信息技術(shù) 高效多媒體編碼 第7部分-圖像容器-編制說明

國家標(biāo)準(zhǔn)報批資料一、工作簡況根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會2019年標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃的安排，由數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組（AVS工作組）負(fù)責(zé)主辦國家標(biāo)準(zhǔn)《信息技術(shù)高效多媒體編碼第7部分：圖像容器》（計劃項目代號為20193148-T-469）的制定任務(wù)，為系列標(biāo)準(zhǔn)《信息技術(shù)高效多媒體編碼》（簡稱AVS2）的第7部分，本部分項目計劃發(fā)布文件號為“國標(biāo)委發(fā)【2019】29號”，主要承辦單位包括騰訊科技（深圳）有限公司、北京大學(xué)、鵬城實驗室、中關(guān)村視聽產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟?！缎畔⒓夹g(shù)高效多媒體編碼第7部分：圖像容器》（以下簡稱AVS2-P7）的正式制定起始于2017年3月舉行的工作組第60次會議，大會接收并審議2份提案，啟動了《AVS圖像容器（AVS2-P7）》標(biāo)準(zhǔn)立項工作，審議了AVS2圖像標(biāo)準(zhǔn)容器標(biāo)準(zhǔn)草案，輸出了AVS2-P7WD，繼續(xù)征集AVS2圖像標(biāo)準(zhǔn)容器技術(shù)提案；2017年6月，完成了圖像容器語法元素的設(shè)計，基于RD17.0完成參考軟件開發(fā)，輸出TPG參考軟件，輸出AVS2-P7CD1.0；2017年8月，對語法元素進(jìn)行進(jìn)一步完善，輸出AVS2-P7CD2.0（N2472）；2018年3月，輸出AVS2-P7FCD（最終草案，N2527）；2020年3月26日，完成組內(nèi)為期90天的公示。2020年4月初，報信標(biāo)委公示。主要起草人王詩濤牽頭標(biāo)準(zhǔn)制定工作、提出了技術(shù)提案、參與了參考軟件開發(fā)并負(fù)責(zé)了標(biāo)準(zhǔn)文本編輯工作；主要起草人劉海軍、高儷娟、胡欣、張亞軍、劉曉宇、陳家君、劉杉、吳祖榕、高文、王榮剛、趙海英提出了技術(shù)提案、參與了標(biāo)準(zhǔn)制定過程中的討論、參考軟件開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)文本審閱修訂、在標(biāo)準(zhǔn)制定過程中給出了指導(dǎo)意見。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定主要內(nèi)容的論據(jù)及解決的主要問題隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，終端設(shè)備的下載流量大幅增長，用戶下載流量中，圖片文件流量占據(jù)很大比例。大量的圖片文件也給網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬負(fù)載帶來了很大的壓力。如果能將圖片文件大小減小，不但能提升加載速度，還能節(jié)省大量帶寬以及存儲成本。若想節(jié)省帶寬或存儲成本，可以采用更高效的圖片文件壓縮方法，目前的主流圖片文件格式有JPG、PNG、GIF等，它們都存在壓縮率不高的問題。以當(dāng)前最主流的JPEG圖片格式為例，它由于沒有利用幀內(nèi)圖像的空間相關(guān)性，所以壓縮效率不高。而AVS2是最新一代的視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，其I幀編碼效率明顯高于JPEG等圖片格式，將AVS2視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)用于圖片壓縮，則能大大提高圖片壓縮效率。AVS2的壓縮效率雖然比較高，但是由于它是針對視頻編碼的，所以它無法充分表示一些圖片的特有信息，比如對奇數(shù)分辨率的支持，對透明通道的支持等。另外，對于gif類的動態(tài)圖像，幀與幀之間的延遲信息這些也是AVS2等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中沒有的，為了保留這些特性，就必須增加一個圖像容器來描述這些圖像特征信息。AVS2-P7標(biāo)準(zhǔn)制定面向圖像壓縮應(yīng)用的圖像容器格式標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了圖像分辨率，透明通道，幀延遲信息等一些圖片特性的表示方式，為AVS2視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于圖像壓縮領(lǐng)域提供了技術(shù)規(guī)范，彌補(bǔ)了AVS2標(biāo)準(zhǔn)在描述圖像特征信息方面的不足。AVS2-P7的主要增加了以下描述信息：1、每個圖片文件會有一個圖片頭信息數(shù)據(jù)段，其中包含圖像序列頭、圖像特征信息數(shù)據(jù)段、圖像輔助信息數(shù)據(jù)段以及用戶自定義信息數(shù)據(jù)段四個部分。圖像序列頭主要用來標(biāo)識一種新的圖片格式，我們采用了“TPG”來描述這是一個基于AVS2的圖片格式文件，圖像特征信息數(shù)據(jù)段描述了圖像寬高及透明度等一些關(guān)鍵特性，圖像輔助信息數(shù)據(jù)段主要描述EXIF信息，比如圖像拍攝時間、地點等。2、用顏色幀數(shù)據(jù)段來描述RGB數(shù)據(jù)，對于顏色幀數(shù)據(jù)，AVS2-P7規(guī)定了一個顏色幀頭，顏色幀頭用來標(biāo)識每幅圖像的特征信息，比如當(dāng)前幀的大小以及延遲時間等；3、如果圖像有透明通道，則除了顏色幀數(shù)據(jù)還會有一個透明通道幀數(shù)據(jù)段，AVS2-P7規(guī)定了透明通道幀頭來表示透明通道的一些信息。