廣播電視先進(jìn)視頻編解碼(AVS)技術(shù)應(yīng)用實(shí)施指南講解

1、附件廣播電視先進(jìn)視頻編解碼（技術(shù)應(yīng)用實(shí)施指南AVS+ )國(guó)家新聞出版廣電總局工業(yè)和信息化部二0四年三月目錄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(diǎn)與典型產(chǎn)品 32.1 技術(shù)特點(diǎn) 32.1.1 AVS+ 與 H.264 32.1.2 AVS+ 與 AVS1-P2 32.2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(jì)復(fù)用器 53、基于AVS+勺端到端系統(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

2、播出、終端 MPEG-2/H.264接收73.3方案3:源端MPEG-2S縮播出、終端 AVS接收.84、技術(shù)應(yīng)用實(shí)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 IPTV 125、技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見(jiàn) 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 IPTV 14II1、引言1.1 背景2012年 7月 10日，國(guó)家廣播電影電視總局正式頒布了廣 播電視先進(jìn)音視頻編解碼 第 1 部分：視頻行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即 GY/

3、T257.1 -2012，簡(jiǎn)稱AVS+，在國(guó)標(biāo)體系中，AVS+對(duì)應(yīng)信息 技術(shù)先進(jìn)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(lái)，我國(guó)高清電視頻道數(shù)量逐步增多， 3D 電視頻道已 經(jīng)開(kāi)播，無(wú)論是衛(wèi)星、有線還是地面數(shù)字電視系統(tǒng)，隨著開(kāi)播頻 道的增多，傳輸帶寬日趨緊張。AVS+是我國(guó)自主創(chuàng)新的視頻編

4、碼技術(shù)，具有更高的編碼效率，與同類國(guó)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(wèn)題。為推動(dòng) 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(shí)施指南。1.2 總體原則( 1 )快速推進(jìn)、平穩(wěn)過(guò)渡、增量?jī)?yōu)先、兼顧存量 鑒于我國(guó)廣播電視發(fā)展的歷史背景和產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀，在推進(jìn)AVS+的實(shí)施過(guò)程中，充分考慮廣播電視運(yùn)營(yíng)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(shí)情況， 在業(yè)務(wù)覆 蓋和終端支持方面，采用 “增量?jī)?yōu)先、兼顧存量 ”的原則，針對(duì)不 同終端和不同的傳輸方式分步驟、分批

5、次的推進(jìn) AVS+ 的規(guī)?；?應(yīng)用。在推進(jìn)實(shí)施過(guò)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(jìn)中保障平穩(wěn)過(guò)渡， 爭(zhēng)取早日實(shí)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(jìn)積極推進(jìn) AVS 技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)，跟蹤全球主流領(lǐng)先技術(shù)并 保持同步；加快開(kāi)發(fā) AVS2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為開(kāi)展 4K 等新業(yè)務(wù)提供 技術(shù)儲(chǔ)備。1.3 適用范圍 本實(shí)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 。102、技術(shù)特點(diǎn)與典型產(chǎn)品 2.1技術(shù)特點(diǎn)AVS+在兼容AVS1-P2的基礎(chǔ)上，增加了 4項(xiàng)技術(shù)，如表1 所示。表1 AVS+引入的增強(qiáng)技

6、術(shù)序號(hào)技術(shù)名稱說(shuō)明1高級(jí)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(guò)模式編碼(PField Skip)隔行視頻中P場(chǎng)skip宏塊的運(yùn)動(dòng)矢 量推導(dǎo)4增強(qiáng)場(chǎng)編碼技術(shù)(BField Enhan ced)隔行視頻中B場(chǎng)skip與direct宏塊運(yùn)動(dòng)矢量推導(dǎo)2.1.1 AVS+ 與 H.2642013年8月，國(guó)家廣播電影電視總局廣播電視計(jì)量檢測(cè)中 心對(duì)AVS+高清編碼器的圖像質(zhì)量進(jìn)行了主觀評(píng)價(jià)，并與市場(chǎng)上 主流的H.264高清編碼器編碼圖像質(zhì)量進(jìn)行了對(duì)比。視頻碼率設(shè)置為12Mbps，采用8個(gè)國(guó)內(nèi)外高清測(cè)試序列，圖像質(zhì)量相對(duì)于 源圖

7、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(cè)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(guó)家廣播電影電視總局廣播電視計(jì)量檢測(cè) 中心測(cè)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(duì)于源的圖像質(zhì)量下降百分比總平均值分別為：1 3.4%、 1 2.3%和 11.5%。測(cè)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

8、+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(shí) 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(shí)

9、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(hào)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(hào)接收機(jī)頂盒、 數(shù)字地 面廣播信號(hào)接收機(jī)頂盒、 有線電視信號(hào)接收機(jī)頂盒等， 根據(jù)解碼 視頻信號(hào)格式不同， 可分為高清機(jī)頂盒與標(biāo)清機(jī)頂盒。 機(jī)頂盒需 支

10、持 AVS+ 、MPEG-2、H.264 等多種解碼，機(jī)頂盒應(yīng)能對(duì)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(jì)復(fù)用器統(tǒng)計(jì)復(fù)用器能夠在輸出總碼率固定的情況下，對(duì)多路 AVS+ 編碼格式的節(jié)目進(jìn)行聯(lián)合控制， 通過(guò)為每一路節(jié)目合理地動(dòng)態(tài)分 配編碼碼率， 提高總碼率的利用效率。 統(tǒng)計(jì)復(fù)用器應(yīng)可與具有動(dòng) 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 A

