AVS+编码技术的探讨与应用

金 勇，赵 春，殷振东，张 宇

（上海广播电视卫星地球站，上海 201114）

AVS+编码技术的探讨与应用

金 勇，赵 春，殷振东，张 宇

（上海广播电视卫星地球站，上海 201114）

上海广播电视卫星地球站积极响应国家广电总局要求，利用AVS+编码技术，在保证电视节目技术要求的前提下，提高卫星带宽利用率，推进高清节目上行。

AVS+；信源编码；标准；专利

1 引言

卫星广播是数字电视节目传输的一个重要途径，而信源编码标准和信道传输标准是支持数字音视频技术系统的最关键技术标准。AVS是信息技术先进音视频编码系列标准的简称，是我国具备自主知识产权的第二代信源编码标准，也是数字音视频产业的共性基础标准。AVS+是国家广电总局于2012年7月正式颁布的广播电影电视行业标准《广播电视先进音视频编码解码第1部分：视频》行业标准。

信源编码就是通过压缩编码来去掉信号源中的冗余成分，以达到压缩码率和带宽，实现信号有效传输的目的。数字化音视频产业是国民经济与社会发展的重要产业，是信息产业三大组成部分之一，信源编码压缩技术是整个数字化音视频产业依赖的共性技术、关键技术，而直接面向产业的数字音视频编码标准（国际上主要是国际标准化组织制定的MPEG标准）更是极其重要，标准作为产业链的最上游，将直接影响芯片、软件、整机和媒体文化产业运营整个产业链条。

2 音视频编码标准

由于西方国家垄断音视频编码标准核心技术，我国在涉及其中相关产品时必须缴纳不菲的专利费用，如H.264标准不仅专利费用昂贵还有诸如广播费、软件费等各项后续费用。曾经在国内蓬勃发展的DVD产业就是由于高昂的专利费用而昙花一现，从1999年开始国内每台DVD都必须支付5美元～7美元专利费，而到了后期更是达到每台出口价32美元的一半。不管是发展了近20年成为全球普遍采用标准的MPEG-2，还是已进入成熟产业期的H.264，苛刻的专利政策和高昂的收费策略都成为我国音视频产业发展的陷阱和拦路虎。2006年2月，具有我国自主产权的AVS-P2《信息技术先进音视频编码第2部分：视频》颁布。目前，音视频产业可以选择的信源编码标准有四个：MPEG-2，MPEG-4，MPEG-4 AVC（简称AVC，也称JVT，H.264），AVS。MPEG-2是第一代信源标准，H.264为第二代标准，都是由“国际电联（ITU-T）”和“国际标准化组织（ISO）”共同组建的联合视频组（JVT）完成的。AVS是我国自主制定的，也是第二代标准，编码效率与H.264相当，大约是MPEG-2的2倍以上。但是AVS在高清编码上与H.264存在一定差距，为解决技术瓶颈推动产业发展，以AVS标准为基础，优化、提高编码质量，对AVS部分内容进行修改，AVS+应运而生。AVS+在AVS基础上增加了四项新技术：高级熵编码、图像级自适应加权量化、同极性场跳过模式编码、增强场编码技术，AVS+向下兼容AVS，且相对于H.264编码算法的复杂度更低，专利费用更省，从硬件、软件成本来讲也更低廉。

