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IPTV业务系统AVS2.0实施指南.pdf

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.76M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    1. AVS2视频编解码标准技术及应用趋势
    1.1 AVS2视频编解码标准技术特色
    1.2 AVS2视频编解码标准的应用趋势
    2. IPTV业务系统应用AVS2标准的实施挑战
    2
    2.1 AVS2编解码技术与开源视频工具生态的完善
    2.2 AVS2编码效率的实现与编码器设备的可用性测试
    2.3 AVS2解码芯片的一致性测试及应用认证
    2.3.1 AVS2解码芯片的一致性测试
    2.3.2 AVS2解码芯片的应用认证
    3. IPTV 业务系统应用AVS2标准的实施建议
    1
    2
    3
    3.1 IPTV 业务系统应用AVS2的实施路径
    3.1.1 实施路径
    3.1.2 后续演进
    3.2 IPTV业务系统内容应用AVS2编码操作
    3.3 IPTV业务系统AVS2编码内容的注入、分发和流化
    3.3.1 IPTV业务系统AVS2编码内容注入方案
    3.3.2 IPTV业务系统AVS2编码内容分发及流化方案
    3.3.3 现网IPTV CDN系统内容AVS2转码改造建议
    3.4 IPTV业务系统支持AVS2解码的机顶盒
    3.4.1 支持AVS2解码的IPTV机顶盒架构
    3.4.2 支持AVS2解码的IPTV机顶盒与业务系统接口
    3.4.3 支持AVS2解码的IPTV机顶盒测试规范和量化指标
    3.5 IPTV业务系统AVS2编码内容的质量保障和分析
    3.5.1 终端软探针
    3.5.2 直播监测硬探针
    4. 总结与行动
    4
    4.1 总结：AVS2护航IPTV
    4.2 行动：IPTV推广AVS2
    5. 修订记录
    IPTV 业务系统AVS2实施指南 （2018年） 2018年3月
    引 言 视频编解码技术是视频产业的基础。MPEG/H.26x 系列标准已成 为国际上影响最大、应用最多的视频编码标准，主要由 ITU-T 和 ISO/IEC 开发，但是 MPEG/H.26x 陈旧的知识产权（IP）管理和专利 持有者主导的商业模式正面临危机和挑战。AVS2 是我国自主知识产 权的第二代数字音视频编解码技术标准，AVS2 的编解码效率及复杂 度与 H.265 大致相当，于 2016 年 12 月颁布为国家标准 GB/T 33475.2-2016。AVS2 支持超高分辨率（4K 以上）、高帧率、高量化 精度、高动态范围视频的高效压缩，与新一代超高清晰度视频产业发 展相契合。 IPTV 产业正在引领超高清视频时代，致力于为用户提供全 4K 新 体验。AVS2 对规范 IPTV 产业端到端系统技术和促进 IPTV 业务良性 发展具有重大意义。在新的全 4K 业务发展形态下，考虑到 IPTV 系 统现状和 AVS2 的产业化推广，建立 AVS2 护航 IPTV 的产业共识具 有战略意义。通过分析 IPTV 业务系统应用 AVS2 标准的挑战，提出 应用 AVS2 的实施指南，在技术方案和实施指引上提供清晰的建议和 路径，以此推进产业共识和产业化应用，对于 IPTV 产业应用 AVS2 具有现实意义。 本实施指南基于广东 4K 产业应用 AVS2 的样板试点，基于 IPTV 产业链在的研究和验证工作，在产业链的支持和协同下编制完成，旨 在对 IPTV 业务系统应用 AVS2 所面临的挑战和实践进行描述，期望 形成产业共识和实施指南，加快 IPTV 应用 AVS2 的步伐。 I
    指导单位及组织： 中关村视听产业技术创新联盟 中国智慧家庭产业联盟 中国视频体验联盟 广东 4K 生态产业联盟 主编： 张明杰 中国电信上海研究院 编写人： 罗传飞 中国电信上海研究院 王荣刚 北京大学深圳研究生院 郭晓强 广电总局广科院 宋利 上海交通大学 浦刚 华为技术有限公司 陈光亮 中兴通讯股份有限公司 张玉鹏 华为技术有限公司 张伟民 刘长虹 中国电信四川分公司 中关村视听产业技术创新联盟 汪邦虎 中关村视听产业技术创新联盟 熊张亮 华为技术有限公司 北京大学 黄勃 深圳中兴微电子技术有限公司 王苫社 陈戈 中国电信广州研究院 潘邵武 华为技术有限公司 曾志华 徐晖 北京牡丹电子集团有限责任公司 王贺 上海国茂数字技术有限公司 广州柯维新数码科技有限公司 杨小勇 华为技术有限公司 II
    参与单位： 中国电信上海研究、中国电信广州研究院、中国电信广东分 公司、中国电信四川分公司、广电总局广科院、广电总局规划院、北 京大学、上海交通大学、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、 烽火通信科技股份有限公司、南方新传媒、百视通、华数传媒、江苏 广播电视总台、4K 花园、优朋普乐、上海国茂、数码视讯、广州柯 维新、北京牡丹电子集团有限责任公司、海思、中兴微、晶晨、晨星、 中兴微、瑞芯微、全志、上海艾策通讯科技股份有限公司 III