11、VS+接收?qǐng)D1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(wú) 線、有線、光纖和衛(wèi)星信道傳輸?shù)膱?chǎng)景。方案1主要環(huán)節(jié)描述如下。1) 音視頻節(jié)目通過(guò)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(guò)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(lái)的節(jié)目信息 復(fù)用形成TS流，進(jìn)行節(jié)目加擾后，通過(guò)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(guò)信道傳輸；5) AVS+接收解碼器接收信道傳輸信號(hào)， 進(jìn)行解調(diào)、解復(fù)用、 解擾、以及

12、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?qǐng)D2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(guò)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(guò)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(lái)的節(jié)目信息復(fù)用形成TS流，TS流經(jīng)加擾后，通過(guò) ASI接口輸入給調(diào)制器；4）TS流經(jīng)調(diào)制后通過(guò)信道傳輸；5） 接收機(jī)接收信道傳輸信號(hào)，進(jìn)行解調(diào)，將TS流通過(guò)AS

13、I 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(hào)；6） 轉(zhuǎn)碼器對(duì)TS流進(jìn)行節(jié)目解擾、解復(fù)用，對(duì)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(guò)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(lái)的 SDI基帶信號(hào)，按照MPEG-2或H.264 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(guò) 信道傳輸；8）MPEG2/H.264的接收解碼器接收信道傳輸信號(hào)，進(jìn)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

14、出、終端 AVS+接收?qǐng)D3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(guò) 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(guò)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(lái)的節(jié)目信息 復(fù)用形成TS流，TS流經(jīng)加擾后，通過(guò) ASI或IP接口輸入給調(diào) 制器；4) TS 流經(jīng)調(diào)制后通過(guò)信道傳輸；5) 接收機(jī)接收信道傳輸信號(hào)，進(jìn)行解調(diào)，將 TS 流通過(guò) ASI 或 IP 接口輸入給轉(zhuǎn)碼器或解碼器； 如果

15、使用解碼器， 則應(yīng)以 SDI 接口輸出基帶信號(hào)；6) 轉(zhuǎn)碼器對(duì) TS 流進(jìn)行節(jié)目解析、 解復(fù)用，對(duì)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(guò)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(lái)的SDI基帶信號(hào)，按照AVS+標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(guò) 信道傳輸；8) AVS+接收解碼器接收信道傳輸信號(hào)， 進(jìn)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(shí)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(tái)播出的節(jié)目直接進(jìn)行AVS+編碼，再

16、進(jìn)行復(fù)用、加擾、調(diào)制和上星等環(huán)節(jié)處理， 通過(guò)衛(wèi)星信道傳輸分發(fā)；在數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)前端，相應(yīng)衛(wèi)星節(jié)目信 號(hào)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(jiàn)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(lái)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(jìn)行復(fù)用、調(diào)制和上 星，通過(guò)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，再將轉(zhuǎn)碼后的 AVS+碼流進(jìn)行復(fù)用、加擾、調(diào) 制和上星等環(huán)節(jié)處理，通過(guò)直播衛(wèi)星信道傳輸。在系統(tǒng)終端， AVS+直播衛(wèi)星高清機(jī)頂盒接收直播衛(wèi)星數(shù)字電視信

17、號(hào)并進(jìn)行AVS+解碼?；贏VS+的衛(wèi)星直播數(shù)字電視系統(tǒng)方案參見(jiàn)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(lái)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(jìn)行復(fù)用、調(diào)制和地面發(fā)射等環(huán) 節(jié)處理，通過(guò)地面無(wú)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，再將轉(zhuǎn)碼后的 AVS+碼流進(jìn)行復(fù)用、 調(diào)制和地面發(fā)射等環(huán)節(jié)處理，通過(guò)地面無(wú)線信道傳輸。在系統(tǒng)終 端，AVS+地面電視機(jī)頂盒接收地面無(wú)線數(shù)字電視信號(hào)并進(jìn)行AVS+解碼。基于AVS+的地面數(shù)字電視系統(tǒng)方案參見(jiàn)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A

18、VS+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(jìn)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(shí)，有線電視前 端將對(duì)該碼流進(jìn)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(jìn)行復(fù)用、加 擾、調(diào)制等環(huán)節(jié)處理，通過(guò)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(jī)頂盒接收有線電視信號(hào)并進(jìn)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(jiàn)圖 7。ii圖7基于MPEG-2或H.264的有線數(shù)字電視系統(tǒng)方案(2)有

19、線網(wǎng)絡(luò)中采用 AVS+進(jìn)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(shí)，有線電視 前端將對(duì)該碼流進(jìn)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(jìn)行復(fù)用、加擾、調(diào)制等環(huán)節(jié)處理，通過(guò)有線電視網(wǎng)絡(luò)傳輸。在系統(tǒng)終端，AVS+有線電 視機(jī)頂盒接收有線電視信號(hào)并進(jìn)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(jiàn)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(tái)中，對(duì)直播節(jié)目源或其他 播出素材先進(jìn)行 AVS+轉(zhuǎn)碼，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸后由網(wǎng)絡(luò)終端進(jìn)行 AVS+解碼。5、技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見(jiàn)5.1

20、 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(tái)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(jí) 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(duì)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(jí) 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(duì)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(jí) 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(jìn)行直播衛(wèi)星高清頻道開(kāi)路技術(shù)試 驗(yàn)。從2014年7月1日起，開(kāi)始部署支持AVS+高清解碼的直播 衛(wèi)星戶戶通機(jī)頂盒。5.3 地面數(shù)字電視從 2014 年 7 月 1 日起， 除已批