金 勇，趙 春，殷振東，張 宇

（上海廣播電視衛(wèi)星地球站，上海 201114）

AVS+編碼技術(shù)的探討與應(yīng)用

金 勇，趙 春，殷振東，張 宇

（上海廣播電視衛(wèi)星地球站，上海 201114）

上海廣播電視衛(wèi)星地球站積極響應(yīng)國家廣電總局要求，利用AVS+編碼技術(shù)，在保證電視節(jié)目技術(shù)要求的前提下，提高衛(wèi)星帶寬利用率，推進(jìn)高清節(jié)目上行。

AVS+；信源編碼；標(biāo)準(zhǔn)；專利

1 引言

衛(wèi)星廣播是數(shù)字電視節(jié)目傳輸?shù)囊粋€重要途徑，而信源編碼標(biāo)準(zhǔn)和信道傳輸標(biāo)準(zhǔn)是支持?jǐn)?shù)字音視頻技術(shù)系統(tǒng)的最關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。AVS是信息技術(shù)先進(jìn)音視頻編碼系列標(biāo)準(zhǔn)的簡稱，是我國具備自主知識產(chǎn)權(quán)的第二代信源編碼標(biāo)準(zhǔn)，也是數(shù)字音視頻產(chǎn)業(yè)的共性基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。AVS+是國家廣電總局于2012年7月正式頒布的廣播電影電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《廣播電視先進(jìn)音視頻編碼解碼第1部分：視頻》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

信源編碼就是通過壓縮編碼來去掉信號源中的冗余成分，以達(dá)到壓縮碼率和帶寬，實(shí)現(xiàn)信號有效傳輸?shù)哪康?。?shù)字化音視頻產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，是信息產(chǎn)業(yè)三大組成部分之一，信源編碼壓縮技術(shù)是整個數(shù)字化音視頻產(chǎn)業(yè)依賴的共性技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)，而直接面向產(chǎn)業(yè)的數(shù)字音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)（國際上主要是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的MPEG標(biāo)準(zhǔn)）更是極其重要，標(biāo)準(zhǔn)作為產(chǎn)業(yè)鏈的最上游，將直接影響芯片、軟件、整機(jī)和媒體文化產(chǎn)業(yè)運(yùn)營整個產(chǎn)業(yè)鏈條。

2 音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)

由于西方國家壟斷音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)核心技術(shù)，我國在涉及其中相關(guān)產(chǎn)品時必須繳納不菲的專利費(fèi)用，如H.264標(biāo)準(zhǔn)不僅專利費(fèi)用昂貴還有諸如廣播費(fèi)、軟件費(fèi)等各項(xiàng)后續(xù)費(fèi)用。曾經(jīng)在國內(nèi)蓬勃發(fā)展的DVD產(chǎn)業(yè)就是由于高昂的專利費(fèi)用而曇花一現(xiàn)，從1999年開始國內(nèi)每臺DVD都必須支付5美元～7美元專利費(fèi)，而到了后期更是達(dá)到每臺出口價32美元的一半。不管是發(fā)展了近20年成為全球普遍采用標(biāo)準(zhǔn)的MPEG-2，還是已進(jìn)入成熟產(chǎn)業(yè)期的H.264，苛刻的專利政策和高昂的收費(fèi)策略都成為我國音視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的陷阱和攔路虎。2006年2月，具有我國自主產(chǎn)權(quán)的AVS-P2《信息技術(shù)先進(jìn)音視頻編碼第2部分：視頻》頒布。目前，音視頻產(chǎn)業(yè)可以選擇的信源編碼標(biāo)準(zhǔn)有四個：MPEG-2，MPEG-4，MPEG-4 AVC（簡稱AVC，也稱JVT，H.264），AVS。MPEG-2是第一代信源標(biāo)準(zhǔn)，H.264為第二代標(biāo)準(zhǔn)，都是由“國際電聯(lián)（ITU-T）”和“國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）”共同組建的聯(lián)合視頻組（JVT）完成的。AVS是我國自主制定的，也是第二代標(biāo)準(zhǔn)，編碼效率與H.264相當(dāng)，大約是MPEG-2的2倍以上。但是AVS在高清編碼上與H.264存在一定差距，為解決技術(shù)瓶頸推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以AVS標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，優(yōu)化、提高編碼質(zhì)量，對AVS部分內(nèi)容進(jìn)行修改，AVS+應(yīng)運(yùn)而生。AVS+在AVS基礎(chǔ)上增加了四項(xiàng)新技術(shù)：高級熵編碼、圖像級自適應(yīng)加權(quán)量化、同極性場跳過模式編碼、增強(qiáng)場編碼技術(shù)，AVS+向下兼容AVS，且相對于H.264編碼算法的復(fù)雜度更低，專利費(fèi)用更省，從硬件、軟件成本來講也更低廉。

