廣播電視先進視頻編解碼(AVS+)_技術(shù)應(yīng)用實施指南.doc

附件廣播電視先進視頻編解碼（avs+）技術(shù)應(yīng)用實施指南國家新聞出版廣電總局工業(yè)和信息化部二一四年三月目 錄1、引言11.1 背景11.2 總體原則11.3 適用范圍22、技術(shù)特點與典型產(chǎn)品32.1 技術(shù)特點32.1.1 avs+與h.26432.1.2 avs+與avs1-p232.2 典型的avs+產(chǎn)品42.2.1 編碼器42.2.2 轉(zhuǎn)碼器42.2.3 專業(yè)解碼器42.2.4 綜合接收終端52.2.5 解碼芯片52.2.6 統(tǒng)計復(fù)用器53、基于avs+的端到端系統(tǒng)解決方案63.1 方案1：源端avs+壓縮播出、終端avs+接收63.2 方案2：源端avs+壓縮播出、終端mpeg-2/h.264接收73.3 方案3：源端mpeg-2壓縮播出、終端avs+接收84、技術(shù)應(yīng)用實施指南104.1 衛(wèi)星傳輸分發(fā)數(shù)字電視104.2 衛(wèi)星直播數(shù)字電視104.3 地面數(shù)字電視114.4 有線數(shù)字電視114.5 互聯(lián)網(wǎng)電視與iptv125、技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見135.1 衛(wèi)星傳輸分發(fā)數(shù)字電視135.2 衛(wèi)星直播電視135.3 地面數(shù)字電視135.4 有線數(shù)字電視145.5 互聯(lián)網(wǎng)電視和iptv14ii1、引言1.1 背景2012年7月10日，國家廣播電影電視總局正式頒布了廣播電視先進音視頻編解碼 第1部分：視頻行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即gy/t257.1-2012，簡稱avs+，在國標(biāo)體系中，avs+對應(yīng)信息技術(shù)先進音視頻編碼第16部分：廣播電視視頻；在技術(shù)體系中，avs+在avs1-p2（即gb/t 20090.22006）的基礎(chǔ)上，增加了若干關(guān)鍵技術(shù)，編碼效率得到了顯著地提高，更適合廣播電視應(yīng)用。目前，avs+包括基準(zhǔn)類和廣播類，avs1-p2只包括基準(zhǔn)類，因此avs+兼容avs1-p2，而avs1-p2不兼容avs+。近年來，我國高清電視頻道數(shù)量逐步增多，3d電視頻道已經(jīng)開播，無論是衛(wèi)星、有線還是地面數(shù)字電視系統(tǒng)，隨著開播頻道的增多，傳輸帶寬日趨緊張。avs+是我國自主創(chuàng)新的視頻編碼技術(shù)，具有更高的編碼效率，與同類國際標(biāo)準(zhǔn)h.264/avc編碼效率相當(dāng)，用avs+標(biāo)準(zhǔn)作為廣播電視的視頻編碼，可解決廣播電視行業(yè)面臨的頻道資源問題。為推動avs+應(yīng)用于衛(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，特制定本實施指南。1.2 總體原則（1）快速推進、平穩(wěn)過渡、增量優(yōu)先、兼顧存量鑒于我國廣播電視發(fā)展的歷史背景和產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀，在推進avs+的實施過程中，充分考慮廣播電視運營服務(wù)中衛(wèi)星、地面、有線等不同傳輸制式、不同接收終端發(fā)展的現(xiàn)實情況，在業(yè)務(wù)覆蓋和終端支持方面，采用“增量優(yōu)先、兼顧存量”的原則，針對不同終端和不同的傳輸方式分步驟、分批次的推進avs+的規(guī)?；瘧?yīng)用。