3 AVS+与H.264对比

为推进AVS+自主创新技术在广播电视领域的产业化应用，以应用促进产业发展，工业和信息化部与国家新闻出版广电总局联合发布《广播电视先进视频编解码（AVS+）技术应用实施指南》。《指南》按照“快速推进、平稳过渡、增量优先、兼顾存量”的原则，明确了分类、分步骤推进AVS+在卫星、有线、地面数字电视及互联网电视和IPTV等领域应用的时间表。上海卫星地球站目前负责集团内东方卫视标清、高清、付费平台等20套节目4个载波上星工作，随着业务的发展还将不断增加上行节目、载波。在中心、集团领导的关心指导下，上海广播电视卫星地球站下积极响应《指南》要求，学习、了解AVS+技术和设备，对产品进行测试、选型，储备技术，为上海高清节目上星推进AVS+做准备。在我国，广播电视是党的喉舌，广电总局对节目信号都有一定的要求和指标。在节约带宽的基础上对于广播电视还必须达到一定的技术要求。影响图像质量的因素主要两方面：一方面是硬件因素；另一方面是图像内容，它是由图像的亮度和色度以及空间和时间的各种复杂性组合体现的。为比较AVS+与目前主流H.264的编码效率及视频图像质量，我们利用某公司PQA6000图像质量分析仪对主流国际品牌H.264编码器及国产AVS+编码器进行测量比较。PQA600A可以提供传统的图像质量测量结果，以此作为测量典型视频损伤和失真检测的基准损伤诊断工具。PQA600图像质量分析仪的图像质量测量是基于人类视觉系统。它按照主观电视质量评价的ITU-R BT.500技术提供预测的DMOS(差值平均计分)，最终得出PQR值反映被测图像的损伤程度。PQR分值范围从0～10，最高分为0分（画面无损），PQR值越小图像质量越高。链路见图1。

图1 图像质量测试链路图

测试图像分别采用相对静止图像、色彩艳丽图像、运动图像进行测试，H.264采用广播电视高清中常用的High Profie编码模式，AVS+编码器采用默认设置。测试数据见表1。

表1 两种编码方式不同码率下PQR值

通过表1我们可以很直观地看到目前国标AVS+编码器的编码效率及图像质量与H.264编码器相当，甚至在某些部分更是超越H.264。

4 推广AVS+应用

为满足广大人民群众日益提升的视听需求，上海纪实频道积极推广高清化卫星传输的进程，上海卫星地球站负责项目上星整体运作。项目总体目标要能够满足广电总局关于安全播出系统配置的要求，并且采用AVS PLUS编码技术，DVB-S标准的QPSK调制方式。在编码设备的选择方面我们选用2款主流成熟的AVS+编码器进行测试，具体测试指标见图2。

图2 不同品牌编码比较

通过图2测试结果，我们选用稳定性和编码质量俱佳的东华广信编码器。从上述列表中我们还可看到码率在12M时不管是相对静止的画面还是高速运动的画面，图像清晰度、失真度都是最好指标，所以我们采用12M视频码率，占用卫星带宽12M，目前系统已基本建设完成。

5 结束语

到目前为止，我国采用AVS+上星节目已经包括央视3D频道、CCTV2/7/9/10/12/14以及湖南高清和安徽高清节目。相信随着《广播电视先进视频编解码（AVS+）技术应用实施指南》的推进，AVS+相关硬件设备的推广，硬件价格的普及，AVS+编码方式将在国内得到越来越广泛的运用，从而推动我国信息产业的进一步发展。

安达斯集团参加电影电视技术学会2014“电视安全播出研修班”

近日，在江苏省会议中心举办了2014年度电影电视技术学会“电视安全播出研修班”，广电总局、中央电视台、江苏广播电视总台、上海广播电视集团等单位领导出席会议并进行了精彩的主题演讲。安达斯集团也应邀参加，并由其技术副总监徐向东先生在会议中进行了名为“IP架构在总控传输分发系统中的应用”的技术演讲。他表示，未来广电行业IP化是大势所趋，并详细介绍了国际主要传统广电厂商EVERTZ IP解决方案及其特点，以及目前IP架构技术在国内外的应用，并进行了案例分析。厂商与参会技术人员相互的交流与聆听，有助于客户即时了解应用新技术，也有助于厂商的产品研发更贴近市场需求，将对双方的未来发展起到良好的促进作用。

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文献标示码：B

1672-7274（2014）12-0040-03