    目 录 1. AVS2 视频编解码标准技术及应用趋势 .......................................................................... 1 1.1 1.2 AVS2 视频编解码标准技术特色 ...................................................................................... 1 AVS2 视频编解码标准的应用趋势 .................................................................................. 4 2. IPTV 业务系统应用 AVS2 标准的实施挑战 ..................................................................... 6 2.1 2.2 2.3 AVS2 编解码技术与开源视频工具生态的完善 .............................................................. 6 AVS2 编码效率的实现与编码器设备的可用性测试 ...................................................... 7 AVS2 解码芯片的一致性测试及应用认证 ...................................................................... 9 2.3.1 AVS2 解码芯片的一致性测试 ......................................................................................... 9 2.3.2 AVS2 解码芯片的应用认证 ........................................................................................... 12 3. IPTV 业务系统应用 AVS2 标准的实施建议 .................................................................. 13 3.1 IPTV 业务系统应用 AVS2 的实施路径 ......................................................................... 13 3.1.1 实施路径 ................................................................................................................. 13 3.1.2 后续演进 ................................................................................................................. 16 3.2 3.3 IPTV 业务系统内容应用 AVS2 编码操作 ...................................................................... 17 IPTV 业务系统 AVS2 编码内容的注入、分发和流化 .................................................. 21 3.3.1 3.3.2 IPTV 业务系统 AVS2 编码内容注入方案 .............................................................. 21 IPTV 业务系统 AVS2 编码内容分发及流化方案 .................................................. 25 3.3.3 现网 IPTV CDN 系统内容 AVS2 转码改造建议 ..................................................... 27 3.4 IPTV 业务系统支持 AVS2 解码的机顶盒 ...................................................................... 30 3.4.1 支持 AVS2 解码的 IPTV 机顶盒架构 ..................................................................... 30 3.4.2 支持 AVS2 解码的 IPTV 机顶盒与业务系统接口 ................................................. 31 3.4.3 支持 AVS2 解码的 IPTV 机顶盒测试规范和量化指标.......................................... 33 3.5 IPTV 业务系统 AVS2 编码内容的质量保障和分析 ...................................................... 33 3.5.1 终端软探针 ............................................................................................................. 33 3.5.2 直播监测硬探针 ..................................................................................................... 34 4. 