3 AVS+與H.264對比

為推進(jìn)AVS+自主創(chuàng)新技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，以應(yīng)用促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，工業(yè)和信息化部與國家新聞出版廣電總局聯(lián)合發(fā)布《廣播電視先進(jìn)視頻編解碼（AVS+）技術(shù)應(yīng)用實(shí)施指南》。《指南》按照“快速推進(jìn)、平穩(wěn)過渡、增量優(yōu)先、兼顧存量”的原則，明確了分類、分步驟推進(jìn)AVS+在衛(wèi)星、有線、地面數(shù)字電視及互聯(lián)網(wǎng)電視和IPTV等領(lǐng)域應(yīng)用的時間表。上海衛(wèi)星地球站目前負(fù)責(zé)集團(tuán)內(nèi)東方衛(wèi)視標(biāo)清、高清、付費(fèi)平臺等20套節(jié)目4個載波上星工作，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展還將不斷增加上行節(jié)目、載波。在中心、集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心指導(dǎo)下，上海廣播電視衛(wèi)星地球站下積極響應(yīng)《指南》要求，學(xué)習(xí)、了解AVS+技術(shù)和設(shè)備，對產(chǎn)品進(jìn)行測試、選型，儲備技術(shù)，為上海高清節(jié)目上星推進(jìn)AVS+做準(zhǔn)備。在我國，廣播電視是黨的喉舌，廣電總局對節(jié)目信號都有一定的要求和指標(biāo)。在節(jié)約帶寬的基礎(chǔ)上對于廣播電視還必須達(dá)到一定的技術(shù)要求。影響圖像質(zhì)量的因素主要兩方面：一方面是硬件因素；另一方面是圖像內(nèi)容，它是由圖像的亮度和色度以及空間和時間的各種復(fù)雜性組合體現(xiàn)的。為比較AVS+與目前主流H.264的編碼效率及視頻圖像質(zhì)量，我們利用某公司PQA6000圖像質(zhì)量分析儀對主流國際品牌H.264編碼器及國產(chǎn)AVS+編碼器進(jìn)行測量比較。PQA600A可以提供傳統(tǒng)的圖像質(zhì)量測量結(jié)果，以此作為測量典型視頻損傷和失真檢測的基準(zhǔn)損傷診斷工具。PQA600圖像質(zhì)量分析儀的圖像質(zhì)量測量是基于人類視覺系統(tǒng)。它按照主觀電視質(zhì)量評價的ITU-R BT.500技術(shù)提供預(yù)測的DMOS(差值平均計分)，最終得出PQR值反映被測圖像的損傷程度。PQR分值范圍從0～10，最高分為0分（畫面無損），PQR值越小圖像質(zhì)量越高。鏈路見圖1。

圖1 圖像質(zhì)量測試鏈路圖

測試圖像分別采用相對靜止圖像、色彩艷麗圖像、運(yùn)動圖像進(jìn)行測試，H.264采用廣播電視高清中常用的High Profie編碼模式，AVS+編碼器采用默認(rèn)設(shè)置。測試數(shù)據(jù)見表1。

