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AVS标准应用与发展解读

    自2002年6月数字音视频编解码技术标准工作组成立以来，AVS从研发到逐步完善、再到面向市场已走过了近六个年头。作为能够与洋标准抗衡的、具有自主知识产权的中国标准，AVS已跨越重重困难，穿过视频编码的专利丛林，让我们看到了AVS向产业化迈进的希望。2008年初，国内几家通信、电子报刊分别对AVS的产业化进程进行了大篇幅采访报导，相信随着奥运的到来、高清的推广，在大好机遇下，08年势必成为AVS发展的关键之年。

一、 关于AVS
    AVS标准在国家标准计划中的正式名称为“信息技术先进音视频编码”，它是我国第一个具有自主知识产权、达到国际先进水平的第二代数字音视频编解码标准。它包括系统、视频、音频、数字版权管理等四个主要标准和一致性测试支撑的标准。主要应用于数字电视、激光视盘、网络流媒体、无线流媒体、数字音频广播、视频监控等领域。
    AVS与MPEG标准一样都采用了混合编码框架，包括变换、量化、熵编码、帧内预测、帧间预测、环路滤波等技术模块。AVS在此基础上还提出了一批具体的优化技术，在较低的复杂度下实现了与国际标准相当的技术性能，但并未使用国际标准背后的大量复杂的专利。AVS-视频当中具有特征性的核心技术包括：8×8整数变换、量化、帧内预测、1/4精度像素插值、特殊的帧间预测运动补偿、二维熵编码、去块效应环内滤波等。 
AVS视频编码器框图如下图所示： 

    AVS标准的研发投入成本不及国际标准的2%，但其技术水平并不逊于国际标准，其编码效率是MPEG-2的2倍以上，具有先进、开放、自主等特点。这一成绩是我国科研机构和国内外众多企业共同努力、集体创新的结果，作为后来者，要在短短几年内开发出达到国际水准的标准，绝非易事，目前参与AVS标准工作组制定标准单位达到了160多家，其中不乏该领域的国内外知名企业。AVS的不断成熟，必将大大推动我国音视频产业的发展。

二、 AVS PK洋标准
    目前，在音视频领域可选择的信源编码标准主要有：MPEG-2、MPEG-4、H.264、AVS、VC-1。H.264（又称：MPEG-4 AVC或MPEG Part10）标准是由ISO-MPEG和ITU-VCEG专家组完成的，是AVS标准的主要竞争对手，下文主要针对这两个标准的特点进行比较。VC-1是微软开发的，目前在DVD领域应用较多。从发展阶段来分，MPEG-2是第一代标准，有专家将MPEG-4算作一代半标准，其余三个为第二代标准。从主要技术指标——编码效率比较， MPEG-4是MPEG-2的1.4倍，H.264和AVS相当，都是MPEG-2两倍以上。
    应用方面：H.264标准是代表新技术的一项国际标准，于2003年颁布，经过几年的发展，其技术和应用基础都已成熟，在世界范围内有着比较广泛的应用，甚至已成为某些行业的主流标准。目前国内的大部分视听、通信领域的企业仍然青睐于这一标准，由于其应用广泛，且技术成熟，相应的投入风险也比较低。而AVS的商用之路才刚刚起步，产业链尚在形成之初，因此，AVS要在普及应用方面追赶上H.264，还有很长的路要走。
    技术方面：从技术层面来讲，AVS技术可以与H.264打个平手，甚至在编码效率和复杂度方面还要胜出，据专家估算，AVS解码复杂度相当于H.264的30%，AVS编码复杂度相当于H.264的70%。在国内对AVS标准的主客观测试中，AVS技术均表现出显著的优越性与稳定性，但据了解目前AVS只在国内的网络环境下进行过测试，设备商可对网络进行针对性的优化，而国外网络本身要满足多方面需求，并没有针对国内网络状况进行特定优化。因此，AVS是否已经超越了H.264，还需要经过更多样化的测试评估和应用检验，才能更具有说服力。
    收费：专利费是AVS最具优势的方面。不论国内还是国外，高昂的专利费始终是厂商及运营商挥之不去的困扰。2002年的“DVD专利案”，几乎对我国的DVD产业造成毁灭性打击。MPEG-4曾因专利费受到业内的反感和抵制，而新的国际标准MPEG-4 AVC（ITU H.264），其专利池更复杂、臃肿，MPEG LA为其制定的专利收费政策更苛刻，它的收费不仅针对厂商，还针对运营商。要通过运营商对用户每次收看的节目按次收费（每个节目2美分），如采用此标准，按照3.7亿用户计算我国每年可能要支付400多亿人民币专利使用费。更为严重的是，MPEG LA的AVC专利池所涵盖的17家专利权人，并未包括所有专利。目前已经有17C+5C+1C声称对MPEG-4 AVC标准收费，上述的计次收费政策尚未涵盖专利使用费的全部。而AVS专利池涵盖了实施AVS标准需要的所有必要专利，它对节目提供商和运营商免费，只对AVS编解码产品收费，用户支付1元专利使用费，就已经可获得其中全部专利的使用权（只能用于开发AVS产品），完全不需要再从MPEG-2专利池管理机构取得任何授权。专利费问题的解决，将有助于我国音视频产业摆脱受制于人的境地。