总结与行动 .................................................................................................................. 34 4.1 总结：AVS2 护航 IPTV ................................................................................................... 34 4.2 行动：IPTV 推广 AVS2 ................................................................................................... 36 5. 修订记录 ..................................................................................................................... 37 IV
    1. AVS2 视频编解码标准技术及应用趋势 1.1 AVS2 视频编解码标准技术特色 AVS2 标准的目标应用是超高清视频压缩，沿用了混合编码框架， 整个编码过程包括帧内预测、帧间预测、变换量化、反量化反变换、 环路滤波和熵编码等模块。 图 1-1 AVS2 编码框架 AVS2 采用了基于四叉树的块划分结构，支持非正方形的帧内预测 块划分。在 I,P,B 三种图像类型的基础上，根据应用需求，AVS2 增加 了前向多假设预测 F 图像。针对视频监控、情景剧等特定的应用， AVS2 设计了场景帧（G 图像和 GB 图像）和参考场景帧 S 帧。对于 B 帧，除了传统的前向、后向、双向和 skip/direct 模式，新增了对称 模式。在对称模式中，仅需对前向运动矢量进行编码，后向运动矢量 1
    通过前向运动矢量推导得到。为了充分发挥 B 帧 skip/direct 模式的性 能，AVS2 在保留原有 AVS1 B 帧 skip/direct 模式的前提下，还采用了 多方向 skip/direct 模式：双向 skip/direct 模式、对称 skip/direct 模式、 后向 skip/direct 模式和前向 skip/direct 模式。对于这四种特殊模式， 根据当前块的预测模式寻找相邻块中相同的预测模式块，将最先找到 的具有相同预测模式的相邻块的运动矢量作为当前块的运动矢量。 对于 F 帧，编码块可以参考前向两个参考块，相当于 P 帧的双假 设预测。AVS2 将双假设预测分为两类，分别是时域双假设和空域双 假设。时域双假设的当前编码块利用预测块加权平均作为当前块的预 测值，但运动矢量差 MVD 和参考图像索引都只有一个，另外一个 MVD 和参考图像索引根据时域上的距离按线性缩放推导出来。而空 域双假设预测也叫方向性多假设预测（Directional multi-hypothesis prediction，DMH），通过融合初始预测点周围的两个预测点得到，而 且初始预测点位于这两个预测点的连线上。除了初始预测点外，一共 有 8 个预测点，只将和初始预测点连成同一条直线的两个预测点进行 融合。除了四种不同的方向外，还根据距离进行调整，对 1/2 像素距 离和 1/4 像素距离位置的 4 种模式分别计算，在加上初始预测点，共 9 种模式进行比较，选择出最佳预测模式。 场景帧是 AVS2 基于背景建模的监控视频编码方法提出来的。未打 开监控工具时，I 帧只给下个随机访问点之前的图像做参考。打开监 控工具后，AVS2 会用视频中的某一帧做场景图像 G 帧，G 帧对于后 面的图像可以作为长期参考。此外，AVS2 还可以用视频中的某几帧 2
    生成场景图像 GB 帧，GB 帧也可以用作长期参考。 AVS2 中的变换编码主要使用整数 DCT 变换。对于 4×4、8×8、16×16、 32x32 大小的变换块直接进行整数 DCT 变换。而对于 64×64 大小的 变换块则采用一种逻辑变换 LOT，先进行小波变换，再进行整数 DCT 变换。在 DCT 变换完成后，AVS2 对低频系数的 4×4 块再进行二次 4×4 变换，从而进一步降低系数之间的相关性，是能量更集中。 AVS2 的熵编码首先将变换系数分为 4×4 大小的系数组（Coefficient Group,CG），然后根据系数组进行编码和 zig-zag 扫描。系数编码先编 码含有最后一个非零系数的 CG 位置，接着编码每一个 CG，直到 CG 系数都编码完为止，这样可以使得 0 系数在编码过程中更集中。AVS2 中仍使用基于上下文的二元算术编码和基于上下文的二维变长编码。 算术编码引擎采用了对数域编码，将乘法转换成加法运算。 AVS2 的环路滤波模块包含三个部分：去块滤波、自适应样点偏 移和样本补偿滤波。去块滤波的滤波块尺寸为 8×8，首先对垂直边界 进行滤波，然后是水平边界。对每条边界根据滤波强度不同选择不同 的滤波方式。在去块滤波之后，采用自适应样本偏移补偿进一步减小 失真。AVS2 在去块滤波和样本偏移补偿之后又添加了自适应滤波器， 一种 7×7 十字加 3×3 方形中心对称的维纳滤波，利用原始无失真图像 和编码重构图像计算最小二乘滤波器系数，并对解码重构图像进行滤 波，降低解码图像中的压缩失真，提升参考图像质量。 国家广播电影电视总局广播电视计量检测中心的检测报告（检测 编号：20491501212989）显示：对于超高清 4K 视频，在 36Mbps 条 3
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