本標(biāo)準(zhǔn)由騰訊公司等高科技企業(yè)牽頭，聯(lián)合北京大學(xué)、鵬城實驗室等高校科研機(jī)構(gòu)共同集體創(chuàng)新而成。在應(yīng)用方面具有創(chuàng)新性，能夠為廣大企業(yè)和消費(fèi)者節(jié)省大量圖片流量成本，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。制定圖像容器標(biāo)準(zhǔn)，可以彌補(bǔ)AVS2在圖像壓縮領(lǐng)域的不足，有利于AVS2的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，意義重大。三、主要試驗[或驗證]情況分析隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，終端設(shè)備的下載流量大幅增長，這其中圖片流量占比很大。對于大型互聯(lián)網(wǎng)公司來說，不管是社交產(chǎn)品，還是信息流產(chǎn)品，或者娛樂產(chǎn)品，其中的圖片流量極為驚人。以騰訊公司為例，公司內(nèi)各類應(yīng)用比如QQ空間相冊、騰訊新聞圖片等，圖片流量成本壓力非常大。除了流量成本，存儲成本的壓力也是巨大的。以QQ空間相冊為例，用戶每天上傳的圖片以億計，這些圖片都是需要永久保存的，壓力之大可想而知。為了有效降低圖片帶寬流量，節(jié)省成本，騰訊一直在圖片壓縮領(lǐng)域不斷做各種創(chuàng)新嘗試。通過測試發(fā)現(xiàn)，AVS2的I幀編碼技術(shù)相比JPEG等傳統(tǒng)圖像技術(shù)具有明顯的壓縮效率優(yōu)勢。因此，我們萌生了將AVS2視頻編碼技術(shù)應(yīng)用于圖片壓縮的想法，并且基于AVS2推出了TPG圖片壓縮格式。TPG相對于JPEG、PNG、GIF等，具有明顯的壓縮效率的優(yōu)勢，壓縮效率業(yè)界領(lǐng)先。在相同質(zhì)量或者主觀質(zhì)量無差別情況下，TPG壓縮效率比JPG高47%，比PNG高60%，比Gif高85%以上。TPG大大降低圖片大小，節(jié)省圖片的流量帶寬和存儲成本，還節(jié)省了大量圖像存儲空間需求。正是由于TPG在壓縮效率方面的強(qiáng)大優(yōu)勢，該格式在騰訊公司內(nèi)部得到了廣泛推廣應(yīng)用。公司內(nèi)的手Q，QQ空間，QQ瀏覽器，騰訊新聞，天天快報，騰訊體育，騰訊視頻，騰訊動漫，騰訊手機(jī)管家等公司內(nèi)大量業(yè)務(wù)先后上線了TPG圖片格式。TPG上線后，給各業(yè)務(wù)節(jié)省了大量成本，TPG每年為公司節(jié)省了數(shù)億的圖片流量成本，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。除了在公司內(nèi)全面應(yīng)用TPG圖片格式，騰訊在通過騰訊云對外輸出了TPG圖片壓縮解決方案。騰訊云完成了TPG后臺轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)的搭建，騰訊云CDN也已經(jīng)完成了TPG的部署。同時，騰訊公司也對外開放了各平臺的TPG解碼器，第三方App應(yīng)用可以免費(fèi)集成TPG解碼器，通過騰訊云接入TPG。目前，已有眾多垂直行業(yè)合作伙伴兼容TPG圖片標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了良性發(fā)展的生態(tài)體系，促進(jìn)了我國圖像壓縮技術(shù)的高速發(fā)展。TPG目前已經(jīng)獲得了一定范圍的應(yīng)用，也證明了其具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會價值。但是，其在推廣中也存在一些限制，比如說PC端支持不夠好，欠缺更多瀏覽器的支持。如果能夠?qū)PG發(fā)展成一種業(yè)界公認(rèn)的圖片格式，則能大大加速TPG圖片壓縮格式的普及應(yīng)用。為此，騰訊聯(lián)合北京大學(xué)、鵬城實驗室等單位，共同啟動了TPG的標(biāo)準(zhǔn)化工作，我們希望通過TPG的標(biāo)準(zhǔn)化，加速TPG的落地，讓TPG在各行各業(yè)得到普及應(yīng)用，創(chuàng)造更大的價值。四、知識產(chǎn)權(quán)情況說明AVS工作組制定了完善的工作組規(guī)約和知識產(chǎn)權(quán)政策，包括：《數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組章程》、《數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組章程細(xì)則》、《數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組會員協(xié)議》、《數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組知識產(chǎn)權(quán)政策》。這些文件為工作組的規(guī)范化、國際化奠定了法律基礎(chǔ)，并為全球范圍內(nèi)協(xié)調(diào)好標(biāo)準(zhǔn)和專利關(guān)系問題探索出一條新的道路。這些規(guī)約和政策已在第一代AVS標(biāo)準(zhǔn)制定及應(yīng)用中經(jīng)過了實踐的檢驗。