視頻4K分辨率已經(jīng)深入千家萬(wàn)戶(hù)，不但在轉(zhuǎn)播技術(shù)抑或在家用影院的視頻硬件設(shè)備上，4K標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)占據(jù)了我們以前曾經(jīng)主流的1080p分辨率。而8K視頻好像還未正式到來(lái)，是硬件設(shè)備仍未支持？還是視頻源還是正式開(kāi)啟8K拍攝的紀(jì)元？顯然這些都并不是阻礙8K發(fā)展的瓶頸。而在擁抱8K的來(lái)臨之際，我們更離不開(kāi)全新的編解碼標(biāo)準(zhǔn)。
在以往主流的編解碼標(biāo)準(zhǔn)中，我們熟悉的H.264和H.265在使用上需要收取高昂的專(zhuān)利費(fèi)，而開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)的AV1和VP9之類(lèi)的已經(jīng)逐漸普及，但它們卻不屬于自主產(chǎn)權(quán)的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)。有鑒于此，AVS標(biāo)準(zhǔn)誕生。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)內(nèi)在2002年成立的AVS工作組發(fā)布，目前針對(duì)8K分辨率已經(jīng)發(fā)展至第三代版本。
8K與4K之間的分辨率？
在介紹視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)之前，我還是再?gòu)?qiáng)調(diào)一下8K和4K分辨率之間的區(qū)別。8K與4K都是屬于下一代電視視頻技術(shù)：SuperHi-Vision，由日本廣播協(xié)會(huì)科學(xué)與技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室于2006年提交給國(guó)際電信聯(lián)盟和電影電視工程師協(xié)會(huì)，并作為UHDTV的推薦草案，包括兩種不同的標(biāo)準(zhǔn)：UHDTV1和UHDTV2，即4K和8K。
8K的分辨率高達(dá)7680×4320像素，足足比1920×1080分辨率大了16倍，同時(shí)也是4K分辨率的4倍，一般的藍(lán)光大片在8K的分辨率下只能占到屏幕的1/16。如果將1920*1080分辨率的高清影片在8K分辨率的顯示器上拉伸全面顯示，那么之前需要一個(gè)像素點(diǎn)就能顯示出的畫(huà)面，在8K分辨率顯示器上需要用16個(gè)像素點(diǎn)來(lái)顯示，如此一來(lái)，原來(lái)畫(huà)面的精細(xì)感完全喪失。相比較于4K，8K電視具有更加出色的視頻效果。可以說(shuō)8K的到來(lái)，是目前電視視頻技術(shù)的最高水平，也是將來(lái)電視視頻技術(shù)的發(fā)展方向。
而早在2005年，日本NHK電視臺(tái)在愛(ài)知博覽會(huì)上展示了此技術(shù)，并在2006年的一次直播中使用了該技術(shù)。因?yàn)楫?dāng)時(shí)采用了無(wú)壓縮的視頻傳輸，20分鐘的視頻總?cè)萘窟_(dá)到4TB！要知道在2006年，中國(guó)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境還是以撥號(hào)上網(wǎng)為主，那一年我在電腦桌上還能輕松找出若干張3.5英寸軟盤(pán)，GB的存儲(chǔ)單位還不流行，更沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)TB為何物。當(dāng)然，巨量的空間占用不僅影響8K視頻技術(shù)的發(fā)展，對(duì)信號(hào)傳輸也是極高的考驗(yàn)。隨后經(jīng)過(guò)若干次更新迭代，現(xiàn)在通過(guò)硬件編解碼技術(shù)，已經(jīng)為8K視頻極大的瘦身，讓它可以在家用電腦與電視上播放出來(lái)。并且，技術(shù)規(guī)格也逐步完善，除了分辨率指標(biāo)，在廣電層面的技術(shù)水準(zhǔn)還要求視頻必須達(dá)到Rec.2020色域標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)12位色深，并支持120Hz逐行掃描。
看到這里，你可能大致了解了什么是8K標(biāo)準(zhǔn)，除了相對(duì)常見(jiàn)和容易理解的分辨率外，8K標(biāo)準(zhǔn)在廣播電視領(lǐng)域中，還包含對(duì)色彩空間、色位深度、刷新率甚至音頻標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格要求。你可能對(duì)相對(duì)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還是不甚了解，沒(méi)有關(guān)系，你只要知道這些標(biāo)準(zhǔn)，為8K視頻設(shè)立了一個(gè)極高的門(mén)檻，不僅對(duì)拍攝設(shè)備的運(yùn)算量、編碼、輸出等方面都有極高要求，對(duì)播放設(shè)備也有極高的解碼、運(yùn)算和顯示要求。就連想要順暢播放8K視頻的數(shù)據(jù)傳輸方式，也有較高的要求，因此要真真正正普及8K技術(shù)，時(shí)間方面可能還尚早。
關(guān)于A(yíng)VS3及發(fā)展歷程
數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組（簡(jiǎn)稱(chēng)AVS工作組）由國(guó)家原信息產(chǎn)業(yè)部科學(xué)技術(shù)司于2002年6月批準(zhǔn)成立。自2002年成立以來(lái)，AVS工作組制定了一系列視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，即AVS1、AVS+、AVS2和AVS3，每一代標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)較前一代有至少50%的性能提升。
