 (视频,音频 ),提案人,缺省的知识产权选择,非提案人,专利池,许可,RAND免费,RAND (中国之外),非会员,非会员缺省选择,自愿披露,否,所选许可意向,是,执行缺省选项（专利池）,披露,否,所选意向,是,会员IPR义务,会员:专利池RAND免费RAND,非会员专利池RAND免费RAND不许可,,45,专利池管理的基本原则,符合国际相关法律 推动专利权人最大程度的参加 鼓励但不强制参加 非排它授权原则 公开、独立的必

21、要性评估,以标准为龙头，发展数字音视频产业,,47,AVS的优势,基于创新技术和公开技术的自主标准 编码效率比第一代标准（MPEG-2）高2-3倍 可节省一半以上的无线频谱和有线信道资源 第二代音视频编解码标准的上选 AVS vs. MPEG-4 AVC/H.264 vs. 公司标准 简单的许可政策，开放式制订的国家、国际标准 音视频产业提供系统化的标准体系 中国日渐强大的音视频产业 提交国际标准审议，加强与国际组织合作,,48,AVS的意义,直接产业化成果：未来10年我国需要的4-5亿颗解码芯片，辐射超万亿的国民经济第一大产业 “待从头”构建完整的产业链条：技术专利标准芯片系统制造业运营业文

22、化产业 我国高清电视、直播卫星等音视频产业跨越发展的难得契机,,49,AVS产品形态,芯片 高清/标清AVS解码芯片，国内需求量在未来十多年的时间内年均将达到4000多万片。 软件 AVS节目制作与管理系统，Linux和Window平台上基于AVS标准的流媒体播出、点播、回放软件 整机 机顶盒、播出服务器、编码器、高清激光视盘机、高清数字电视机顶盒和接收机、手机、便携式数码产品等 媒体运营产业,,50,广播电视数字化“三步走”,2003年全面推进有线数字电视； 2005年开展数字卫星直播业务，开始地面数字电视试验，有线数字电视用户达到3000万； 2008年利用北京奥运会转播之机，全面推广地面

23、数字电视和高清晰电视。2015年，停止模拟电视播出。,,51,我国首颗直播卫星,广播电视直播卫星已在全球广泛应用并形成新的高新技术产业 1993年国务院129号令对卫星接收作出了限制性规定 国家发改委马凯主任在关于2003年国民经济和社会发展计划执行情况与2004年国民经济和社会发展计划草案的报告中专门提出“继续实施直播卫星、下一代互联网等高技术工程” 根据国家广播电影电视总局关于广播电视数字化实施“三步走”的发展战略，2005年开展数字卫星直播业务。 全国政协委员、航天科技集团公司科技委主任王礼恒院士今年“两会”前对媒体透露，中国第一颗广播电视直播卫星有望于2005年上半年发射升空。 长期酝

24、酿的首颗广播电视直播卫星已经箭在弦上，庞大的卫星直播产业即将浮出水面。,,52,AVS应用：广播电视直播星,音视频节目的压缩效率能够提高一倍，意味着直播卫星的节目传输能力提高一倍，“一颗星可以当成两颗星来用”； AVS标准达到了国际最新水平，解决了高昂的专利许可费问题，显著提高我国直播卫星数字电视系统的技术自主性； 采用自主标准、芯片的接收机，价格可控，清除接收非法节目的隐患，有利于推广,,53,直播卫星中的AVS,AVS编码器,AVS芯片,AVS软件,,54,直播星产业链关键产品,AVS编码器 AVS解码芯片 AVS机顶盒 AVS接收卡及解码软件 AVS媒体服务器 AVS测试环境 直播系统集

25、成 运营示范,,55,AVS应用：高清,高清晰度电视：AVS的编码效率比MPEG-2高约3倍，即6-8Mbps，现有标清数字电视传输系统可以直接开展高清业务里程碑：数字奥运高清广播,,56,AVS高清产业链关键产品,AVS高清编码器 AVS有线接收卡与高清解码软件 AVS高清解码芯片 AVS高清机顶盒 AVS高清视频服务器 条件接收系统 AVS高清节目提供 AVS测试设备 AVS标准验证与集成环境 AVS高清试播示范小区,,57,AVS软硬件实现进展,2004.03：卫星直播端到端试验在鑫诺一号试播成功（PC接收，标清节目） 2004.08：移动视频网()采用AVS-M在雅典奥运期间试验，手机可点播近2000个精彩镜头 2004.07-09：中关村科技园区（海淀园）AVS产业化项目启动，十多个企业开始开发AVS编码器、转码器、节目制作、播出服务器、解码芯片、解码软件、机顶盒软硬件、测试设备和AVS格式的节目 2004.09：Intel开发出AVS高清解码软件完成，PC上720P解码速到达到100fps，1080p实时 2004.09：高清AVS解码芯片“凤芯1号”发布，另有4-5款芯片可能相继出台,,58,谢谢,