在推進實施過程中，可采用多種編碼格式互相轉(zhuǎn)換的方式，有利于在產(chǎn)業(yè)化推進中保障平穩(wěn)過渡，爭取早日實現(xiàn)端到端應(yīng)用的全覆蓋。（2）保持avs技術(shù)的持續(xù)演進積極推進avs技術(shù)的持續(xù)演進，跟蹤全球主流領(lǐng)先技術(shù)并保持同步；加快開發(fā)avs2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為開展4k等新業(yè)務(wù)提供技術(shù)儲備。1.3 適用范圍本實施指南適用于衛(wèi)星分發(fā)傳輸數(shù)字電視、衛(wèi)星直播數(shù)字電視、地面數(shù)字電視、有線數(shù)字電視、互聯(lián)網(wǎng)電視和iptv。142、技術(shù)特點與典型產(chǎn)品2.1 技術(shù)特點avs+在兼容avs1-p2的基礎(chǔ)上，增加了4項技術(shù)，如表1所示。表1 avs+引入的增強技術(shù)序號技術(shù)名稱說明1高級熵編碼（aec）算術(shù)編碼，用于熵編碼2自適應(yīng)加權(quán)量化（awq）自適應(yīng)量化矩陣，用于dct變換后系數(shù)的量化3同極性跳過模式編碼（pfield skip）隔行視頻中p場skip宏塊的運動矢量推導(dǎo)4增強場編碼技術(shù)（bfield enhanced）隔行視頻中b場skip與direct宏塊運動矢量推導(dǎo)2.1.1 avs+與h.2642013年8月，國家廣播電影電視總局廣播電視計量檢測中心對avs+高清編碼器的圖像質(zhì)量進行了主觀評價，并與市場上主流的h.264高清編碼器編碼圖像質(zhì)量進行了對比。視頻碼率設(shè)置為12mbps，采用8個國內(nèi)外高清測試序列，圖像質(zhì)量相對于源圖像的質(zhì)量下降百分比平均值分別為9.0%（avs+ dualpass）、9.8%（avs+ singlepass）、8.8%（h.264）。測試結(jié)果表明，在編碼效率上，avs+與h.264基本相當(dāng)。2.1.2 avs+與avs1-p22012年5月，經(jīng)國家廣播電影電視總局廣播電視計量檢測中心測試，avs1-p2基準(zhǔn)類 、avs+廣播類 和h.264 high profile參考軟件編碼（平均碼率約12mbps）后的圖像質(zhì)量相對于源的圖像質(zhì)量下降百分比總平均值分別為：13.4%、12.3%和11.5%。測試結(jié)果表明，avs+的編碼性能相比avs1-p2有明顯提升。2.2 典型的avs+產(chǎn)品2.2.1 編碼器avs+編碼器分為高清、標(biāo)清2種。標(biāo)清編碼器（應(yīng)支持到level4.0）、高清編碼器（應(yīng)支持到level6.0）均應(yīng)具有sdi輸入接口、asi或ip輸出接口，能夠輸出ts流。2.2.2 轉(zhuǎn)碼器面向avs+應(yīng)用的轉(zhuǎn)碼器主要包括以下兩種：（1）mpeg-2或h.264轉(zhuǎn)avs+轉(zhuǎn)碼器輸入為mpeg-2或h.264格式的碼流，能夠自適應(yīng)識別輸入碼流的編碼格式，輸出為avs+格式的碼流。轉(zhuǎn)碼器支持asi或ip的輸入輸出接口。（2）avs+或h.264轉(zhuǎn)h.264轉(zhuǎn)碼器輸入為avs+或h.264格式的碼流，能夠自適應(yīng)識別輸入碼流的編碼格式，輸出為h.264格式的碼流。轉(zhuǎn)碼器支持asi或ip的輸入輸出接口。2.2.3 專業(yè)解碼器avs+專業(yè)解碼器分為高清、標(biāo)清2種。標(biāo)清專業(yè)解碼器（應(yīng)支持到level4.0）、高清專業(yè)解碼器（應(yīng)支持到level6.0），輸入為ts流，輸入接口至少具有asi或ip，輸出接口具有sdi接口。