AVS1指第一代AVS標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)制訂起始于2002年，指系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 《信息技術(shù) 先進(jìn)音視頻編碼》，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)GB/T 20090。該標(biāo)準(zhǔn)制定起始于2002年，于2006年2月頒布，規(guī)定了多種比特率、分辨率和質(zhì)量的視頻壓縮方法和解碼過(guò)程，適用于數(shù)字電視廣播、交互式存儲(chǔ)媒體、直播衛(wèi)星視頻業(yè)務(wù)、多媒體郵件、分組網(wǎng)絡(luò)的多媒體業(yè)務(wù)、實(shí)時(shí)通信業(yè)務(wù)、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等應(yīng)用。性能與同期國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2相當(dāng)。
AVS+是針對(duì)廣電應(yīng)用制定《廣播電視先進(jìn)音視頻編解碼 第1部分：視頻》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為GY/T 257.1-2012，簡(jiǎn)稱(chēng)AVS+。該標(biāo)準(zhǔn)于2012年7月獲批成為廣電行標(biāo)，性能與同期的MPEG-4 AVC/H.264相當(dāng)。
AVS2指第二代AVS標(biāo)準(zhǔn)，指系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《信息技術(shù)高效多媒體編碼》，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)GB/T 33475，是面向超高清電視節(jié)目傳輸，引領(lǐng)未來(lái)五到十年數(shù)字媒體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。該標(biāo)準(zhǔn)于2016年5月被頒布為廣電行標(biāo)，2016年的12月30日被頒布為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，壓縮效率與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)H.265/HEVC相當(dāng)，在全I(xiàn)幀編碼以及監(jiān)控場(chǎng)景編碼中性能優(yōu)于HEVC。在產(chǎn)業(yè)化方面，AVS2視頻標(biāo)準(zhǔn)全面應(yīng)用于IPTV和廣東省4K超高清，解碼芯片已由華為海思、晨星（Mstar）等研發(fā)并推向市場(chǎng)，廣播級(jí)AVS2超高清實(shí)時(shí)編碼器由深圳優(yōu)微視覺(jué)等公司推向市場(chǎng)。AVS+與AVS2在廣電行業(yè)的成功應(yīng)用足以證明AVS標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)已經(jīng)步入成熟。AVS產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟近百家成員從硬件的芯片、終端集成、系統(tǒng)集成，到軟件的算法、視頻編輯處理，產(chǎn)品幾乎覆蓋了產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，為AVS的發(fā)展提供了完備的支撐。
AVS3指第三代AVS標(biāo)準(zhǔn)，指系列標(biāo)準(zhǔn)《信息技術(shù) 智能媒體編碼》 ，AVS3早于H.266完成，第一次實(shí)現(xiàn)領(lǐng)跑，率先發(fā)布面向8K超高清視頻的新一代編碼標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先布局。AVS3的編碼性能和國(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)HEVC相比，性能提升接近30%并具備獨(dú)立的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。AVS3的加入，與VVC、AV1共同形成一個(gè)多元化的競(jìng)爭(zhēng)格局。
AVS3標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
目前AVS3的優(yōu)勢(shì)在哪里？通過(guò)DVB的測(cè)試結(jié)果顯示，AVS3相比于HEVC(H.265)可以在同等畫(huà)面質(zhì)量下節(jié)省40.09％的碼率，稱(chēng)贊其是世界上最高效的視頻編碼技術(shù)之一。經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展，AVS標(biāo)準(zhǔn)已形成了9項(xiàng)國(guó)際IEEE標(biāo)準(zhǔn)、13項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、3項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、18項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，成為我國(guó)的高清、4K超高清、8K超高清廣播電視頻道采用的核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)海思公布的數(shù)據(jù)，AVS3相較上一代AVS2，傳輸同等畫(huà)質(zhì)只需要一半的帶寬，同等畫(huà)質(zhì)下占用存儲(chǔ)空間減少一半，且同等條件下畫(huà)質(zhì)提升100%。那么AVS3的技術(shù)特性如何，與常見(jiàn)的H.265、H.264等相比孰優(yōu)孰劣呢？根據(jù)測(cè)試，與H.265相比，AVS3在超高清視頻的壓縮性能YUV綜合提升上超過(guò)36%，這還只是單獨(dú)的壓縮性能。