表1 兩種編碼方式不同碼率下PQR值

通過表1我們可以很直觀地看到目前國標(biāo)AVS+編碼器的編碼效率及圖像質(zhì)量與H.264編碼器相當(dāng)，甚至在某些部分更是超越H.264。

4 推廣AVS+應(yīng)用

為滿足廣大人民群眾日益提升的視聽需求，上海紀(jì)實(shí)頻道積極推廣高清化衛(wèi)星傳輸?shù)倪M(jìn)程，上海衛(wèi)星地球站負(fù)責(zé)項(xiàng)目上星整體運(yùn)作。項(xiàng)目總體目標(biāo)要能夠滿足廣電總局關(guān)于安全播出系統(tǒng)配置的要求，并且采用AVS PLUS編碼技術(shù)，DVB-S標(biāo)準(zhǔn)的QPSK調(diào)制方式。在編碼設(shè)備的選擇方面我們選用2款主流成熟的AVS+編碼器進(jìn)行測試，具體測試指標(biāo)見圖2。

圖2 不同品牌編碼比較

通過圖2測試結(jié)果，我們選用穩(wěn)定性和編碼質(zhì)量俱佳的東華廣信編碼器。從上述列表中我們還可看到碼率在12M時不管是相對靜止的畫面還是高速運(yùn)動的畫面，圖像清晰度、失真度都是最好指標(biāo)，所以我們采用12M視頻碼率，占用衛(wèi)星帶寬12M，目前系統(tǒng)已基本建設(shè)完成。

5 結(jié)束語

到目前為止，我國采用AVS+上星節(jié)目已經(jīng)包括央視3D頻道、CCTV2/7/9/10/12/14以及湖南高清和安徽高清節(jié)目。相信隨著《廣播電視先進(jìn)視頻編解碼（AVS+）技術(shù)應(yīng)用實(shí)施指南》的推進(jìn)，AVS+相關(guān)硬件設(shè)備的推廣，硬件價格的普及，AVS+編碼方式將在國內(nèi)得到越來越廣泛的運(yùn)用，從而推動我國信息產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

安達(dá)斯集團(tuán)參加電影電視技術(shù)學(xué)會2014“電視安全播出研修班”

近日，在江蘇省會議中心舉辦了2014年度電影電視技術(shù)學(xué)會“電視安全播出研修班”，廣電總局、中央電視臺、江蘇廣播電視總臺、上海廣播電視集團(tuán)等單位領(lǐng)導(dǎo)出席會議并進(jìn)行了精彩的主題演講。安達(dá)斯集團(tuán)也應(yīng)邀參加，并由其技術(shù)副總監(jiān)徐向東先生在會議中進(jìn)行了名為“IP架構(gòu)在總控傳輸分發(fā)系統(tǒng)中的應(yīng)用”的技術(shù)演講。他表示，未來廣電行業(yè)IP化是大勢所趨，并詳細(xì)介紹了國際主要傳統(tǒng)廣電廠商EVERTZ IP解決方案及其特點(diǎn)，以及目前IP架構(gòu)技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用，并進(jìn)行了案例分析。廠商與參會技術(shù)人員相互的交流與聆聽，有助于客戶即時了解應(yīng)用新技術(shù)，也有助于廠商的產(chǎn)品研發(fā)更貼近市場需求，將對雙方的未來發(fā)展起到良好的促進(jìn)作用。

Application of AVS+ Coding Technology

Jin Yong, Zhao Chun, Yin Zhendong, Zhang Yu
(Shanghai radio and television satellite earth station, Shanghai, 201114)

Shanghai broadcasting television satellite earth station respond positively to the national administration, using AVS+ coding technology, under the premise of ensuring the requirements of TV program technology, improving satellite bandwidth utilization, and promoting the HD uplink.

AVS+; source coding; standard; patent

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.12.008

TN94文獻(xiàn)標(biāo)示碼：B

1672-7274（2014）12-0040-03