專業(yè)解碼器還可以選配衛(wèi)星信號解調(diào)模塊，并配備相應(yīng)的輸入輸出接口。2.2.4 綜合接收終端根據(jù)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的不同，可分為衛(wèi)星信號接收機頂盒、數(shù)字地面廣播信號接收機頂盒、有線電視信號接收機頂盒等，根據(jù)解碼視頻信號格式不同，可分為高清機頂盒與標(biāo)清機頂盒。機頂盒需支持avs+、mpeg-2、h.264等多種解碼，機頂盒應(yīng)能對輸入的各種碼流格式自適應(yīng)解碼。2.2.5 解碼芯片avs+解碼芯片分為高清、標(biāo)清2種。標(biāo)清解碼芯片應(yīng)支持到level4.0，高清解碼芯片應(yīng)支持到level6.0。2.2.6 統(tǒng)計復(fù)用器統(tǒng)計復(fù)用器能夠在輸出總碼率固定的情況下，對多路avs+編碼格式的節(jié)目進行聯(lián)合控制，通過為每一路節(jié)目合理地動態(tài)分配編碼碼率，提高總碼率的利用效率。統(tǒng)計復(fù)用器應(yīng)可與具有動態(tài)碼率控制功能的avs+編碼器聯(lián)合工作，其輸入接口至少具有asi或ip。3、基于avs+的端到端系統(tǒng)解決方案3.1 方案1：源端avs+壓縮播出、終端avs+接收圖1 基于avs+的端到端系統(tǒng)解決方案1方案1適用于源端avs+壓縮播出，終端avs+接收解碼，中間環(huán)節(jié)不需轉(zhuǎn)碼的情況。圖1中“調(diào)制及信道傳輸”涵蓋地面無線、有線、光纖和衛(wèi)星信道傳輸?shù)膱鼍?。方?主要環(huán)節(jié)描述如下。1）音視頻節(jié)目通過sdi接口輸入給avs+編碼器；2）avs+編碼器將編碼后形成的ts流通過asi接口或ip方式輸出給復(fù)用器；3）復(fù)用器將節(jié)目ts流以及業(yè)務(wù)信息發(fā)生器送來的節(jié)目信息復(fù)用形成ts流，進行節(jié)目加擾后，通過asi接口或ip方式輸出給調(diào)制器；4）ts流經(jīng)調(diào)制后通過信道傳輸；5）avs+接收解碼器接收信道傳輸信號，進行解調(diào)、解復(fù)用、解擾、以及avs+解碼，并輸出節(jié)目。3.2 方案2：源端avs+壓縮播出、終端mpeg-2/h.264接收圖2 基于avs+的端到端系統(tǒng)解決方案2方案2適用于源端avs+壓縮播出，終端mpeg-2或h.264接收解碼，中間環(huán)節(jié)需要轉(zhuǎn)碼（或解碼再編碼）的情況。方案2主要環(huán)節(jié)描述如下。1）音視頻節(jié)目通過sdi接口輸入給avs+編碼器；2）avs+編碼器將編碼后形成的ts流通過asi接口輸入給復(fù)用器；3）復(fù)用器將節(jié)目ts流以及業(yè)務(wù)信息發(fā)生器送來的節(jié)目信息復(fù)用形成ts流，ts流經(jīng)加擾后，通過asi接口輸入給調(diào)制器；4）ts流經(jīng)調(diào)制后通過信道傳輸；5）接收機接收信道傳輸信號，進行解調(diào)，將ts流通過asi接口或ip接口輸入給轉(zhuǎn)碼器或解碼器；如果使用解碼器，則應(yīng)以sdi接口輸出基帶信號；6）轉(zhuǎn)碼器對ts流進行節(jié)目解擾、解復(fù)用，對節(jié)目的avs+基本流轉(zhuǎn)碼為mpeg-2或h.264基本流，并打包成節(jié)目ts流，通過asi或ip接口，將轉(zhuǎn)碼輸出的ts流輸入給復(fù)用器；或者編碼器接收到解碼器發(fā)來的sdi基帶信號，按照mpeg-2或h.264標(biāo)準(zhǔn)進行視頻重編碼；7）ts流經(jīng)加擾后，以asi或ip接口送往調(diào)制器后，通過信道傳輸；8）mpeg2/h.264的接收解碼器接收信道傳輸信號，進行解調(diào)、解復(fù)用、解擾以及mpeg2/h.264解碼，并輸出節(jié)目。