廣播電視先進視頻編解碼(AVS+) 技術(shù)應(yīng)用實施指南

1、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.2

2、64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)標準，即GY/T257.1-2012，簡稱AVS+，在國標體系中，AVS+對應(yīng)信息技術(shù)

3、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+包括基準類和廣播類，AVS1-P2只包括基準類，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，與同類國際標準H.264/AVC編碼效率相當(dāng)，用AVS+標準作為廣播電視的視頻編碼，可解

4、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

5、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)標準，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

6、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

7、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、標清2種。標清編碼器（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

8、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、標清2種。標清專業(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S

9、DI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、標清2種。標清解碼芯片應(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

10、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

11、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

12、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標準進行視頻重編碼；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

13、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

14、；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+標準進行重編碼；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)

15、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?；贏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

16、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?；贏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?；贏VS+的地面數(shù)字電視系統(tǒng)

17、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MPE

18、G-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

19、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+標準中的廣播類（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+標準中的廣播類（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+標準中的廣播類（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