具體而言，在標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中，對于國際標(biāo)準(zhǔn)中因利益關(guān)系“塞進(jìn)”的專利技術(shù)，堅決清除；對于工作組成員的有價值的技術(shù)提案，在其作出至少同意在中國范圍以專利池方式授權(quán)標(biāo)準(zhǔn)用戶使用的前提下，大膽采用；對于必要但又有國外專利覆蓋的技術(shù)點，盡最大可能通過自主技術(shù)進(jìn)行替代；對于國際標(biāo)準(zhǔn)中不涉及專利的公開技術(shù)、技術(shù)框架和本領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)都采取積極吸收的態(tài)度。特別是得益于第一代AVS標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)化推廣及普及，工作組吸引到越來越多的國際有影響力企業(yè)的真正加盟，他們攜帶了國際先進(jìn)的技術(shù)參與第二代AVS標(biāo)準(zhǔn)的制定，并且與國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)一樣承諾遵守工作組的知識產(chǎn)權(quán)政策。事實已證明，AVS“大膽采用先進(jìn)技術(shù)，小心規(guī)避有潛在授權(quán)風(fēng)險的專利”的技術(shù)路線是正確的，達(dá)到并超過最新國際標(biāo)準(zhǔn)水平的目標(biāo)是可以實現(xiàn)的。AVS工作組根據(jù)《信息技術(shù)高效多媒體編碼第7部分：圖像容器》（征求意見稿），對在我國獲得授權(quán)的專利或者已經(jīng)公開的專利申請，進(jìn)行了檢索和分析，以確定AVS2-P7標(biāo)準(zhǔn)是否存在知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)險。根據(jù)分析，AVS2-7相關(guān)的中國專利可分為兩大類：1、AVS工作組中技術(shù)提案單位或工作組成員正在申請或擁有的自主專利。根據(jù)目前提案單位及工作組成員單位披露情況，已知的專利數(shù)量為6項，來自1家單位。這些專利或潛在專利的權(quán)利人均承諾同意將專利納入“AVS專利池”統(tǒng)一進(jìn)行實施許可，因此這些專利將是未來AVS2-P7技術(shù)專利池的主要組成部分；2、利用各技術(shù)類別的關(guān)鍵詞組成的2個檢索式對中國專利庫進(jìn)行檢索得到的專利。從數(shù)百項檢索得到的專利列表中挑揀出與AVS2-P7相關(guān)的專利共計8項，逐項分析表明本部分的技術(shù)與其中的3項專利有一定的技術(shù)關(guān)聯(lián)性，但經(jīng)仔細(xì)對比后認(rèn)為，AVS2-P7標(biāo)準(zhǔn)并未侵犯提案單位或工作組成員單位之外的其它專利權(quán)人的專利；通過對國際、國內(nèi)相關(guān)專利的認(rèn)真仔細(xì)的調(diào)查分析，我們認(rèn)為中國研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)的自主專利技術(shù)以及公開技術(shù)構(gòu)成了AVS2-P7標(biāo)準(zhǔn)的專利主體。AVS2-P7標(biāo)準(zhǔn)作為國家標(biāo)準(zhǔn)，憑借自主技術(shù)的明顯優(yōu)勢地位和公平合理的“AVS專利池”統(tǒng)一許可模式，在知識產(chǎn)權(quán)方面具有明顯的技術(shù)主動權(quán)，能夠妥善解決知識產(chǎn)權(quán)問題?？赡苌婕皹?biāo)準(zhǔn)文本8.1.2中如下9項與數(shù)字視頻編解碼技術(shù)相關(guān)的專利的使用。專利申請?zhí)柤懊Q如下：序號專利申請?zhí)枌＠Q1201710225909.0一種圖片文件處理方法及系統(tǒng)2201710225910.3一種圖片文件處理方法3201710225913.7一種圖片文件處理方法4201710225905.2一種圖片文件處理方法及智能終端5201710225914.1一種圖片文件處理方法及其設(shè)備、系統(tǒng)6201710225916.0一種圖片文件處理方法及其設(shè)備7201510115730.0視頻幀的解碼方法和裝置8201810603197.6一種編解碼方法及裝置9201410468714.5一種從實時傳輸協(xié)議數(shù)據(jù)包中重建編碼方式的方法和裝置五、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)情況本部分未采用對應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)，而是采用自主制定的技術(shù)路線，其基本原因在于有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)背后昂貴的專利費(fèi)。自2002年AVS工作組成立以來，工作組的核心成員隊伍相對穩(wěn)定，在系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域已有十余年的積累，逐步掌握了先進(jìn)的系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新方法；在本部分的制定過程中，會員單位提出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)方案。六、與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性符合我國有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)。七、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)無。八、標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)的建議建議發(fā)布為推