3.3 方案3：源端mpeg-2壓縮播出、終端avs+接收圖3 基于avs+的端到端系統(tǒng)解決方案3方案3適用于源端mpeg-2壓縮播出，終端avs+接收解碼，中間環(huán)節(jié)需要轉(zhuǎn)碼（或解碼再編碼）的情況。方案3主要環(huán)節(jié)描述如下。1）音視頻節(jié)目通過sdi接口輸入給mpeg-2編碼器；2）mpeg-2編碼器將編碼后形成的ts流通過asi接口或ip接口輸入給復(fù)用器；3）復(fù)用器將節(jié)目ts流以及業(yè)務(wù)信息發(fā)生器送來的節(jié)目信息復(fù)用形成ts流，ts流經(jīng)加擾后，通過asi或ip接口輸入給調(diào)制器；4）ts流經(jīng)調(diào)制后通過信道傳輸；5）接收機接收信道傳輸信號，進行解調(diào)，將ts流通過asi或ip接口輸入給轉(zhuǎn)碼器或解碼器；如果使用解碼器，則應(yīng)以sdi接口輸出基帶信號；6）轉(zhuǎn)碼器對ts流進行節(jié)目解析、解復(fù)用，對節(jié)目的mpeg-2基本流轉(zhuǎn)碼為avs+基本流，并打包成節(jié)目ts流，通過asi或ip接口，將轉(zhuǎn)碼輸出的ts流輸入給復(fù)用器；或者編碼器接收到解碼器發(fā)來的sdi基帶信號，按照avs+標(biāo)準(zhǔn)進行重編碼；7）ts流經(jīng)加擾后，以asi或ip接口送往調(diào)制器后，通過信道傳輸；8）avs+接收解碼器接收信道傳輸信號，進行解調(diào)、解復(fù)用、解擾以及avs+解碼，并輸出節(jié)目。4、技術(shù)應(yīng)用實施指南4.1 衛(wèi)星傳輸分發(fā)數(shù)字電視衛(wèi)星傳輸分發(fā)數(shù)字電視系統(tǒng)前端將電視臺播出的節(jié)目直接進行avs+編碼，并將其再進行復(fù)用、加擾、調(diào)制和上星等環(huán)節(jié)處理，通過衛(wèi)星信道傳輸分發(fā)；在相關(guān)數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)前端，相應(yīng)衛(wèi)星節(jié)目信號由avs+衛(wèi)星綜合接收解碼器接收?；赼vs+的衛(wèi)星傳輸分發(fā)數(shù)字電視系統(tǒng)方案參見圖4。圖4 基于avs+的衛(wèi)星傳輸分發(fā)數(shù)字電視系統(tǒng)方案4.2 衛(wèi)星直播數(shù)字電視衛(wèi)星直播數(shù)字電視系統(tǒng)前端接收來自衛(wèi)星或光纖的高清節(jié)目，如果節(jié)目源是avs+碼流，則將其直接進行復(fù)用、調(diào)制和上星，通過衛(wèi)星信道傳輸；如果節(jié)目源是mpeg-2碼流，則將其轉(zhuǎn)碼為avs+碼流，然后再將轉(zhuǎn)碼后的avs+碼流進行復(fù)用、加擾、調(diào)制和上星等環(huán)節(jié)處理，通過直播衛(wèi)星信道傳輸。在系統(tǒng)終端，avs+直播衛(wèi)星高清機頂盒接收直播衛(wèi)星數(shù)字電視信號并進行avs+解碼?；赼vs+的衛(wèi)星直播數(shù)字電視系統(tǒng)方案參見圖5。圖5 基于avs+的衛(wèi)星直播數(shù)字電視系統(tǒng)方案4.3 地面數(shù)字電視地面數(shù)字電視系統(tǒng)前端接收來自衛(wèi)星或光纖的節(jié)目，如果節(jié)目源是avs+碼流，則將其直接進行復(fù)用、調(diào)制和地面發(fā)射等環(huán)節(jié)處理，通過地面無線信道傳輸；如果節(jié)目源是mpeg-2碼流，則將其轉(zhuǎn)碼為avs+碼流，然后再將轉(zhuǎn)碼后的avs+碼流進行復(fù)用、調(diào)制和地面發(fā)射等環(huán)節(jié)處理，通過地面無線信道傳輸。