在融合了濾波、率失真優(yōu)化等智能編碼技術(shù)后，同等條件下AVS3相對(duì)H.265的壓縮性能提高超過(guò)44%，哪怕是與下一代的H.266相比，也有8%的提升。這就是視頻編碼領(lǐng)域的摩爾效率，每隔數(shù)年，新一輪的編碼壓縮效率都會(huì)再度翻倍。
AVS3視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，讓8K在國(guó)內(nèi)更好落地
AVS以標(biāo)準(zhǔn)和專(zhuān)利為紐帶，打通了技術(shù)到產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的大循環(huán)。大循環(huán)的過(guò)程為：政府根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要提出標(biāo)準(zhǔn)制定要求，科研經(jīng)費(fèi)以標(biāo)準(zhǔn)為導(dǎo)向資助目標(biāo)一致的研發(fā)活動(dòng)，科研成果通過(guò)‘專(zhuān)利池’實(shí)現(xiàn)快速擴(kuò)散和利益回報(bào)，以企業(yè)為主體實(shí)現(xiàn)工程化、社會(huì)化和規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，政府、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)從產(chǎn)業(yè)發(fā)展中分別獲得稅收、利潤(rùn)和專(zhuān)利許可費(fèi)的回報(bào)。這種大循環(huán)的優(yōu)勢(shì)在于能夠促進(jìn)政產(chǎn)學(xué)研各司其職、共同協(xié)作，從而實(shí)現(xiàn)重大系統(tǒng)集成創(chuàng)新。
AVS在國(guó)內(nèi)率先提出“專(zhuān)利池”的管理方式，即把標(biāo)準(zhǔn)涉及的必要專(zhuān)利放入“專(zhuān)利池”，所有企業(yè)都可以從“專(zhuān)利池”得到“一站式”許可，從而大大加快技術(shù)轉(zhuǎn)移、擴(kuò)散速度。另外，“AVS專(zhuān)利池”的許可價(jià)格遠(yuǎn)低于國(guó)際上同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，因此得到廣泛認(rèn)可。“AVS專(zhuān)利池”價(jià)格雖低，但由于產(chǎn)品量大面廣，專(zhuān)利權(quán)人仍可以獲得合理回報(bào)。這種利用“專(zhuān)利池”分清科研和產(chǎn)業(yè)利益的方法，是解決科研和產(chǎn)業(yè)“兩張皮”問(wèn)題的一種機(jī)制創(chuàng)新。“專(zhuān)利池”機(jī)制得到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)管理委員會(huì)和國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的認(rèn)可。
AVS3編解碼標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用在咪咕視頻北京冬奧賽事直播中，這是AVS3標(biāo)準(zhǔn)在移動(dòng)端直播場(chǎng)景首次應(yīng)用落地
AVS在探索重大系統(tǒng)集成創(chuàng)新方面取得了寶貴經(jīng)驗(yàn)，這套“技術(shù)產(chǎn)業(yè)大循環(huán)”機(jī)制激發(fā)了政、產(chǎn)、學(xué)、研各方面的積極性，有力推動(dòng)音視頻產(chǎn)業(yè)鏈的跨越發(fā)展，開(kāi)啟全球數(shù)字視聽(tīng)產(chǎn)業(yè)的新篇章。
在應(yīng)用方面，2022年冬奧期間，國(guó)內(nèi)將AVS3編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用在咪咕視頻北京冬季奧運(yùn)會(huì)賽事直播中，這也是AVS3標(biāo)準(zhǔn)在移動(dòng)端直播場(chǎng)景首次應(yīng)用及落地，填補(bǔ)了AVS3在移動(dòng)端直播場(chǎng)景下的應(yīng)用空白。工業(yè)和信息化部、中央宣傳部、交通運(yùn)輸部、文化和旅游部、國(guó)家廣播電視總局、中央廣播電視總臺(tái)等六部門(mén)聯(lián)合推動(dòng)的“百城千屏”項(xiàng)目采用AVS3進(jìn)行8K大屏直播。
總結(jié)：
AVS作為我國(guó)全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，打破國(guó)際專(zhuān)利對(duì)我國(guó)音視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制約的音視頻標(biāo)準(zhǔn)，為超高清視頻產(chǎn)業(yè)和消費(fèi)者帶來(lái)更多選擇。AVS3的出現(xiàn)，將在未來(lái)五到十年中引領(lǐng)8K超高清、VR視頻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并爭(zhēng)取為相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定發(fā)揮關(guān)鍵作用，為我國(guó)超高清視頻領(lǐng)域提供強(qiáng)大助力，為超高清國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化生態(tài)體系構(gòu)筑帶來(lái)了長(zhǎng)遠(yuǎn)積極的推動(dòng)力。