三、 AVS 的产业化之路

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    AVS在突破了技术和专利壁垒后，只有实现产业化，才可使其成为一个真正意义上的标准。在产业联盟成立之后到标准出台期间，AVS曾面临着市场推广难的窘境，一来由于国标尚未出台，二来企业对于AVS缺少信心，不愿贸然投资，厂商和运营商有的对新标准“望而却步”，还有的“临阵脱逃”。直至2006年2月28日， AVS技术标准第二部分视频部分正式被颁布为国家标准，才算是给厂商运营商吃了定心丸，其态度也开始由观望逐步走向直接参与。而从国标颁布至今，业界对AVS反响已越来越积极，在商用方面也取得了一些实质性进展。
    IPTV：作为新媒体，IPTV是AVS应用的重中之重。2007年初，中国网通确定采用AVS作为IPTV标准，成为第一个旗帜鲜明地支持AVS的运营商，这一举措对于AVS产业化发展非常重要，直接刺激了整个产业链的发展。同年5月份，AVS视频部分进入ITU-T FG IPTV工作组第四次会议(5月7~11日，斯洛文尼亚)WG6的输出文档，正式成为IPTV四个可选视频编码格式之一，这是AVS标准走向国际化的重要一步。紧接着，中国电信也一改往日态度表现出对AVS的热情，展开了基于AVS的IPTV测试。2007年底由中国网通和信息产业部电信研究院联合倡议，18家来自国内的网络运营商、内容提供商、系统和终端制造商、芯片提供商、软件企业和仪表企业等单位共同发起成立的互动媒体产业联盟成立，力挺AVS标准。今年２月２８日，AVS-IPTV互动电视系统已在大连开通，正式投入商用，这也是世界首个AVS标准互动电视系统。
    数字高清：目前，我国广电系统普遍采用的标准都为MPEG-2，一旦高清数字电视普及，MPEG-2所需带宽过高，会使传输成本大大增加。而使用AVS，则至少可以节省一半传输带宽资源、为标清业务部署的传输系统可以直接提供高清业务。从电视网看，传输的节目容量扩大一倍。2007年中旬，在数字电视普及方面一直走在全国前列的杭州，提出了“ AVS、地面双标准一步到位”的口号，并在设备招标中选用了符合AVS编码标准的前端设备和终端设备。 
    手机电视：手机电视之风在国内正劲，它是AVS产业化的又一重点，虽然有关方面表示，在视音频编码标准方面，CMMB采用了AVS视频编码国家标准和信息产业部颁布的DRA数字音频编码行业标准。但在实质应用中，音视讯标准不单独制订，AVS和H.264两个标准由厂商自己选择，具体要看他们试用的情况。而就目前的形式看，H.264仍然是大多数运营商的首选，AVS要想和H.264争夺手机电视市场的蛋糕，仍需努力。
视频监控：2007年6月，AVS工作组正式成立AVS视频监控技术工作小组，制定监控方面的AVS-S标准，AVS产业联盟内外的共同参与的企业达10余家。在信产部大力支持下，中国电子视像行业协会视频监控系统分会也于同年11月正式成立，着重推动AVS标准在视频监控制领域的应用。目前，也有一些安防设备企业开始生产基于AVS标准的产品。
    编解码设备：随着AVS产业化的升级，产业链中对于芯片、编解码器、机顶盒等设备的需求开始旺盛，而支持AVS的设备也成为厂商争夺中国市场的利器。芯片方面，龙晶、展讯、博通意法半导体、等国内外企业都开发出AVS编解码芯片，部分企业已开始量产。作为AVS标准的物理实现基础，只要芯片的技术和产量不断提高，AVS芯片必然能在中国这个巨大的市场中占据优势，并推动整个产业链发展。机顶盒方面，已有国内外的业内领导厂商家入竞争，德州仪器、Envivio、Imagination都先后推出了支持AVS标准的机顶盒或编解码器，显示出国外厂商对中国市场的重视和对AVS标准的认可。Imagination于今年年初推出了支持AVS的视频解码器产品，该公司市场副总监表示，由于增加了AVS的支持，其公司可以在世界主要市场，拥有全面的家庭视频解码技术。

四、小结
    总而言之，AVS标准在技术上并不比洋标准差，而专利费又低廉合理，其优越性是显而易见的。AVS标准一旦实现了产业化，将对我国音视频产业产生深远而巨大影响，最直接的就是将会节省数巨额的专利费。而要成功实现产业化，还需要产业链各个环节的不断努力，首先，国家还需要给予更大的支持力度，目前，国外如美韩等一些国家标准的成功都有赖于国家大力支持；其次，芯片技术要不断提高成熟，并通过量产降低成本；其三，厂商运营商需要改变态度，树立对AVS标准的自信心。最终，AVS标准能否如业内所预计的那样，在奥运前“热闹”起来，让我们拭目以待。