在系統(tǒng)終端，avs+地面電視機頂盒接收地面無線數(shù)字電視信號并進行avs+解碼。基于avs+的地面數(shù)字電視系統(tǒng)方案參見圖6。圖6 基于avs+的地面數(shù)字電視系統(tǒng)方案4.4 有線數(shù)字電視avs+技術(shù)在有線數(shù)字電視系統(tǒng)中的應(yīng)用主要有以下兩種情況。（1）有線網(wǎng)絡(luò)中采用mpeg-2或h.264進行節(jié)目傳輸當(dāng)有線電視前端接收的節(jié)目源為avs+碼流時，有線電視前端將對該碼流進行轉(zhuǎn)碼，將其轉(zhuǎn)碼為mpeg-2或h.264碼流，再將轉(zhuǎn)碼后的碼流及該前端接收的mpeg-2節(jié)目碼流進行復(fù)用、加擾、調(diào)制等環(huán)節(jié)處理，通過有線電視網(wǎng)絡(luò)傳輸。在系統(tǒng)終端，mpeg-2/h.264有線電視機頂盒接收有線電視信號并進行mpeg-2或h.264解碼。在這種情況下，基于mpeg-2或h.264的有線數(shù)字電視系統(tǒng)方案參見圖7。圖7 基于mpeg-2或h.264的有線數(shù)字電視系統(tǒng)方案（2）有線網(wǎng)絡(luò)中采用avs+進行節(jié)目傳輸當(dāng)有線電視前端接收的節(jié)目源為mpeg-2碼流時，有線電視前端將對該碼流進行轉(zhuǎn)碼，將其轉(zhuǎn)碼為avs+碼流，再將轉(zhuǎn)碼后的碼流與該前端接收的avs+節(jié)目碼流進行復(fù)用、加擾、調(diào)制等環(huán)節(jié)處理，通過有線電視網(wǎng)絡(luò)傳輸。在系統(tǒng)終端，avs+有線電視機頂盒接收有線電視信號并進行avs+解碼。在這種情況下，基于avs+的有線數(shù)字電視系統(tǒng)方案參見圖8。圖8 基于avs+的有線數(shù)字電視系統(tǒng)方案4.5 互聯(lián)網(wǎng)電視與iptv互聯(lián)網(wǎng)電視與iptv集成播控平臺中，對直播節(jié)目源或其他播出素材先進行avs+轉(zhuǎn)碼，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸后由網(wǎng)絡(luò)終端進行avs+解碼。5、技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見5.1 衛(wèi)星傳輸分發(fā)數(shù)字電視自2014年1月1日起，各電視臺新上星的高清數(shù)字電視頻道，視頻應(yīng)采用avs+標(biāo)準(zhǔn)中的廣播類（broadcast profile）、級6.0.1.08.60壓縮編碼方式，建議視音頻總碼率不低于12mbps，音頻支持環(huán)繞聲，建議壓縮碼率不低于384kbps。在2014年12月31日前，對于已上星的高清數(shù)字電視頻道，視頻應(yīng)轉(zhuǎn)換為采用avs+標(biāo)準(zhǔn)中的廣播類（broadcast profile）、級6.0.1.08.60壓縮編碼方式，建議視音頻總碼率不低于12mbps，音頻支持環(huán)繞聲，建議壓縮碼率不低于384kbps。5.2 衛(wèi)星直播電視對于衛(wèi)星直播高清數(shù)字電視頻道，視頻應(yīng)采用avs+標(biāo)準(zhǔn)中的廣播類（broadcast profile），級6.0.1.08.60壓縮編碼方式，建議視音頻總碼率不低于12mbps，音頻支持環(huán)繞聲，建議壓縮碼率不低于384kbps。在2014年5月31日前，進行直播衛(wèi)星高清頻道開路技術(shù)試驗。從2014年7月1日起，開始部署支持avs+高清解碼的直播衛(wèi)星戶戶通機頂盒