数字音视频编解码技术标准AVS

作者: 黄铁军 中国科学院计算技术研究所数字化研究室客座研究员、硕导

数字音视频编解码标准是数字音视频产业的共性基础标准，具有巨大的产业需求。跨入新世纪以来，随着编解码技术本身的进步和芯片集成度、计算速度等实现条件的发展，数字音视频编解码技术标准面临更新换代的历史性机遇。数字音视频编解码技术标准工作组（简称AVS工作组）在长期参与国际标准制定的基础上，在"863"计划和相关政府部门的大力支持下，提出了自主的数字音视频编解码技术标准AVS（Audio Video coding Standard），其编码效率比传统的MPEG-2国际标准提高了一倍，代表了当前的国际先进水平。在数字电视、高清晰度视盘、流媒体和多媒体通信这个即将来临的产业大潮中，AVS标准为我国构建"技术→专利→标准→芯片与软件→整机与系统制造→数字媒体运营与文化产业"的产业链条提供了难得机遇。

1 标准化工作进展

数字音视频编解码技术标准工作组由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：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、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。目前工作组分为需求与测试组、系统组、视频组、音频组、实现组、版权保护组、知识产权组等专题组开展工作。会员单位从2002年度的30多家增长到80多家（http://www.avs.org.cn），覆盖了国内本领域的主要产品开发生产厂家与研究单位。AVS工作组成立以来，已经召开了七次全体会议，20余次专题会议。

在国家标准计划中，AVS标准的正式名称为《信息技术 先进音视频编码》，包括系统、视频、音频、数字版权管理与保护等四个主要标准和一致性测试等支撑标准。在2003年12月18-19举行第七次会议上，工作组完成了AVS标准的第一部分（系统）和第二部分（视频）的草案最终稿（FCD－Final Committee Draft），和报批稿配套的验证软件也已完成。2004年度第一季度（第8次全体会议）准备正式开始"数字版权管理与保护"标准的制定，视频组准备开始面向3G的视频编码标准的制定，2004年上半年（即工作组第九次会议）完成第三部分（音频）的制订，争取2004年完成标准第四部分（数字版权管理与保护）。

2 已完成的标准

AVS工作组已经完成的视频标准报批稿是《信息技术 先进音视频编码》的第二部分，代表了当前视频编解码领域的最新水平。视频标准是AVS标准中最复杂、难度最大的一个部分，其编码效率是MPEG-2的2-3倍（根据视频画面尺寸不同有所不同）。AVS在保证编码效率的前提下，实现复杂度明显比最新的MPEG-4 AVC低，在高清晰度应用方面处于领先水平，是我国高清晰度数字电视和激光视盘机产业的最佳选择。

AVS工作组已经完成的系统标准报批稿是《信息技术 先进音视频编码》的第一部分，是音视频产品的平台性标准，兼容目前广泛采用的国际标准MPEG-2的"第一部分 系统"，并针对高清晰度和标准清晰度数字电视、激光视盘播放机进行了具体的规定和定义，从框架上提供了对国内外各种主流视频、音频编码标准的支持。AVS系统标准准备于2004年3月报请对口国际标准组织审议。

3 自主知识产权

AVS标准是我国科研机构和企业在"863"计划支持下的集体创新。工作组至今共收到各种技术提案200多项。为了形成优化的技术方案，视频专题组设定了详细的评估条件，准备了反映各种典型情况的测试序列。评估的基本依据是技术提案对编码效率的贡献、实现复杂度和知识产权情况。AVS视频标准报批稿最终包含了42个提案的技术内容。主要技术贡献单位包括中国科学院计算技术研究所、清华大学、浙江大学、上海广电（集团）有限公司、华为技术有限公司等科研机构和企业。系统标准的主要起草单位包括清华大学、中国科学院计算技术研究所、北京算通科技有限公司、华中科技大学、北京邮电大学等。

AVS标准视频部分力图定义一个由先进、高效、较低复杂度、知识产权清晰的视频编码系统。有七个主要的技术组成部分：运动补偿预测、帧内预测、变换和量化、熵编码、环路滤波器、缓冲区管理、其它（如高层语法等）。我们对视频编码技术发展的历史（公开发表论文）、专利状况、工作组会员单位申请专利等情况进行了深入调查，重点分析了其中的一百多项专利，此外还对30余篇H.263和H.264的技术提案进行了分析，认定AVS标准视频部分相关技术在专利问题上可分为以下四类：

a. AVS采用了完全自主的技术，如运动矢量预测等；

b. AVS采用了自主的技术和公开发表的技术，如双向预测编码等；

c. AVS采用的技术与某些专利有交叉，但也拥有自主技术，如环路滤波等；

d. AVS采用了AVS工作组以外的专利技术，如缓冲区管理等。

调查分析的基本结论是AVS标准作为国家标准，在知识产权方面是自主的。各提案单位已经申请了40多项专利，一些专利还在申请过程中，这些专利技术构成了AVS视频标准的主体技术。

AVS标准的重要目标是成为国际标准。在国际化过程中，会涉及到在其他国家注册的少量专利。为了推动AVS成为全球数字音视频产业领域的重要信源标准，对AVS标准涉及到的国内和国外专利技术，需要提出一套公平无歧视的符合国际惯例的专利管理方案，并筹建一个强有力的专利池管理组织，为AVS标准的产业化和国际化铺平道路。